钻削电主轴空气静压径向轴承润滑参数优化.pdf

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1、机械设计与制造第8期124MachineryDesign&Manufacture2014年8月钻削电主轴空气静压径向轴承润滑参数优化喻丽华，谢庆生，李少波，黄海松(贵州大学教育部现代制造技术重点实验室，贵州贵阳550025)摘要：采用有限元方法对钻削电主轴的空气静压径向轴承静特性进行数值仿真分析。首先对电主轴径向支承模型分析，并结合静压气体润滑理论分析，运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于此，借助于MATIAB工具平台，编写了气体静压径向轴承静特性数值分析程序，实现了静压气体径向轴承润滑参数的优化设计。通过该软件的计算仿真，以最大刚

2、度为优化目标，最终得到了笔者正在开发的PCB钻削电主轴静压气体轴颈轴承的最优气膜间隙、节流孔直径及供气压力。关键词：电主轴：气体轴承；静特性；有限元；优化中图分类号：TH16文献标识码：A文章编号：1001—3997(2014)08—0124—03OptimizationontheAerostaticJournalBearingLubricationParametersforDrillElectricSpindleYULi-hua，XIEQing-sheng，LIShao-bo，HUANGHai-song(KeyLaboratoryofA

3、dvancedManufacturingTechnology，GuizhouUniversity，GuizhouGuiyang550025，China)Abstract：Thestaticcharacteristicsofacrostaticjournalbearingfor&illelectricspindlee，℃simulatednumericallybytheuseofthefiniteelementmethod．First．thebearingphysicalmodelofelectric~indle珊analyzed．Comb

4、inedwithlubricationtheoryanalysisofthejournalbearing．theReynoldsequationinCartesiancoordinates珊discretizedbyusingthefiniteelementmethod．Furthermore，basedOntheplatformofMATLABtoo／s，thenumericalanalysisprogramoftheaerostaticjournalbearingstaticcharacteristicsweredeveloped，w

5、hichcouldachievethelubricationparametersdynamic~timkationdesigntothejournalbearing．Atlast，throughsimulation，theoptimumlubricationparameterssuch珊gasfizzclearallce，orifcediametersandsupptygaspressurewereobtainedOntheaerostaticjournalbearingofPCBprecisiondrillelectric~indlew

6、hichⅡsbeingdevelopedbyauthorwhilethemaximumstifnessWastheoptimizationtargeL、KeyWords：ElectricSpindle；GasBearing；StaticCharacteristics；FiniteElement；Optimization1引言度。并以最大支承刚度为优化目标，对某PCB钻削电主轴的径向静压气体轴承润滑参数进行优化设计。精密钻削电主轴广泛采用静压气浮支承，为了保证电主轴具有较高的回转精度，其径向气浮支承静特性的计算方法及计2电主轴径向支承模型算

7、精度尤为重要日。2．1电主轴支承结构分析求解气体润滑的最大难点在于如何获得二维偏微Renyold方程的精确解，目前求解静压气体轴承润滑问题一般利用数值解法求得其近似解，常用的计算方法主要有：工程简化算法[~-71、有限元法和有限差分法。有限单元法作为求解气体润滑问题的精确数值解法，较之其它方法具有能更好的适应形状结构复杂、流场性质变化的优点。特别是随着大型数学软件Maflab的开发，利用有限元法离散求解气体润滑问题，表现出高运算效率、高计算精度的突出优势。但目前关于综合运用有限元方法和图1钻削电主轴的主轴一支承系统结构简图MATLA工具对

8、精密钻削电主轴静压气体径向轴承润滑参数进行Fig．1TheSpindleBeatingSystemStructureDiagram动态优选设计的研究较少。为此，基于有限元法将雷诺方程离散ofD