数控万能双摆头的气液两相润滑冷却系统设计

摘要

数控万能双摆头（又称机械五轴头）是大型数控机床，尤其是大型数控加工中心的重要核心部件，是多种新型技术的高度集成。根据企业首款国产机械五轴头产品开发的技术需求，本文开发了一套基于气液两相润滑原理的新型润滑冷却系统。该系统在机械五轴头内部狭小的空间里，利用压缩空气将油气混合物输送到各个齿轮啮合点，以满足机械五轴头主轴在4500r/min的情况下，其内部齿轮的润滑冷却需求。
　　第一章中首先对机械五轴头做以简单介绍，然后对气液两相润滑冷却技术的国内外研究现状进行分析与对比，对论文的整体框架结构进行介绍。
　　第二章中，对气液润滑系统进行总体方案设计，在对比了油气润滑与油雾润滑的优缺点后，提出了以渐缩扩喷嘴为模型的气液两相润滑装置结构。考虑到机械五轴头内可用空间狭小且各个啮合点对油气混合物的质量要求较高，将设计该套润滑系统所涉及的关键问题分为“外形设计、气液混合、气液分配”三大类并进行分别阐述。
　　在第三章中，从气体动力学角度对渐缩扩喷嘴的工作原理进行了理论描述，罗列出了两种工况下，不同压力的压缩空气在通过渐缩扩喷嘴时所产生的七种不同现象。并且针对每种现象，通过公式计算和matlab软件绘制出的方程曲线进行了清楚、详细的描述。
　　第四章中，在理论分析的基础上，对气液混合真空腔和各个终端喷嘴的内部形状参数进行了选择，以保证油气混合质量，且对外形进行了设计以方便加工;为了保证每个啮合点的出油量，平衡各个出油点的油气压力，对系统的油气输送管路进行了合理化的分布。
　　第五章中，为了验证该套系统的稳定性，搭建实验台对该套系统进行了120小时实验，并根据出油量从几组候选实验参数中选择了最佳参数;然后将该套系统安装在机械五轴头上进行了齿轮跑合实验并利用红外热像仪测量试齿轮温度，证实了该套系统设计的合理性，为今后同类产品的开发提供了指导。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 现有主要产品

1．2．2 现有专利技术

1．2．3 实验研究现状

1．3 研究主要内容及研究方法

1．3．1 研究主要内容

1．3．2 论文框架结构

2 润滑器总体方案设计

2．1 概述

2．2 气液两相流体润滑技术原理及特点

2．2．1 油雾润滑基本原理

2．2．2 油气润滑基本原理

2．3 气液润滑器结构整体设计

2．4 润滑器设计关键问题

2．4．1 基本物理结构设计

2．4．2 油与气良好混合

2．4．3 气液分配

3 润滑器系统理论模型分析

3．1 概述

3．2 几个重要的基本方程和参数

3．3 流管截面积变化对气流参数的影响

3．4 渐缩扩喷管

3．4．1 等熵流中的面积比公式

3．4．2 压强比对渐缩扩喷管中流动的影响

3．4．3 收缩部分壁面形状的设计

3．5 终端喷嘴内部孔径的设计

3．6 齿轮用油量

4 润滑器系统的结构设计

4．1 概述

4．2 气液发生器的结构设计

4．2．1 发生器外部形状设计

4．2．2 发生器内部真空部分参数选择

4．2．3 喷嘴壁面形状设计

4．3 油气输送管路分布

4．4 终端喷嘴及气液分配块结构设计

5 气液两相润滑器实验研究

5．1 概述

5．2 搭建实验台

5．3 实验数据采集

5．3．1 实验数据采集及处理

5．3．2 最终参数确定

5．4 机械五轴头发热测试

6 总结与展望

6．1 总结

6．2 展望

参考文献