热-力耦合效应对风电专用机床主轴振动的影响

刘世豪^1,2，张云顺³，陈致水¹，廖宇兰¹

1. 海南大学机电工程学院2. 南京航空航天大学机电学院3. 东京大学生产技术研究所

摘 要：针对风电专用机床的主轴在工作过程中具有同时受力与发热影响的特点,研究了热-力耦合效应对主轴振动的影响.在研究数控机床主轴工作过程中热-力耦合机理的基础上,提出通过有限元仿真和温度场实验相结合的新方法建立主轴热-力耦合振动模型.以一种用于风力发电机叶轮制造的数控机床为研究对象,针对所建立的主轴热-力耦合振动模型,分别进行热-力耦合振动瞬态分析和稳态分析.研究结果表明:在风电专用机床主轴达到热稳态之前,由于主轴的热能不断地转化为机械能,从而使得主轴的振幅变大,并且最大增幅可达13.47%.研究热-力耦合效应对主轴振动的影响,为数控机床主轴的多目标优化设计提供了重要的理论依据.

关键词：风电叶轮;主轴;振动;温度场;热-力耦合;