机床主轴一轴承系统热—力耦合模型及其动态性能研究

田久良　洪军　朱永生　李小虎　郭俊康

摘要：为了研究机床主轴系统在高速运转情况下的动态性能变化，建立了一种主轴一轴承系统的热-力耦合模型，该模型包括了主轴转子和轴承模型，采用有限元法得到主轴转子模型，该模型考虑了主轴的离心效应、陀螺力矩和轴承刚度软化效应，通过对Jones非线性轴承模型进行改进获得了轴承模型，它考虑了主轴与轴承的初始装配过盈量、离心力、温升等因素导致的轴承内圈径向变形及预紧力的变化，理论仿真结果表明：轴承内圈离心膨胀以及内外圈热膨胀会导致轴承刚度增大，而对于背靠背的轴承配置形式，热诱导预紧力会导致轴承刚度减小，此外，主轴离心效应比轴承的刚唐软化时主轴一轴承系统动态特性的影响更明显。