Harbin Institute of Technology
传热学大作业
设计题目：传热学与机械专业的关系院系：机械设计制造及其自动化班级：1208103班
设计者：银河
学号：1120810330
指导教师：裘俊
设计时间：2015年5月4日
哈尔滨工业大学
摘要：介绍了传热学和机械专业的关系，包括了液压系统的散热问题、机械加工的热变形问题、机械密封的液膜摩擦热问题。
关键字：传热学液压系统散热机械加工热变形机械密封摩擦热
引言：
传热学是研究热量传递规律的科学。因此,在与热量相关的领域中,传热学是不可或缺的一部分。热传递理论正在随着试验研究和生产实践的发展而飞速地发展,许多传热问题目前已通过理论分析予以解决。物体的热胀冷缩现象是人人皆知的自然规律,温度变化对人类生活、生产和科技活动各种影响是被逐步认识的。随着技术水平的不断发展,温升引起的物体的热效应和热变形日益明显。温度变化对工业生产和科学发展的影响也越来越显著。温度分布不均造成的影响主要表现在两方面:一是热效应影响物体结构的物理性能参数和力学性能参数;二是热变形影响构件的几何形状,使构件的实际参数和几何形状偏离了设计的最佳理想状态,即存在热变形误差。
机械系统是有各个构件组成的,因此整个系统是受各个构件热变形的综合影响,最终整个装备的性能受到影响,设备中原有构件的工作状态发生了变化,机械设备就达不到预期的效果。
正文：
1）液压系统的散热研究。
液压系统在工作过程中常伴随着油液的温度升高。油液温度升高可以造成许多危害：导致油液粘度下降，系统泄漏量增大，从而使系统的容积效率降低，这在中高压液压系统中表现得尤其明显；橡胶密封件容易变形，加速老化失效进程，造成系统的泄漏；使液压元件中热膨胀系数不同的运动副之间的间隙变小或发生卡阻现象，引起动作失灵；加速油液氧化变质。总之，系统的发热不仅造成能量的巨大损失，而且促使油温升高，可造成危害，所以对液压系统的散热研究具有很重要的现实意义。
2）机械加工的热变形问题
对于机械加工而言,加工精度受温度影响很大,然而机床热变形对机械加工精度的影响被人们的发现比较晚,其中坐标镗床的热变形对其定位精度的影响发现是最早的。1933年瑞士学者是最早的机床热特性分析的研究者,主要是坐标镗床的热变形进行测量分析研究。上个世纪七十年代,英国学者、德国学者、俄罗斯学者和日本学者等各国学者做了大量的测试,测试的结果表明温度对现代制造业的影响还是较大的。J.Peklenik教授研究报告表明,对于精密加工,设备构件的热变形引起的误差占加工总误差的40%—70%；H.Brauning教授研究分析得出,现代机床加工零件的制造误差中,机床的热变形误差可占到总加工误差的A.V.Push 教授研究结果说明,机床的热变形导致的加工误差能占到总加工误差25%—75%。综上所述,在现代制造业中,机床热变形导致的误差能到加工总误差50%,加工高精度零件时,设备产生的热变形误差在总加工误差中的比例仍増加。上面论述的是温度对机器加工零件精度的影响,实际设备运转时的温度主要受两方面的综合影响:一是外部温度;二是设备内部温度。前者通常不是室温20摄氏度,而是变化的温度,因为会受到外界因素的影响。温度分布不均匀会引起组成机械装备系统各个构件的温度不一样,各构件的热变形误差也不一样,所以温度分布不均对现当代设备的影响是非常明显和复杂的。对于精密机械设备,温度的影响则表现的更大,其中较为突出的是精密测量仪器,温度的影响往往是引起误差的最主要因素。
以上研究表明,温度对现代机械制造业的影响很大,并且影响到零件加工质量、生产效率和成本,而且机械零件加工精度是取决于机床的加工精度,因此研究机床热变形误差理论及误差补偿技术是有必要的,这对机械装备如何采取有效措施,尽可能地减小温度带来的影响有重大意义
3）机械密封的液膜摩擦热问题
机械密封广泛应用于泵、压缩机和搅拌器等设备的轴封。非接触式机械密封的动环和静环端面之间由一层极薄的液膜进行润滑,两个密封环端面的相对运动使得液膜摩擦热不断产生。密封环的使用寿命取决于其耐热和传热性能。温度过高会引起密封环热裂，加速密封环材料的老化并破坏液膜的完整性。虽然非接触式机械密封中液膜的摩擦热量比接触式机械密封中由边界摩擦产生的摩擦热量小得多，但液膜的局部高温仍可能导致液膜汽化而造成密封失效。近 30 年来,
有关密封环温度、密封环变形、液膜特性一直是机械密封领域的研究热点。
总结：
现代的各学科之间的联系是十分紧密的，想要做好机械专业这一科的学问，不但要吃透机械方面的知识，更要学会旁征博引，洞悉其他各学科与本学科之间的关系。在我们机械专业的学习与工作过程当中，只有将各种因素特别是传热学的知识同时考虑进去，才能作出优秀的产品。
参考文献：
[1] 顾伯勤，周剑锋，陈晔，孙见君.机械密封端面间液膜摩擦热的传热规律.《中国科学》杂志社.2008-01
[2] 李倩龙.机械零件热变形及分析.专业学位论文
[3]张文杰，李永堂.液压系统的散热分析.山西机械.2002-03
