铁路轴承套圈内圆磨床热态特性分析

摘要

我国铁路大发展，但高速、重载铁路轴承依赖进口，国内轴承行业正在加快高铁、重载铁路轴承的研制，研发铁路轴承内外套圈精密磨削成套装备，对推动我国高铁和重载货运列车轴承的国产化具有积极意义。铁路轴承套圈内圆磨床是轴承外圈内滚道和内圈内孔的精密磨削装备，研发热态特性优良的铁路轴承套圈内圆磨床对提高轴承套圈的加工精度至关重要。本文对3MK2332型铁路轴承套圈内圆磨床的热态特性进行研究，具体内容如下:
　　(1)建立磨床的三维数字化模型和热力学模型。基于传热学相关理论，分析并建立磨床整机的能量流动模型，给出了磨床的能量传递途径和散热方式。
　　(2)对电主轴、工件主轴系统等主要部件中的热源和热边界条件进行理论计算，在此基础上对其开展有限元计算，得到这些结构的温度场分布和热变形;研究了切削液作为“二次热源”对床身热态特性的影响。
　　(3)研究电主轴、工件主轴系统以及切削液等因素影响下磨床整机的热态特性，计算了单一因素影响下磨床的磨削误差。
　　(4)对工作状态下整机的热态特性开展研究工作，计算整机的热态特性对磨削精度的影响，根据理论分析结果对磨床提出合理的结构热设计方案。
　　研究结果表明:铁路轴承套圈内圆的径向磨削误差主要来源于切削液，因此热结构设计方案的重点是减少切削液向床身中的热量传递。在床身切削液流道上添加隔热材料后，磨床的径向磨削误差减少到4μm，降低了94.4％。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 论文研究背景

1．2 国内外研究现状

1．2．1 机床热态特性研究方法

1．2．2 电主轴热态特性研究

1．2．3 机床整机热态特性研究

1．2．4 改善热变形的措施

1．3 论文研究内容

第二章 铁路轴承套圈内圆磨床模型建立

2．1 概述

2．2 铁路轴承套圈内圆磨床

2．2．1 内圆磨床的结构

2．2．2 内圆磨床的磨削原理

2．2．3 磨床三维数字化建模

2．3 磨床能量流模型

2．4 磨床热分析模型

2．5 本章小结

第三章 内圆磨削电主轴热态特性分析

3．1 概述

3．2 电主轴的结构

3．3 电主轴的热源及传热

3．4 电主轴的热态特性分析

3．4．1 电主轴CAD／CAE模型

3．4．2 电主轴温度场分布

3．4．3 温度场分布的影响因素

3．4．4 电主轴热变形

3．5 本章小结

第四章 工件主轴系统热态特性分析

4．1 概述

4．2 工件主轴系统的结构

4．3 热源及边界条件计算

4．4 工件主轴系统热态特性分析

4．4．1 工件主轴系统热力学模型

4．4．2 工件主轴系统温度场分布

4．4．3 工件主轴系统热变形

4．5 本章小结

第五章 切削液作为“二次热源”的影响

5．1 概述

5．2 床身的结构

5．3 床身边界条件

5．4 热态特性分析

5．4．1 床身热力学模型

5．4．2 床身温度场分布

5．4．3 床身热变形

5．5 本章小结

第六章 内圆磨床整机热态特性分析

6．1 概述

6．2 磨床磨削精度

6．3 单一部件对整机热态特性的影响

6．4 实际工况下整机热态特性分析

6．5 磨床的热结构设计

6．6 本章小结

第七章 总结与展望

7．1 论文总结

7．2 研究展望

致谢

参考文献

作者简介