摘要：
针对电主轴冷却结构设计中,热源部位的冷却流道之间,不同连接形式冷却效果不同的问题,对冷却流量、流道进出口压差及温差进行了深入研究。首先,计算了在常用切削工况下,车床电主轴及高速加工中心电主轴各热源部位的发热量;然后,基于经典流体力学理论,设计了流量压差实验,获得了冷却机流量压力输出特性曲线,并进一步计算了主轴与冷却机之间PVC软管沿程阻力系数、沿程压力损失、接头直径转换时的局部压力损失;接着,建立了电主轴整机流固耦合仿真模型,获取了冷却流道并串联2种方式下不同流量的主轴进出口压力差值,结合实验得到了冷却流道并串联2种方式下实际的冷却流量值;最后,将实际的冷却流量值纳入了电主轴整机流固耦合仿真模型,仿真计算并提取了主轴进出口温差,利用表征冷却效果的经验公式,计算并判断了冷却流道并串联2种方式下的冷却效果。研究结果表明:主轴冷却流道之间采用串联方式优于并联,原因是轴承部位流道结构简单,总流量上串联与并联差异不大,在电机部位吸收的热量与并联方式的差距较小;同时,因轴承发热量较小,2种方式下轴承冷却流道出口部位温度差异较小,流道串联时流经轴承的流量相对高于并联,因此吸收的热量高于并联。高速电主轴冷却流道采用并联方式优于串联方式,原因是轴承部位流道结构复杂,总流量上并联方式明显高于串联;因轴承发热量大,并联方式下前轴承与电机部位流道出口温度明显高于串联方式,因而并联方式能吸收更多的热量,冷却效果更好。
