Wärmeentwicklung reduziert die Leistungsfähigkeit von Motorspindeln. Insbesondere die Erwärmung der Welle führt zu unerwünschten Effekten. Zur Kühlung der Welle existieren flüssigkeitsbasierte Kühlsysteme, die jedoch teuer und anfällig gegenüber Leckage sind. Ist eine Spindel nicht mit solch einem Kühlsystem ausgestattet, wird die Welle gänzlich nicht gezielt gekühlt. Hierdurch kann das Potential der Spindel nicht vollständig genutzt werden. In dieser Arbeit wird daher ein Konzept zur Wellenkühlung ohne Flüssigkeiten erforscht. Dabei wird Wärme von einer rotierenden, lamellenförmigen auf eine nichtrotierende Struktur durch einen engen Luftspalt übertragen. Zur Steigerung des Kühleffekts werden Wärmerohre in die Welle integriert. Potentiale zur Optimierung der Wärmetauscher sowie der Wärmerohre werden experimentell und simulativ erforscht. Die dabei ermittelten wärmeübertragungsbeschreibenden Größen dienen als Eingangsgrößen für thermische Simulationen zur Optimierung einer Spindelkonstruktion. Es wurden zwei Spindeln mit Wellenkühlsystem prototypisch umgesetzt. Das Potential des Kühlkonzepts wird experimentell analysiert.
Schlagworte
Publikation durchsuchen
Bibliographische Angaben
Auflage
1/2023
Copyrightjahr
2023
ISBN-Online
978-3-95900-799-3
Verlag
TEWISS, Garbsen
Reihe
Berichte aus dem IFW
Sprache
Deutsch
Seiten
174
Produkttyp
Monographie
Inhaltsverzeichnis
KapitelSeiten
Preamble Kein Zugriff
Kurzfassung Kein Zugriff
Abstract Kein Zugriff
Table of contents Kein Zugriff
Symbols and abbreviations Kein Zugriff
1 Introduction Kein Zugriff Seiten 1 - 2
2.1 Motor spindle main drives Kein Zugriff
2.2 Thermal loads in motor spindles Kein Zugriff
2.3 Cooling of motor spindle rotary systems Kein Zugriff
2.4 Heat transfer and air flow within narrow gaps Kein Zugriff
2.5 Heat transfer via heat pipes Kein Zugriff
2.6 Conclusion on the state of the art Kein Zugriff
Curriculum Vitae Kein Zugriff
3 Objective and approach Kein Zugriff Seiten 37 - 38
4.1 Fluid simulation of heat exchangers Kein Zugriff
4.2 Experimental analyses and validation of the simulation model Kein Zugriff
4.3 Potential for increasing heat dissipation Kein Zugriff
4.4 Evaluation of heat exchanger strength and deformation Kein Zugriff
5.1 Experimental setup of the heat pipe test rig Kein Zugriff
5.2 Procedure for the determination of thermal conductivities Kein Zugriff
5.3 Execution and evaluation of the heat pipe experiments Kein Zugriff
6.1 Detailing of a first spindle design proposal Kein Zugriff
6.2 Design of a first prototype spindle Kein Zugriff
6.3 Optimization and design of a second prototype Kein Zugriff
6.4 Transfer of the cooling concept under modified thermal boundary conditions Kein Zugriff
7.1 Preliminary analyses of the spindle prototypes' dynamic behavior Kein Zugriff
7.2 Analyses of the first spindle prototype Kein Zugriff
7.3 Analyses of the second spindle prototype Kein Zugriff
7.4 Comparison of the cooling effects of the two shaft cooling systems Kein Zugriff
8 Conclusions for practical application Kein Zugriff Seiten 137 - 139
9 Summary and outlook Kein Zugriff Seiten 140 - 144
