回转工作台作为大型、重型精密机床的功能部件,对整个机床的加工精度和运行平稳性有着很大的影响。因此,研究提高回转工作台的运动精度对整个精密机床的工作性能是否良好具有很大影响。由于大型回转工作台一般尺寸较大,启动和低速运行时容易产生爬行,运动平稳性差;而且摩擦生成的热量不能及时通过对流和传导扩散,造成转台局部油膜温升过高,粘度降低,油膜建立困难,润滑条件恶化,最终导致转台性能下降。针对以上大型回转工作台存在的问题,课题组提出了一种新型精密螺旋油楔动静压转台的设计概念,通过“差动”和“螺旋流动”,动、静压结合的方式,来提高大型转台运行平稳性,和解决由于摩擦产生的热量不能及时扩散的问题。本文以此新型转台为研究对象,利用CFD软件FLUENT对其复杂流场及温度场进行模拟研究,并将仿真结果和实验结果进行比较,具体工作内容如下:(1)介绍了新型螺旋油楔动静压转台结构及其工作原理,利用三维软件Pro/Engineer建立转台油腔的有限元结构模型,采用ICEM CFD软件对油腔模型进行了非结构网格划分,建立动静压转台的基本控制方程,确定了模型假设条件和初始边界条件,并对相关软件进行了简单介绍。(2)采用基于Navier-Stokes方程的CFD软件对转台内润滑油的复杂流动情况进行模拟计算,得到油膜压力场、温度场、速度场、速度矢量及流线的分布情况,并分析讨论了转台在不同转速和油膜厚度下的油膜压力、温升、流量、速度及流线等的变化情况,拟合了螺旋油楔处压力峰值和油膜最大温升随转速、油膜厚度的变化关系式。(3)对静压腔外槽区容易出现负压、动压螺旋油楔供油不足的问题进行研究分析,提出了增大供油压力、降低静压腔封油边高度和在螺旋油楔进油槽处增加进油孔等三种解决办法,优化了油腔结构,提高了转台的性能。(4)搭建新型螺旋油楔动静压实验台,介绍了实验原理和方案、实验系统的组成以及各种传感器的布置情况,采集了不同工况下的位移传感器和压力传感器信号,将仿真结果和实验结果进行比较,发现实验测试结果与CFD仿真结果基本吻合,从而证实了仿真结果的可靠性和该方法的可行性。通过对新型螺旋油楔动静压转台内部流场及温度场的研究,为提高大型回转工作台的运行精度和解决大型回转工作台的散热问题提供了一个新的途径。对我国大、重型装备制造业的发展具有重要意义。