2017年5月23日 滾珠絲杠的仿真邊界條件的研究|加工中心 3.1.2仿真邊界條件的研究在仿真中溫度分布求解是熱邊界條件的設(shè)置是關(guān)鍵的，除了環(huán)境溫度和冷卻液的初始溫度外滾珠絲杠模型在仿真時不能設(shè)置任何的溫度邊界條件。熱載荷由第二章理論計算得出。對于熱載荷的加載，一般有兩種加載處理方法：1、將發(fā)熱量加載在摩擦生熱的表面作為熱載荷，這里假設(shè)摩擦熱向螺母、絲杠傳導(dǎo)的熱量各為四分之一。2、將發(fā)熱量的一半作為體載荷加載在螺母上（本文假設(shè)絲杠螺母處的熱量有一半傳導(dǎo)到導(dǎo)軌上，一半傳導(dǎo)到絲杠上）。對流換熱系數(shù)受溫度變化很小，在仿真中是作為一個固定值設(shè)定。在分析絲杠的熱變形時，溫度分布的大體預(yù)測是很重要的。從非常復(fù)雜的熱模型中簡化抽象出能夠反應(yīng)熱量傳遞的大體趨勢的熱模型是絲杠熱分析的基礎(chǔ)，從絲杠的細(xì)長桿件特征及產(chǎn)生熱量的部件，本文邊界條件做出以下假設(shè)[33,36]:1、系統(tǒng)的每個部分的溫度分布是均勻的。絲杠的導(dǎo)熱系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于冷卻液與空氣的導(dǎo)熱系數(shù)。2、螺母和軸承所產(chǎn)生的摩擦熱是一個常數(shù)值。通過計算，加減速的時間為0.02s,加減速的距離不足絲杠行程的5%，且在加減速時摩擦的模型非常復(fù)雜，不予考慮。3、熱對流系數(shù)是一個定值，不隨溫度和絲杠的轉(zhuǎn)速變化。4、熱輻射和通過潤滑劑的所帶走的熱量是微不足道的，忽略不計。仿真邊界條件的設(shè)定是對真實工況的限定，應(yīng)根據(jù)實際的工況計算得出。由于模型的縮放對傳熱有很大的影響，本文建立的仿真模型比例為1:1。下面表3.1是滾珠絲杠的基本參數(shù)。 表3.1滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)基本參數(shù)表 名稱 參數(shù) 絲杠長度 1000mm 絲桿軸徑 40mm 絲杠導(dǎo)程 40mm 絲杠中空直徑 12mm 最高轉(zhuǎn)速 3000r/min 絲杠熱膨脹系數(shù)％ 11.8xl〇-6/°C 絲杠的導(dǎo)熱系數(shù)2 51WI{m-°C) 比熱容 ■J/(Kg，C) 泊松比 0.3 以環(huán)境溫度為27°C，滾珠絲杠轉(zhuǎn)速為3000r/min為例，由以上各參數(shù)結(jié)合上章的 理論可經(jīng)計算得出以下數(shù)據(jù)如表3.2, 為模型仿真提供邊界條件。 表3.2滾珠絲杠進(jìn)給系統(tǒng)計算結(jié)果 滾珠絲杠螺母副熱流量（W) 188.142(W) 絲杠與螺母處的熱流密度（W/w2) 9981(W/m2) 軸承熱流量（W) 5.767(W) 兩端軸承處熱流密度（F/«2) 956(W/m2) 絲杠、螺母處強(qiáng)制對流換熱系數(shù)A。 35\26W/(m2■K) 空氣對流換熱系數(shù)\ 12.95W/(m2-K) 表3.3是滾珠絲杠伺服機(jī)給系統(tǒng)在不同轉(zhuǎn)速下的熱邊界條件。其他的相關(guān)參數(shù)參考第二章。同時，參考實心/空心滾珠絲杠的理論熱變形量，仿真熱變形的結(jié)果與理論結(jié)果吻合。從而更精確地得到滾珠絲杠的熱變形規(guī)律。表3.3熱邊界條件 滾珠絲杠的計算參數(shù)：工作臺和工件重500kgf,加速度lg,導(dǎo)程40mm,長度1000mm, 有效行程720mm，******伺服進(jìn)給速度120m/min，要求壽命L=25000h(五年），引導(dǎo)面（滑 動）0.002,重復(fù)定位精度0.01。 轉(zhuǎn)速（r/min) 250 375 500 750 螺母發(fā)熱（W/m3) 26000 38992 51984 77976 軸承發(fā)熱（W/m3) 1620 2435 3244 4868 實心絲杠熱變形（mm )0.48 0.72 0.92 1.44 空心絲杠熱變形（mm )0.012 0.018 0.024 0.036 轉(zhuǎn)速（r/min) 1000 1500 1500 3000 螺母發(fā)熱（W/m3) 103968 162374 233903 311906 軸承發(fā)熱（W/m3) 6490 9736 14604 19496 實心絲杠熱變形（mm )1.84 2.88 4.32 5.76 空心絲杠熱變形（mm )0.048 0.072 0.092 0.144 在接下來的幾組仿真中都遵循“單一變量”的對比研究方法。比如研究實心絲杠的溫度分布及熱位移隨絲杠轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律，則只有不同轉(zhuǎn)速這一變量的不同，其余仿真條件完全相同。本文采摘自“空心滾珠絲杠在精工機(jī)床伺服進(jìn)給系統(tǒng)中的應(yīng)用研究”，因為編輯困難導(dǎo)致有些函數(shù)、表格、圖片、內(nèi)容無法顯示，有需要者可以在網(wǎng)絡(luò)中查找相關(guān)文章！本文由海天精工整理發(fā)表文章均來自網(wǎng)絡(luò)僅供學(xué)習(xí)參考，轉(zhuǎn)載請注明！ ? 上一篇 伺服進(jìn)給系統(tǒng)的數(shù)學(xué)建模|加工中心下一篇 ? 滾珠絲杠的仿真建模|加工中心