电子科技大学硕士论文32 主轴热仿真的结果主轴完成上述热载荷的加载后 设定载荷步结束时间为120min 即7200s 。最终仿真分析可得120min后主轴温度场分布图如图3 7所示 其中仿真的起始温度为20oC。 120min后主轴温度场分布图第三章 主轴的热失效分析 33 7可以看出主轴在试验环境下最高温度在与前端轴承接触的主轴外表面 且此位置的温度要比其他位置都高很多 因此在设定试验方案中可以只针对前端轴承的主轴外表面进行测温。前端轴承的主轴外表面120min内的温度值变化如图3 8所示。 前端轴承的主轴外表面仿真温度变化结果根据图3 8可知前端轴承的主轴外表面大致在50min的时候达到稳态 且最高的温度值为o35 4C 符合故障判断最高温度不超过o60C 此外最大的温升为o15 4C 符合故障判断最大温升不超过o30C。因此主轴的仿真结果没有产生热故障失效。 主轴试验结果数据从主轴热仿真结果可以预计主轴温升最大的位置出现在与前端轴承接触的主轴外表面。因此主轴温度试验方案 可以只针对前端轴承外圈表面进行温度测量。注意此处选取的测温点为前端轴承外圈表面而不是与主轴接触的外圈表面 轴承与主轴配合方式是过盈配合 主轴外表面很难实现温度测量 所以试验方案是通过测量轴承外圈表面温度间接获取主轴外表面的温度。轴承温度测试点位置示意图如图3 9所示。 电子科技大学硕士论文 34 轴承温度测试点位置示意图主轴轴承温度试验结果如图3 10所示。 01000200030004000500060007000800020222426283032343638运行时间 温度值oC 10主轴前端轴承温度试验结果 10可得前端主轴外表面大致在53min的时候达到稳态最高温度值为o36 1C 符合故障判断最高温度不超过o60C 此外最大的温升为o16 1C 符合故障判断最大温升不超过o30C。因此在试验环境下运行的主轴没有产生热故障失效。 热仿真结果与试验结果比较验证主轴有限元模型的准确性将仿真结果曲线与试验数据绘制在同一坐标图 对比图如图3 11所示。 第三章 主轴的热失效分析 35 01000200030004000500060007000800020222426283032343638运行时间 温度值oC 11主轴轴承热仿真结果与试验结果对比 11可以看出仿真结果曲线与试验数据的上升趋势大致一样即主轴的热仿真结果与真实结果是几乎吻合的 且两组数据的误差在允许范围内 因而主轴的有限元热仿真是合理的 而且上文中建立的主轴有限元模型是正确的。 运行时间在45min后 主轴的仿真数据要比真实的试验数据小o0 8C左右 此部分误差主要是由于仿真中测温的位置是与前端轴承接触的主轴外表面 而试验的真实数据测量位置在前端轴承外圈表面 虽然两个测量点的位置相对较近 可是两个不同位置的温度数据或多或少存在一定的差值 这是合理的。 本章小结本章主要任务是实现主轴有限元热仿真 并通过仿真结果与试验结果对比分析 验证主轴没有发生热失效及仿真模型是合理的。