基于直线电机驱动的空气静压导轨动静态倾覆特性研究

直线电机带动空气静压导轨的进给驱动方式,结合了空气静压导轨极低摩擦、无爬行、极高运动精度等优点以及直线电机驱动的高刚度、宽调速范围、高动态性能的优点。这种进给驱动方式越来越广泛地应用于超精密加工及测量设备中。然而,实际情况中很多拖板的驱动并不在质心,工作中将会产生一个附加力矩。此时导轨的运动精度很大程度上取决于导轨的倾覆特性。笔者从流体力学的基本方程出发,利用小幅振动方法,在理论上推导出空气静压导轨的静态方程和一阶线性化的动态方程。进一步研究了动静态倾覆刚度和阻尼的理论表达式,并给出了合理的求解方法。根据理论推导结果计算出一款空气静压导轨平台的动态倾覆刚度和阻尼数据。结合计算数据,使用ADAMS软件研究了偏心驱动对这款直线电机实验平台运动精度的影响。     

空气静压导轨静态性能的解析计算及分析

空气静压导轨是空气静压止推轴承的一种，在直线气浮导轨中被广泛采用。本文利用线性气源假设，将气膜中气体的二维流动化为一维流动，使雷诺方程得到简单的解析解，推导出空气静压导轨的解析计算公式，并利用该计算公式分析导轨参数对其静态性能的影响，从而为空气静压导轨找到了一种快捷方便的设计方法。     

立式车床抗偏载开式静压导轨

介绍了一种立式车床用抗偏载结构开式静压导轨,其采用摆盘反馈节流供油系统,提高了立车开式静压导轨的角刚度,可以在很大偏载范围内,保证工作台运行的平稳性,满足偏载零件的高精度加工要求。     

空气静压径向轴承静态特性的计算

本文对激光光盘信息存贮装置所用空气静压径向轴承的静态特性进行了初步计算。所得结果与静态特性试验测得数值基本符合。由于在计算中采用了计算机辅助设计,可以设定较多的取值,以便寻求较佳参数,故所得数据精确度较高。最后,对理论计算与实验结果进行了比较分析。     

空气静压导轨的精度研究

本文根据精密机械的精度理论和空气静压的工作方程,对影响导轨总精度的各个因素进行了较详细的探讨,并推导出了空气静压导轨的精度计算方程式。同时,对精度的综合和分配也提出了看法。     

空气静压导轨的应用研究

对小型三座标测量机的导轨进行改型设计,将原来的滚动导轨改为空气静压导轨,提出了一种新的空气静压导轨的优化设计方法,给出计算结果。介绍了气垫压力分布的理论分析和试验研究,其理论计算与试验结果趋向一致。     

均压槽尺寸对空气静压导轨静态性能的影响

引入有限体积法,采用理想气体等温条件下的k—ε模型封闭流动控制方程组,对均压槽尺寸改变条件下空气静压导轨润滑气膜流场分布进行数值模拟,得到导轨工作面压力分布图及承载力、刚度变化曲线,数值模拟结果表明：导轨承载力及气膜刚度随均压槽尺寸的增大而先增大后减小,存在一个最佳值;随均压槽尺寸增大,导轨工作面压强分布趋于均匀;但当均压槽大于一定尺寸时,气膜湍动随机性引发导轨工作面压强不规则分布,易造成偏载、导致导轨性能不稳。该结论为空气静压导轨均压槽设计及导轨系统静态性能的提高提供依据。     

空气静压导轨中几种常用静压垫结构特性的比较

在相同边界条件和初始值时,对空气静压导轨中圆形,方形,圆环形,环矩形等几种常用的静压垫结构进行了数值仿真分析,得到了对应的压强和速度分布情况,并对结果进行了比较,认为环矩形结构静压垫具有更高的承载能力。     

空气静压向心轴承静态特性的试验研究

本文对承载量较大(800牛顿)、转速较高(20000转/分)的空气静压向心轴承的静态特性作了试验研究。通过多次试验测定的数据,获得了气膜刚度随轴承直径间隙和供气压力的变化规律,并对此提出我们的见解。     

空气静压导轨设计与分析

首先介绍了空气静压导轨的材料选择、结构选型、以及提升静态性能的方法;再根据实际应用需求,设计了一套偏载情况下单边封闭式的空气静压导轨;然后给出了平面类导轨的Reynolds方程及其求解方法;最后采用基于MATLAB PDE工具箱的标准椭圆型偏微分方程求解方法,仿真分析并获得了最优的气膜间隙和导轨的承载能力及刚度值,为改善空气静压导轨的性能设计提供了依据。     

应用有限体积法研究空气静压导轨力学特性

研究了润滑气膜的主要力学参数.引入有限体积法,应用理想气体等温条件下的k-ε模型封闭控制方程组对润滑气膜的力学特性进行数值分析,得出不同气膜厚度下导轨工作面上的压强分布规律.数值结果表明:导轨内气膜从节流孔沿工作面到导轨边缘的压强分布规律并非按雷诺润滑方程均匀递减变化,而是在节流孔附近存在半径约为500μm的负压区;在静压导轨气膜厚度与承载力分析的基础上,指出气膜与导轨间的气固耦合所引发的导轨弹性自激振动是静压导轨实现纳米级定位的主要制约因素.本项研究为导轨自激振动抑制、气膜振幅减小乃至空气静压导轨整体精度提高等工作做了有益探索.     

空气静压导轨气膜波动的辨识

空气静压导轨的气膜波动已成为超精密加工工件波纹度的主要影响因素.为分析空气静压导轨性能,利用雷诺方程推导出双排节流孔结构形式的空气静压导轨气膜刚度计算公式,并对相应空气静压导轨进行静态刚度检测试验以验证建立的导轨气膜刚度模型的正确性与可行性.结合静压导轨的模态分析结果,建立空气静压导轨的动力学模型.根据气浮导轨系统的动力学方程,给出气浮溜板刚度及其在加工过程中随气膜厚度变化的波动频率的仿真步骤和结果,根据引起的振动幅值分析气膜波动对加工结果的影响.利用小波变换把加工工件面形检测结果分解为各尺度下低频信号和高频信号,并把各尺度下高频信号做功率谱密度分析,从导轨气膜波动频率出发辨识出导轨气膜波动信号所在的尺度,根据相应的功率谱密度幅值推导出对加工结果的影响程度.     

应用有限体积法空气静压导轨力学特性的研究

空气静压润滑是精密工程领域的关键技术之一,润滑气膜的压强分布、承载能力、刚度等力学特性是决定导轨稳定性的主要因素。目前,空气静压导轨设计中常采用简化雷诺方程的工程计算方法,存在静态性能误差大的特点。本文针对润滑气膜的压强分布规律、承载力等主要力学特性参数进行研究。基于节流孔出射气流为冲击射流,引入计算流体力学的有限体积法,应用理想气体等温条件下的k-ε模型封闭控制方程组对润滑气膜的力学特性进行数值分析,得出不同气膜厚度下空气静压导轨工作面上的压强分布规律。数值结果表明：导轨内气膜从节流孔沿工作面到导轨边缘的压强分布规律非雷诺润滑方程所给出的均匀递减变化,而是在节流孔附近存在半径约为500µm的负压区、峰值约为0.05MPa;在静压导轨气膜厚度与承载力分析的基础上,指出气膜与导轨间的气固耦合所引发的导轨弹性自激振动是空气静压导轨实现纳米级定位的主要制约因素。     

基于匀压和阻尼的空气静压轴承静态特性研究*

针对常规空气静压轴承设计时存在的承载能力、刚度与气动锤之间的矛盾,提出一种基于虚拟均压和被动阻尼设计方法。采用该方法设计一种含环布均压槽和阵列阻尼孔的矩形平面空气静压止推轴承,并研究其静态特性。研究结果表明：与常规空气静压轴承结构相比,设计的空气静压止推轴承在供气压力0.5 MPa下的最高承载力提高了43.4%,最高刚度提高了51.3%;减小阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳刚度特性;增加阻尼孔数量、减小节流孔径、提高供气压力和增设均压槽可获得最佳静态特性和动态稳定特性的综合性能。     

静压圆柱导轨系统静态刚度理论模型研究

静态刚度是静压圆柱导轨系统的重要性能指标,然而到目前为止尚未见到该类导轨静态刚度的理论模型。研究建立静压圆柱导轨五自由度静态刚度模型,考虑到静压圆柱导轨系统是由导柱与静压直线轴承的串联系统,首先,给出了工作台位移与导柱变形、静压直线轴承位移之间的几何关系,并根据静压圆柱导轨五自由度静态刚度的定义,推导了各刚度系数的数学表达式;其次,基于梁弯曲变形理论,采用线性叠加原理推导导柱在轴承油膜力作用下的变形方程;再次,基于静压理论,运用高斯积分推导了考虑导柱挠曲影响的轴承油膜承载能力模型,提出了轴瓦相对导柱的位移计算方法;最后,搭建了静压圆柱导轨刚度测试装置,完成了五自由度静态刚度的测试,验证了理论模型。结果表明：建立的静压圆柱导轨五自由度静态刚度模型精度高,可为静压圆柱导轨静态特性计算奠定理论基础。     

抗偏载液压缸静压支承特性研究

径向偏载力影响液压缸的响应速度和控制精度,液压缸密封处摩擦力大易造成低速爬行、泄漏甚至失效。采用静压支承密封方式可平衡径向偏载。在分析火箭推力矢量控制系统用液压缸的偏载力与液压缸自重及其摆动角加速度关系的基础上,通过静压支承流场模型探讨压力特性及温度特性,得到了采用静压支承时偏载能力影响因素,包括供油压力、温度、偏心等,为优化静压支承参数提供理论依据。     

滚动导轨静态特性解析

文章对滚动导轨的静态特性进行了解析，为了获得更准确的解，根据机床在不同的工况下，导轨面与滚动体之间接触面压的不同，分别应用结合部理论和弹性力学公式进行了计算。实验证明解析方法和相应的计算程序是正确可靠的。     

精密空气静压导轨组件的气动平衡设计

通过对现有三坐标测量机的各种平衡系统的优缺点分析之后,该文论述了精密空气静压导轨组件的气动平衡系统以及平衡系统的结构和原理;对气动平衡系统中选用的气缸的静态分析和动态分析进行了推理论证,并对该次设计的精密空气静压导轨组件的工作台进行了实验。根据得出的实验数据来验证推理论证的正确性,并得出该气缸的气动压力与其摩擦力的关系。     

液压缸静压支承抗偏载特性分析

对液压缸静压支承抗偏载特性进行了研究,分析静压支承液压缸的润滑性能与泄漏特性,利用FLUENT软件对油膜的压力场特性进行仿真分析,分析液压缸静压支承的抗偏载特性;对静压支承导向套的矩形和工字形油腔的油膜特性进行分析对比,研究液压缸运动速度、偏心量、入口流量与静压支承导向套的承载力和润滑性能之间的关系;搭建实验台,利用电涡流传感器测量活塞杆的偏心距离,对静压支承液压缸与无静压支承液压缸的抗偏载性能进行对比。