液晶玻璃光学检测仪器气浮板研究设计

为了比较通孔阵列不同排布方式对气膜压力、速度分布的影响,运用气体润滑理论以及空气静压轴承设计的相关理论,对毛细管节流模型进行理论分析,得到液晶玻璃气浮流场压力的计算公式。基于毛细管节流的平面静压气体支承的对称性,利用Gambit建立均匀和非均匀毛细管阵列气浮轴承的三维模型和划分网格,利用Fluent进行数值仿真,得到气膜的压力分布。在气浮系统其他几何参数不变的情况下,分析比较均匀和非均匀毛细管阵列以及供气压力对气浮支承静态特性的影响,结果得出均匀毛细管阵列静态特性更优,从而根据研究结果设计出均匀毛细管阵列的液晶玻璃光学检测仪器的气浮支承平台。     

静压节流器微孔气膜参数测量装置设计与试验

研制一种节流器气膜场多路热工参数同时测量的自动化装置,阐述机械装置、硬件电路和软件程序的设计原理与实现。采用气膜厚度调节和气膜压力承载分离设计原理的机械结构以及基于Cortex-M4F内核的STM32F407主控芯片的电控系统和上下位机共同操作的软件程序组合的测量装置,具有自动化程度大、测量精度高等优点。在气膜厚度为6和10μm以及供气压力为0.3、0.5和0.8MPa的实验条件下进行测试,得到双U形平面静压节流器的气膜场温度和压力参数分布。分析得出:在供气压力和气膜厚度增大过程中,双U形节流器气膜场温度值均呈现减小趋势,气膜场压力值分别呈现增加和减小趋势;在供气压力和气膜厚度保持不变的情况下,双U形节流器气膜场在节流槽处产生温度骤降现象,在越过节流槽处产生压力骤降现象。     

小孔节流气体静压导轨静态特性优化设计

为解决气体静压导轨工作刚度不足问题,提出一种双边气膜刚度最优设计方法。根据气体润滑理论及简化假设推导了气膜压力分布的雷诺方程,基于有限差分法离散了气膜流场求解域和边界条件,在MATLAB中编制了压力分布的求解程序,积分得到气膜的承载力,再求导可得气膜刚度。分析导轨间隙、节流孔结构参数和供气压力等对导轨静态特性的影响规律,为静压导轨的设计制造提供参考。     

精密机床负压吸附导轨的研究

介绍了负压吸附导轨的工作原理,针对精密机床开式静压方式工作过程中存在的漂移和运动不稳定问题,提出采用负压发生器与小孔节流流量控制器相结合的新型负压吸附静压支承技术,建立了负压吸附导轨计算模型,并对气膜刚度进行了分析计算,保证了精密机床开式静压导轨所需的气膜厚度和刚度。并将该技术应用到机床导轨中,应用表明:提高了机床运动稳定性及工件的加工精度。     

基于分子碰撞理论的静压导轨气膜内部微振动现象的分析

静压导轨气膜微振动已经成为制约气浮支撑发展的重大问题。为证实气膜内部的微振动本质是高压气体在流动过程中与支撑底面、节流器壁面和气浮块壁面发生碰撞,导致气膜区域内表面受到变化的冲量,形成不规律的水平和垂直方向冲击力,使得气浮块发生基于系统固有频率及其倍频的微振动。通过理论分析,建立描述气膜支撑区动力学特性的振动模型,并进行了仿真分析和实验对比验证,证实了气膜内部微振动的形成机制。分析结果表明:有气腔与无气腔的节流方式都会产生气膜微振动;进气孔直径相同情况下,有气腔节流方式下的振动大于无气腔节流方式下的振动;振动峰值的频率点基本一致,其频域曲线所显示的振动规律也基本相同。     

节流器类型对空气静压导轨静特性的影响分析

在理论研究的基础上,通过联立基本方程式推导出导轨气膜的三维不可压缩定常雷诺方程;使用前处理软件Gambit建立环面节流、狭缝节流、小孔节流3种节流方式的气膜模型;应用基于有限体积法的FLUENT软件对空气静压导轨静态特性参数进行迭代求解;通过对计算结果进行后处理,最终得出这3种典型节流形式对空气静压导轨气膜压力分布、静承载能力和耗气量的影响规律。     

应用于轴孔零件装配的静压气浮工装设计

为降低轴孔零件装配摩擦、提高装配定位精度,通过研究气浮工装的气体流量数学模型,借助仿真手段分析不同节流孔直径及气膜厚度对气浮工装的工作稳定性、承载力、静态气体质量流量的影响。根据研究结论设计一种气浮工装,并根据实验验证了气浮工装能有效提高轴孔零件的装配定位精度。研究表明:当节流孔直径为0.5 mm、气膜厚度为20 μm时,气浮工装具有良好的承载能力和工作稳定性。     

微孔节流气体静压止推轴承跨缝过程时变特性研究

目前,大型气浮平台均采用花岗岩平台拼接而成,平台拼缝会对实验效果产生一定影响。针对上述问题,以微孔节流气体静压轴承运动中经过平台拼缝时的时变特性为研究对象,建立微孔节流止推轴承物理模型,并使用CFD软件与UDF相结合的动网格技术实现轴承跨越平台拼缝的动态过程仿真,研究不同气膜厚度、进气口压力、平台拼缝位置对轴承承载力和压力分布的影响。结果表明：当平台拼缝到达微孔分布圆附近时承载力急速下降,且平台拼缝到达轴承中心时承载力下降到最小值;随着气膜厚度的增加,轴承承载力的最大损失比例随之增加,并最终稳定到0.6;平台拼缝位于供气孔分布圆之外时,轴承边缘与平台拼缝之间的承载面将失效;通过增加进气口压力,轴承承载力整体有明显提升,但承载力损失速度也明显加快。     

空气轴承式板形检测辊静态特性研究

在介绍空气轴承式板形检测辊的结构和工作原理基础上,建立了板形检测辊气膜压力场的数学模型.通过对辊环承载力、偏心率、节流孔直径等参数之间关系的分析,为板形检测辊的设计提供理论基础.试验表明,建立的数学模型和进行的分析是合理的.     

空气静压主轴有限元建模及动态特性研究

为提高空气静压轴承支撑的空气静压主轴的动态工作性能,文章利用Fluent计算出了空气静压轴承在不同供气压力下气膜刚度,利用Ansys Workbench中的轴承单元和弹簧—阻尼单元模拟轴承支承,对主轴系统进行了模态分析和动态响应分析,得到不同供气压力下主轴系统的固有频率、振型以及激振力作用下的位移幅频动态响应曲线。结果表明,随着供气压力的增加,轴承气膜刚度增加,且对主轴系统的低阶模态和高阶模态影响不同。另外随着气膜刚度增加,谐振频率逐渐增大、振幅减小,系统抵抗受迫振动能力逐渐增强。研究结果为提高空气静压主轴的动态性能提供了一定的理论依据。     

旁通式压力补偿阀流量控制回路的阻尼特性研究

首先阐述定量泵负荷传感系统的基本原理,以两负载为例介绍其回路组成,分析回路中各元件的作用。并以旁通式压力补偿阀流量控制回路为研究对象,绘制流量控制阀的简化物理模型,建立两串联阻尼孔和流量控制阀的动态数学模型,通过MATLAB分析串联阻尼孔的阻尼特性以及本身结构参数对控制油路压力变化的影响,并将阻尼孔长度与直径对油路压力的影响进行比较,最后针对阻尼孔防止油路压力振荡的特性进行仿真分析,为阻尼孔的参数控制提供设计依据。     

气动高精度压力控制系统的建模及特性分析

为实现气缸容腔的高精度压力控制,设计一种采用比例压力阀控制、缓冲储气罐和无摩擦气缸串联的双闭环高精度压力控制系统.建立了该类系统完整的数学模型,模型包含阀口流动的非线性、储气罐和气缸内的压力动态、比例阀的动力学、储气罐和气缸连接管路的模型和基于实验数据的气体泄漏模型.仿真分析了气源压力、气源温度、储气罐容积、连接管路长度和直径等关键参数对系统动态性能和控制性能的影响,为压力控制系统各参数的选择和控制器的设计提供理论依据.     

超白玻璃微型阵列孔在电化学放电加工中的气膜稳定性研究

近年来,随着超白玻璃等非导电硬质材料在微机电系统结构件中的广泛应用,给具有这种材料的异形结构产品加工带来了诸多困难。通过分析超白玻璃在电化学放电加工过程中的极间气膜产生原理,研究不同电源参数组合下的气膜击穿特性,并通过进一步分析气膜稳定性条件下不同工艺参数组合作用的成形质量与材料去除率间的关系,成功实现了超白玻璃微型阵列孔的最优工艺参数选择及加工。     

组合式空气减压阀性能建模研究

基于计算流体动力学（CFD）方法建立高减压比组合式空气减压阀数值仿真模型。通过仿真计算研究减压阀流场特征和调节参数对性能的影响;以数值计算得到的样本点数据建立减压比响应面模型;根据性能模型研究性能特性和组合调节规律。结果表明：组合式减压阀流场复杂,调节参数对减压比等影响表现出非线性特性;基于非线性特性构造的两段减压比响应面模型具有较高的精度,通过模型开展调节规律研究是可行的技术途径。     

小孔节流静压气体球轴承自激振动现象的研究

分析了单供气孔小孔节流静压气体球轴承在不同供气压力下的动态刚度和阻尼特性,及轴承发生自激振动的频率范围。结果表明,承载质量一气膜系统是一个强非线性的振动系统,系统的动态参数随着扰动频率及工作点的变化而变化。从能量传输的角度看,气膜负阻尼可以理解为气膜非定常力对于承载质量在振动一个周期内作正功,使物体振动加剧,最终产生气锤自激振动。     

高压轴向柱塞泵缸体抗空化结构分析

针对高压轴向柱塞泵缸体内油液空化现象,分析缸体倾斜式柱塞腔和腰形孔抗空化结构对空化的抑制情况。基于Pumplinx仿真分析平台,对柱塞泵工作过程中缸体柱塞腔内气体体积分数进行仿真分析,分别探究缸体柱塞腔倾斜角度和腰形孔倾斜角度对空化的抑制情况;通过Kriging插值预测已知参数邻近未知参数,解析抗空化最优结构参数。结果表明：缸体腰形孔和柱塞腔倾斜最优角度分别为75.3°和9°,柱塞腔内气体体积分数分别降低了1.2%和1.7%。     

静压轴承节流孔出口斜坡对压力陡降现象的抑制

在一定条件下,气体静压轴承在节流孔出口处会出现大幅度的压力降低现象,这降低了轴承的承载能力与刚度。高速气流从节流孔中喷射而出,在平面的阻挡下迅速转向90°,这使得气流在拐角处速度进一步提高,进而导致了压力的降低。为提高气体静压轴承的静态特性,同时考虑静压轴承的加工性能,提出了在节流孔处加工斜坡的方法来抑制节流孔处的压力陡降现象。建立了单孔止推轴承的低雷诺数K-ε湍流模型,在CFD仿真的基础上,分析了不同倾斜角度下,轴承均压区的压力陡降比、承载特性与耗气量,并得到如下结论:节流孔出口处的斜坡能明显抑制压力陡降现象;节流孔出口斜坡的倾角小于6°时,倾角越大,其承载压力陡降比越小;随着倾角的增大,轴承的承载力增大,同时耗气量上升。     

阀芯旋转式高速开关阀的气穴特性研究

提出一种阀芯旋转式高速开关阀,通过阀芯旋转实现高速开关,突破阀芯往复运动结构对开关频率的限制。在此基础上,建立阀内流体模型,利用Fluent软件对不同运动和结构参数下阀口的气穴现象进行数值模拟及量化分析。结果表明：气穴现象主要发生在靠近阀芯沟槽一侧,随旋转角度的增加而减小;气穴范围和气相体积分数的下降速度随出口压力的增加而增大,当出口压力为5 MPa时,气相体积分数迅速下降并在旋转角度为3°时趋于0;改变占空比,气穴未有明显变化;增大阀口流道的倾斜角度,气穴抑制效果显著,可提高输出流量的稳定性。