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更新时间:2023-12-31 作者:用户投稿原创标记本站原创 点赞:2720 浏览:7665

哈尔滨理工大学

大学生创新创业训练计划项目

申请书

项目名称基于重型静压轴承热变形的工作台结构改进研究

学生所在单位机械动力工程学院

申报单位机械动力工程学院

项目负责人权振

起止年限2016年5月至2016年5月

教务处

二〇一三年

一,本表请如实填写,表达明确严谨.所需签字之处,由相应人员亲笔签名.如有弄虚作检测现象,一经核实,将按照撤项处理.

二,所列各项内容不能简单标注"见附件",否则视为不合格,创业实践项目必须有校外导师,需填写校外导师相关信息并由校外导师在相应栏目签字.

三,电子版填表字体用小四号宋体,1.5倍行距,申请书报送一式3份.要求统一用A4纸双面印制,装订,所附材料用小四号宋体打印,附于申请书后.

四,各学院要统一组织申报,对申报的项目集中进行初评,确定最终申报名单,并以学院为单位上报到教务处,相关学院相关负责人均需在申请表上签字.

项目名称基于重型静压轴承热变形的工作台结构改进研究项目类型创新训练项目申请经费5000.00起止时间2016年5月至2016年5月申请团队姓名学号年级所属学院及专业联系E-mail权振120161071712级机械设计制造及自动化18249793095175490175@.史猛120161071812级机械设计制造及自动化18686851024605682270@.冯海东11010403041机械电子工程18945041609365622911@.柳源岭11010403121机械电子工程18345171572416465590@.指导教师姓名张艳芹职务/职称副教授13895736635E-mailzyq1028@163.工作


单位哈尔滨理工大学机械动力工程学院企业指导教师姓名姜辉职务/职称总工/教授级高工13836247234E-mailjianghui@163.工作

单位齐重数控装备股份有限公司一,立项依据(研究目的,意义,国内外研究现状及发展动态)

1.1研究目的和意义

多油垫重型静压承载能力大,摩擦系数极小,运行稳定可靠,是重型数控装备的关键部件,它的性能优劣直接影响整个设备的加工质量和运行效率.随着现代工业的发展,旋转机械越来越趋向于高速,高精度和大功率,对轴承各方面的性能要求也越来越高,相应地重型静压的研究也日益向广度和深度推进.基于此,为了适应目前国际机械制造业高速,高精快速发展的大环境,提高我国整个重型数控设备加工精度和生产效率,进行.理论,试验台实验方法轴承变形图1所示,机床正常工作时,流经定量油泵1的液压油通过节流阀等液压元件被注入油腔2内,在封油边7与工作台3之间形成具有一定厚度h的油膜,液压油经过封油边流进回油槽通过回油油路最终回到油箱.由于回油槽暴露在空气中,油腔与空气不相接触,故在油腔与回油槽见间产生压力差,该差值的存使油膜具有一定的刚度,直接表现就是能够支撑起工作台3与工件的旋转运动.静压轴承结构如图2所示.

1-油泵,2,3工作台,W—外载,h—油膜厚度1定量供油静压轴承工作图

图2静压轴承"齐重数控装备股份有限公司"所使用的大尺度静压推力轴承Kumar.R.,Rani.L.Axi-symmetricdeformationduetomechanicalandthermalsourcesinathermoelasticbodywithvoids[J].Int.J.Appl.Mech.Eng,2007,12(2):447-463.

Kaneko.Yoshiyuki,Tachiya.Hiroshi,Tamura.Hideaki.Simpleandeffectivemethodtopensatethermaldeformationofamachinetoolbyderivingitsapproximateequation[J].NihonKikaiGakkaiRonbunshuC,2007,73(2),371-378.

Tachiya.Hiroshi,Kaneko.Yoshiyuki.Approximationofthermaldeformationbehiourofamachinetooltoimproveitsprocessprecision[C].KeyEngineeringMaterials,Switzerland,2007:181-184.

赵强,刘素明,张令等.机床热变形产生机理及控制措施[J].煤矿机械,2016,29(1):160-161.

董科.对微进给平台磨削温度场的有限元分析[J].现造工程,2016,(3):76-78.

陈锡渠,魏增菊,王占奎,等.立式车床静压导轨支承工作台的热变形研究与改进[J].河南科技学院学报,2016,37(2):48-50.

Constantin.B,Badea.L,Adela-Eliza.D.Theoreticalandexperimentalstudiesandsimulationsregardingtheinfluenceoftoolthermaldeformationontheaccuracyatmachining[C].ICOSSSE09,Genova.Italy,2016:137-140.

Wang.H.Y,Bi.X.L,Zhao.L.L.Astudyonthermalstressdeformationusinganalyticalmethodsbasedonthetemperaturedistributionofstoragematerialinarotaryair-preheater[J].AppliedThermalEngineering,2016,29(11):2350-2357.

Sauerland.Kim-Henning,Mahnken.Rolf.Deformationanalysiorthermalshockusingopticalsensorsandconstitutivemodelling[J].NondestrTestEval,2016,24(4):353-374.

胡艳艳,费树岷,汪木兰,等.基于有限元分析的高速切削温度场建模与仿真[J].系统仿真学报,2016,21(22):7091-7095.

王大伟,刘永红,张龙,等.基于有限元法的滚珠丝杆传动过程中的温度场和热变形仿真[J].计算机辅助工程,2016,18(2):29-33.

费雯,李桂华.精密平板的热变形理论与应用研究[D].合肥:安徽大学,2016:21-34.

Liu,Heping,Chen,Wenzhi,Chen,Yuanqing.Thermaldeformationanalysisoftherotatingrollerinplanarflowcastingprocess[J].ISIJInt,2016,50(10):1431-1440.

JinJenWang,So.H.Theeffectsofthermaldeformationonflatnessinprecisiongrinding[J].JournalofThermalStresses,2016,34(4):394-409.

杨定军.基于有限元的机床导轨热误差分析[J].机械制造技术,2016,38(8):47-58.

迟晓明,张小栋,张凯.高速数控车床刀具热变形的计算分析[J].机械设计,2016,28(11):72-75.

仇健,刘启伟,李晓飞,等.卧式数控机床主轴温度场分布及对机床热变形的影响[J].制造技术与机床,2016,(8):114-118.

二,项目研究内容,研究目标,以及拟解决的关键技术问题

2.1研究内容

(1)建立传热数学模型及静压工作台有限元模型

以传热学以及热弹性力学为理论基础建立数学模型,包括建立相应的

图3工作台三维模型图4工作台1/24模型

(2)对现有工作台进行温度场及热变形场计算

查阅资料选取计算公式,将工作台按流态(层流或紊流)以及几何结构划分,分别求取各部分对流换热系数,划分后能够更为真实的接近实际的工作条件,将求取的对流换热系数作为单值性条件施加到工作台相应表面求得工作台温度场.将获得的工作台温度场作为初始条件,以ANSYSWorkbench为计算工具,获得工作台的热变形场,对工作台变形场进行分析,获得变形规律.

(3)研究结构改进对静压工作台温度场及变形场影响

对工作台添加筋板,分析添加筋板后工作台的温度场以及热变形场,研究添加筋板是否能够降低工作台的热变形,通过对比现有工作台及结构改进后的工作台研究结果得出减少静压工作台热变形的措施,目的是提高机床加工精度.

图5未添加筋板工作台剖面图图6添加筋板后工作台剖面图

2.2研究目标

系统研究并获得静压工作台有限元模型,建立并获得静压工作台传热模型,为静压工作台数值模拟及实验研究提供理论依据,研究现有静压工作台结构下的温度场及热变形场,揭示影响静压工作台热变形的主要因素,建立基于有限元法,采用流-固顺序耦合(1)基于传热学的静压工作台对流换热系数的获取

由于静压工作台结构尺寸很大导致工作状态下线速度很高,所以,对于静压工作台的对流换热部分研究采用将工作台按流态(层流或紊流)以及几何结构划分成若干区域,分别求取各部分对流换热系数,而实际上,这些参数对静压工作台温度场有很大的影响.因此研究基于传热学的静压工作台对流换热系数是进行本项目研究的关键科学问题之一.

(2)静压工作台温度场的流-固顺序耦合承载能力出发,基于计算流体动力学理论,采用有限体积法,在变粘度条件下数值计算静压轴承间隙油膜的的温度场,将油膜流体域计算结果和与之相接触的固体域进行顺序耦合,反复迭代计算直至收敛,得到静压工作台的温度分布,进而求得静压工作台的热变形场.

(3)工作台筋板分布对其热变形的影响研究

工作台变形场的分布是由两方面决定的,其一是工作台的温度场分布,其二是工作台内部的结构分布.温度的变化引起工作台的结构出现热胀冷缩现象,结构影响变形的大小以及方向,两方面的共同作用决定了工作台变形场的分布,所以,工作台筋板分布对其热变形的影响研究是进行本项目研究的关键科学问题.

研究方案,技术路线

3.1研究方案

拟采用计算机数值模拟,理论结合的方法进行研究.

图7研究技术路线四,项目特色与创新之处

(1)以传热学理论为基础,进行静压工作台对流换热系数计算,为静压工作台温度场研究提供合理边界条件,

(2)采用有限元法,考虑基于减小静压工作台热变形的工作台结构改进研究,对于提高机床加工精度有着积极意义,

(3)基于流-固顺序耦合五,年度计划

2016年月~月技术资料的再收集和整理工作,国内调研,

201年月~月研究2016年月~月

2016年月~月2016年月~月2016年月~月完成实验台上的实验任务,撰写结题报告论文.(1)提供数控立车静压工作台温度场及热变形场研究的理论和方法,

(2)发表高水平学术论文1-2篇,或者申请专利1项,

(3)培养本科人才4名.七,项目责任人承诺

在获得立项后,本人将与项目组成员团结一致,努力做好该项目的研究工作,实现制定的目标.如果因主观原因导致项目执行不力,未达到预期目标,本人与项目组成员愿意承担相应损失.

负责人签名:

年月日经费预算支出项目金额(元)计算依据会议费/差旅费1500.00去工厂调研,实验,参加国际会议或研讨论文版面费2000.00发表高水平论文1-2篇(争取EI检索)专利申请费0实验材料费1000.00材料加工费,购写传感器,导线等测试相关附件其他500.00图书资料,打印及复印费和其他不可预见费总计(元):5000.00导师意见:

签名:年月日学院意见:

签名:盖章年月日学校专家评审意见:

负责人签名:盖章年月日学校意见:

签名:盖章年月日

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