高速电主轴热平衡实验与热态特性分析

Thermal Balance Experiment and Thermal Characteristics Analysis of High Speed Electric Spindle

为研究所设计的高速电主轴在实际工况下的热态特性,采用热网络法和能量守恒定律构建电主轴热网络模型和热平衡方程组。基于温度平衡实验,将获取的电主轴温升数据作为稳态和瞬态温度场有限元分析的线性初始条件,求解电主轴内部温度场分布及温度-时间变化曲线。另外进行热-固耦合有限元分析,求解得到电主轴在4850 s达到热平衡时,轴向最大热位移为50.493μm;并提取仿真数据建立时间-热位移变化曲线。最后基于主轴热变形量测仪和电容式位移传感器测量电主轴在空转达到热平衡时的温度-时间-位移曲线,求得其Z向平衡热位移量为47μm,验证有限元结果的正确性,为主轴的使用提供了热机方案,同时为进行主轴的热误差补偿提供数据支持。