工业缝纫机气浮旋梭轴承气膜承载特性分析

在对工业缝纫机整体机构分析的基础上,建立了旋梭轴系偏心下的物理模型,对气浮旋梭轴承气膜高度进行曲面拟合,并基于有限差分法获得气膜压力分布。利用气体流量平衡方程及承载力方程求得旋梭轴在不同偏心距、转速、供气孔距轴承端面距离等工况下,气浮旋梭轴承的承载力、耗气量的变化规律。结果表明:在同一供气压力下,旋梭轴偏心距越大、转速越快、供气孔距轴承端面距离越远,承载力越大,耗气量也越大。     

闭式T形工作台结合面结构对气浮导轨性能的影响

闭式T形工作台在加工过程中选择不同的工艺方法导致结合面结构变化对气浮导轨性能的影响是不容忽视的。通过建立一体式和组合式两种结构的气浮导轨气膜面有限元模型,对其压力场分布、承载力、刚度和耗气量进行分析、对比。通过分析发现:砂轮越程槽会影响气膜结合面处的压力场分布,进而造成导轨承载能力的变化,但对耗气量的影响并不明显;与一体式导轨结构相比,组合式导轨结构明显提高了各气膜及导轨的承载力。结果表明:使用组合式的结合面结构形式不但能降低加工难度和材料成本,还能获得较大的承载力。     

定位运动平台气浮导轨设计

针对高加速度高精度定位气浮平台对气浮导轨高刚度高承栽能力的要求,采用二维线性插值和有限元法推导平面气浮空气轴承的静态性能公式,利用数学软件MATLAB编写有限元程序计算气浮导轨的静态性能并分析相关参数对静态性能的影响.有限元分析结果表明:当气浮平台中节流孔之问的排距与气浮面宽度的比值为一定值、气浮厚度为另一定值时,气浮平台的角刚度和承栽能力得到较优值.研究结果为气浮导轨的静态性能优化提供了理论参考,为气浮平台的结构优化提供了方向.     

超精密气浮定位平台动力学特性分析

设计了一种超精密气浮定位平台,并运用Ansys对导轨和滑台分别作了有限元模态分析,校核了其动态刚度。在此基础上,分析了导轨的厚度对导轨刚度的影响以及滑台顶板厚度对滑台刚度的影响,为结构的优化设计提供了参考依据。分析结果显示,定位平台的刚度满足设计要求。     

节流孔轴向布置方式对气浮主轴轴承特性的影响

气浮主轴承载能力和刚度作为衡量气浮主轴性能的关键指标,受到节流方式的直接影响,而目前节流孔轴向布置方式对孔式节流静压气体轴承支承性能的影响尚缺乏深入研究.为研究节流孔轴向布置方式对静压气体轴承特性的影响,设计两排孔、中部排气式四排孔、中部不排气式四排孔3种典型的节流孔轴向布置方式,基于雷诺方程建立静压气体轴颈轴承气膜力...     

基于ABQUAS的高加速高精度定位气浮平台有限元分析

通过研究新一代封装设备的工况条件,根据高速高加速高精度的特点,设计一款应用于芯片封装方面由直线电机直接驱动的广义并联气浮定位平台结构,满足新一代的封装设备对定位平台的要求,同时为下一代封装设备的设计提供思路和方法,为相关研究工作的深入奠定了基础。通过有限元分析软件ABAQUS对定位平台进行静力学分析,分析和验证了平台结构的强度,同时对定位平台进行动力学分析,满足运动部件高刚度和质量最小化的要求。     

梯形均压槽对气浮支承静承载特性的影响研究

为提高气浮支承承载力和刚度,设计了一种梯形均压槽表面节流气浮支承。建立梯形均压槽气浮支承流场的CFD模型,进行数值仿真。研究了梯形均压槽的半径、深度、数目、角度和供气压力对静压气浮支承静态特性的影响规律。结果表明:梯形均压槽可以提高气浮支承的静承载特性;在相同气膜厚度下,气浮支承的承载力随梯形均压槽深度、数目、角度、半径及供气压力的增加而提高;刚度随着均压槽深度、数目、半径及供气压力的增加而增大;刚度峰值所对应的气膜厚度随着均压槽的半径、深度、数目增加而增加。因此,合理设计均压槽可以有效提高气浮支承的静态性能。     

润滑介质种类对气浮轴承性能的影响*

为研究润滑介质种类对于气浮轴承性能的影响,通过FLUENT对采用空气、二氧化碳、氢气与氦气作为润滑介质的气浮轴承进行数值计算,分别对静压轴承承载力随供气压力的变化趋势以及动压轴承承载力随转速的变化趋势进行分析;并对不同环境压力和温度下的二氧化碳润滑动压气浮轴承承载力变化趋势进行研究。数值计算结果表明:润滑介质种类对于静压、动压气浮轴承的承载特性均具有明显影响;不同润滑介质润滑下静压气浮轴承的承载力由大到小排序大致为空气、氦气、氢气、二氧化碳;不同润滑介质动压气浮轴承承载力变化趋势基本与润滑介质黏度变化趋势保持一致;二氧化碳润滑动压气浮径向轴承的承载力受环境温度与压力的影响主要体现在其工质黏度(随温度与压力)变化,二氧化碳润滑动压止推轴承的承载力随环境压力的增大近似呈线性增大。     

双层气浮平台中气浮支承动力学参数设计的研究

针对双层气浮运动平台中气浮支承动力学参数设计问题,分析了气浮支承动力学参数的一般规律,提出了减小双层气浮平台同步误差的设计原则,并通过两种不同双层气浮平台动力学性能设计方案验证了所提出的设计原则。研究结果表明:选择和设计气足时需综合考虑多方面因素,包括气足承载力、刚度和阻尼参数的合理设计,设计时为了避免产生共振应遵循气足固有频率远离工作频率和平台结构频率的设计原则;当气浮平台对同步特性有需求时,双层气浮平台的气足固有频率应该相等,使双层平台具有相同的动力学性能,对干扰和驱动指令具有相同的响应特性,从而保证两者的同步精度。     

静压气浮平台质量流量的计算

质量流量是静压气浮平台的一个重要性能参数。本文采用数值计算和有限体积法对静压气浮平台的质量流量进行了计算并对比分析。结果表明通过两种方法得到的质量流量变化趋势相同,均随着供气压力的增加而增大,且当供气压力增加时,两计算结果趋于一致。其中有限体积法考虑了更多实际因素的影响,所得结果更贴近真实情况。     

三轴气浮平台质量特性对调平衡影响的研究

建立了三轴气浮平台的动力学模型,通过运动仿真分析,研究了质心位置、转动惯量和惯性张量对台体平衡状态的影响.提出了动力学反演计算质心位置和惯性矩阵的计算方法,推导了计算公式.提出了调节质心和计算惯量矩阵相结合的方法.对仿真结果的计算以及实验数据表明,此方法可减小惯性矩阵测量误差带来的影响,使质心逐步接近于转动中心.     

面向芯片封装高加速度高精度气浮定位平台的有限元分析

为满足下一代芯片封装设备对定位平台的要求,综合考虑串并联机构的优缺点及直线电机直接驱动的优势,并消除摩擦力的影响,设计了由直线电机直接驱动的广义并联气浮定位平台.利用有限元分析软件ANSYS对平台进行静力学和动力学分析,使结构满足刚度要求的同时,移动部件的质量最小.实验结果表明,仿真结果可靠,平台刚度达到了设计要求.     

直线电机气浮精密平台的设计与控制

高精度综合测量仪在工作中要求达到亚微米级的运动精度,为此建立了X Z直线电机气浮精密运动平台,对气浮导轨设计、直线电机控制等关键技术进行了研究.采用有限元设计法设计了气浮导轨,实验结果表明,采用该方法设计的气浮导轨具有较高的承载能力和刚度.提出一种改进的PID控制策略,从而改善直线电机运动平台的抗干扰能力,并使其获得较高的稳态位置精度.实验结果显示,在采用这种控制方法后,直线电机气浮精密平台的定位精度可达到0.5μm.     

气浮推力轴承支撑平台平衡机制及静特性分析

为消除或者减弱重力的影响,提出一类气浮推力轴承支撑平台方案,包括供气系统、控制系统、推力轴承、支撑平台,该平台通过调整推力轴承与平台之间间隙的气膜厚度可消减重力效应。构建该类气体推力轴承支撑方案的气体动力润滑耦合模型,包括气体分布与流速模型、压力分布与流量模型、可压缩气体的雷诺方程和气体压力与载荷关系。数值求解上述耦合模型,获得气体黏度系数、速度、平台载荷与轴承性能参数之间的关系。结果表明:在典型工况条件下,动力黏度系数越大,最小气膜厚度、流量和功耗随之增大;最小气膜厚度、流量和功耗也随速度的增大而增加;平台载荷的增加会导致气膜厚度和流量的降低。     

气浮工作台润滑特性的理论研究

对气浮工作台其理论研究的现状和发展进行了总结,基于气体润滑理论建立数学模型,运用有限元数值解法满足其工程计算要求,有利于该领域的进一步应用。     

矩形截面均压槽对气浮支承静态性能的影响分析

针对传统气浮支承承载力小、刚度低的现状,设计了一种矩形截面辐射状均压槽,旨在提升狭缝节流气浮支承静态性能.建立气浮支承CFD模型,研究矩形截面均压槽高度、角度、数目随供气压力对狭缝节流气浮支承刚度与承载力的影响.结果 表明:气浮支承的承载力随均压槽高度、角度、数目随供气压力的增大而增大,随气膜厚度增大而减小;均压槽角度...     

节流孔分布对矩形止推气浮静压轴承承载力的影响

为了分析矩形止推气浮静压轴承的承载性能,研究节流孔分布结构对轴承承载性能的影响,通过SolidWorks三维建模软件建立了气浮轴承的流场模型。通过FLUENT软件对气浮轴承的流场模型进行仿真分析,求解得到了不同节流孔分布结构的轴承气膜压力分布及其承载力。分析结果表明,在节流孔个数相同的情况下,当分布结构由多组沿圆周方向均匀分布的节流孔组成时,气膜间隙中间的压力更高,气浮轴承的承载力也更大;说明对节流孔分布结构进行优化设计能提高气浮轴承的承载力。     

气浮轴承均压腔内圆角结构对振动特性影响的实验研究

针对不同结构的均压腔对气浮轴承微振动特性影响问题,提出了节流孔出口处圆角连接结构和均压腔出口处圆角连接结构两种能有效抑制振动强度的气浮轴承。通过搭建微振动测试实验平台,对现有均压腔内无圆角连接与提出的节流孔出口处圆角连接和均压腔出口处圆角连接的气浮轴承进行了实验对比研究;利用该平台分别对3种不同结构在不同供气压力下的微振动信号进行了采集,分析了其振动特性。研究结果表明:轴承的微振动强度随着供气压力的增大而增大,均压腔内的圆角结构对共振频率的影响较小,对振动幅值的影响较大;在较大供气压力状态下,采用均压腔内圆角结构能有效抑制轴承微振动,其中节流孔出口处圆角连接结构对轴承微振动强度的抑制效果较好。     

直线电机驱动的H型气浮导轨运动平台

建立了双边直线电机驱动的H型气浮精密定位平台,对该精密定位系统的气浮导轨设计方法和双边直线电机同步运动控制等关键技术进行了研究。利用有限元法设计了气浮导轨,分析了气膜压力场的分布情况,采用预加载技术提高气浮导轨的承载能力和刚度等性能。静态特性实验表明,开发的定位平台气浮导轨具有较高的承载能力和刚度,X、Y导轨的竖直方向静刚度为276.9N/μm和333.3N/μm。设计了基于同步速度偏差的改进型并联结构同步控制器,采用模糊控制实现PID参数的自适应在线整定。运动实验表明,改进的控制器具有较高的同步控制精度,速度同步精度比一般同步控制提高了3倍多,适合于具有强机械耦合的多电机同步运动控制。H型直线电机气浮定位平台具有承载能力强、精度高的优点,可以用于光刻机和光学检测等精密工程领域。     

单排节流孔气浮导轨承载力的数学模型改进与校验分析

以单排节流孔形式的气浮导轨为研究对象,在当前工程上常用的数学模型基础上提出把导轨分为主承载区和端部承载区的改进方案,并编写了相应的承载性能计算器;建立气浮导轨的有限元模型对改进方案的端部压力场进行校验,通过实验对改进方案计算的承载力进行校验。结果表明:改进方案能获得更准确的气膜压力和流场工况;改进前后的气浮导轨承载力数学模型求得承载力随气膜厚度变化的趋势与实验数据一致,但对比实验结果发现,改进后的数学模型平均偏差为13.3%,较改进前的计算精度提高约6.1%;尤其当导轨面宽度、节流孔到端部间距、节流孔间距三者有较大差值时,改进模型能更好地指导气浮平台设计。