[发明专利]一种应用于电主轴稳态温度场的热网络建模方法

摘要

本发明公开了一种应用于电主轴稳态温度场的热网络建模方法，包括以下步骤：（1）建立电主轴轴对称二维模型，（2）建立轴系的等效热网络；（3）计算轴承和电机的整体发热量，并将热量分配给发热节点；（4）根据不同散热条件下的传热学经验公式，计算边界节点与流体进行换热的对流换热系数；（5）将各节点之间的传热等效为理想几何体传热，求出各部分传导热阻和边界对流热阻，建立传热物理模型；（6）建立数学模型，选定求解算法。本发明将热网络法应用于具有轴承和电机两大热源以及复杂对流换热边界的高速主轴系统，降低了求解主轴复杂装配体各零件特征温度的难度，与求解传热微分方程相比，是一种快速准确的稳态温度场计算方法。

主权项

一种应用于电主轴稳态温度场的热网络建模方法，包括以下步骤：1）建立高速电主轴轴对称二维模型，并根据传热学分析要求和轴系特点对该模型进行初步处理；2）布置各零件内部节点、边界节点以及换热流体的隐形节点，然后将节点之间用热阻连接，建立轴系的等效热网络；3）计算轴承和电机的整体发热量，然后将该热量分配到发热区域中的热源节点上；4）计算循环冷却水与冷却水套内壁、旋转轴与内外部空气、静止外壳与环境空气、轴承滚珠与压缩空气的强迫对流换热系数；5）求出各部分传导热阻和边界对流热阻、滚珠与润滑脂的导热热阻、滚珠与压缩空气的对流热阻以及轴承与轴承座、旋转轴的接触热阻，从而建立传热物理模型；6）根据步骤5）的传热物理模型建立数学模型，根据基尔霍夫热流定律，列出各网络节点的热流平衡方程，对线性方程组进行消元法求解得到各网络节点的温度。