考虑热-变形耦合的主轴-轴承系统瞬态热特性分析

为了更准确地预测主轴-轴承系统的温度场并实时监测关键零部件的温升情况，建立了考虑热-变形耦合的轴系瞬态热网络模型。根据热弹性力学理论，推导出主轴-轴承系统在装配应力、离心应力和热应力综合作用下的径向复合变形方程，基于热网络法优选试验轴系关键部件作为温度节点，综合考虑润滑剂黏温效应及轴系径向复合应力与变形，实时修正轴系热源、热边界条件等特性参数，实现了温度场与变形的耦合分析。通过编程求解获得了不同条件下轴承的瞬态温升曲线及轴系关键热参数的瞬态特性，结果表明，主轴转速越高，轴系热平衡温度越高，平衡时间越短；迭代步长的选取只影响温升曲线的收敛时间，不影响稳态温度值。与试验数据的对比结果表明，使用该瞬态热网络模型预测轴系温度场可显著降低计算误差。