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摘要
针对电主轴冷却结构设计中，热源部位的冷却流道之间，不同连接形式冷却效果不同的问题，对冷却流量、流道进出口压差及温差进行了深入研究。首先，计算了在常用切削工况下，车床电主轴及高速加工中心电主轴各热源部位的发热量；然后，基于经典流体力学理论，设计了流量-压差实验，获得了冷却机流量-压力输出特性曲线，并进一步计算了主轴与冷却机之间PVC软管沿程阻力系数、沿程压力损失、接头直径转换时的局部压力损失；接着，建立了电主轴整机流固耦合仿真模型，获取了冷却流道并串联2种方式下不同流量的主轴进出口压力差值，结合实验得到了冷却流道并串联2种方式下实际的冷却流量值；最后，将实际的冷却流量值纳入了电主轴整机流固耦合仿真模型，仿真计算并提取了主轴进出口温差，利用表征冷却效果的经验公式，计算并判断了冷却流道并串联2种方式下的冷却效果。研究结果表明：主轴冷却流道之间采用串联方式优于并联，原因是轴承部位流道结构简单，总流量上串联与并联差异不大，在电机部位吸收的热量与并联方式的差距较小；同时，因轴承发热量较小，2种方式下轴承冷却流道出口部位温度差异较小，流道串联时流经轴承的流量相对高于并联，因此吸收的热量高于并联。高速电主轴冷却流道采用并联方式优于串联方式，原因是轴承部位流道结构复杂，总流量上并联方式明显高于串联；因轴承发热量大，并联方式下前轴承与电机部位流道出口温度明显高于串联方式，因而并联方式能吸收更多的热量，冷却效果更好。
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