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.     

不同型腔对空气静压轴承性能的影响

针对气浮工作台运行中出现的气膜波动问题,研究空气静压轴承的不同气腔结构形状对气膜内气旋及气膜波动的影响.通过结合承载力和刚度等性能参数,对有限元仿真不同形状气腔的结果对比分析,得到矩形气腔刚度最大,但同时气旋现象严重,圆台气腔能有效抑制气旋现象.这些分析通过改变轴承的结构参数抑制空气静压轴承的气旋及气膜波动,为提高气浮...     

气固耦合空气静压导轨气膜非定常流动分析

引入有限体积法,将空气静压导轨受力特性方程与气体流动方程相结合构成耦合方程体系,对导轨润滑气膜等温条件下的非定常流动进行数值分析,研究了气膜建立初期的导轨振动及气膜动刚度特性.结果表明:导轨工作面非定常气动力作用使导轨产生阻尼自激振动;导轨工作面压力、承载力、气膜厚度及气膜刚度随时间变化曲线振动周期相等,承载力与气膜厚度成反比;空气静压导轨刚度研究中应考虑动刚度对导轨特性的影响.     

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。     

KDP晶体飞切加工主轴气膜波动分析

大口径KDP晶体因其特殊的物理材料属性,常通过单点金刚石飞切加工[1].提出了一种基于大涡模拟的气膜波动模型,针对空气静压轴承内部结构,研究涡流的运动变化,通过对流场时变特性的分析得到气膜波动形成的原因,以便更好地理解主轴气膜波动对于飞切加工的影响,为提高加工精度和效率奠定理论基础.     

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。     

环形多孔节流空气静压轴承气膜流场分析

为提高空气静压轴承工作的稳定性,设计一种环形多孔节流空气静压轴承,建立其物理模型,并采用大涡模拟方法对轴承节流孔出口处附近计算区域的气膜流场进行分析。结果表明：空气静压轴承气膜压力在节流孔的出口附近气膜间隙上出现分离,但在远离节流孔的出口气膜压力曲线是重合的;节流孔数为9时轴承节流孔出口处的最大压降幅度为节流孔数为1时的26%左右,最大速度突升幅度为节流孔数为1时的43%左右,表明增加节流孔的孔数可以显著减小节流孔的出口附近压力的突降、速度的突升,提高轴承工作稳定性;在空气静压轴承工作过程中,节流孔出口处附近压力和速度的突变会产生微振动现象,而采用环形多孔节流可显著降低微振动现象。     

Experimental Analysis of the Gas Film Damping Effect in an Aerostatic Guideway under Microscale

This article studies the mechanism of gas film damping on the aerostatic guideway system at a microscale with the modified Reynolds equation. The slide film damping force due to the fluid viscous effect is calculated, and the squeeze damping force caused by the gas compression and escape between two plates is analyzed. The damping ratio in the calculation model for the slide film damping is compared with the calculated results from the experiment and the finite element analysis results. Using the results of the study, the optimal supply pressure is designed. The method applied in this article provides the theoretical basis for the analysis and solution of the dynamic performance of an aerostatic guideway.     

基于精密空气静压导轨的扭轮传动机构的设计与分析

基于空气静压导轨传动系统的精度和速度要求,设计了无级可调扭轮传动机构,运用摩擦传动理论详细介绍了其工作原理。在可行性分析的基础上,运用ADAMS虚拟样机,对设计成功的传动系统进行了运动学仿真分析,最终得出了传动系统平稳性与主轴转速间的关系。     

一种精密测量用立柱气浮导轨的设计

针对立柱导轨的结构形式,分析了气体阻塞条件,给出了气体压力分布示意图,根据导轨尺寸计算出了其承载力和刚度,经实践证明满足了仪器的精度要求。     

整体闭式与开式气浮导轨静态性能对比分析

静压气浮导轨是精密气浮工作台的重要组成部件,其承载能力和刚度直接影响了工作台的平稳性以及所加工零件的精度.针对所设计的精密高刚度二维气浮工作台,提出采用有限差分的数值计算方法,在双边间隙总和与供气压力相同的条件下,对整体闭式及开式气浮导轨的气浮面进行整体求解计算,对比分析其压力分布、承载能力、刚度等静态性能参数.结果 ...     

二维运动平台气浮静压导轨承载性能计算与研究

为了进一步探索和研究气浮静压润滑支承机理及气浮静压导轨承载性能,提出并研制了一种具有气浮静压润滑支承的精密二维运动平台。结合气浮静压导轨的物理模型建立了其笛卡儿坐标系下的控制方程,采用有限差分方法和流量平衡原理对其控制方程进行了离散差分推导,运用超松弛迭代以及二分快速寻找收敛区间法对其承载性能进行数值计算并开展了实验研究。结果表明：气浮静压导轨承载性能受节流器类型的影响比较显著,多节流孔节流器的承载性能明显优于单节流孔节流器;供气压力对气浮静压导轨承载性能影响显著,供气压力越高其承载性能越强;同等条件下气浮静压导轨组合形式承载性能均优于单独形式承载性能;气浮静压导轨的承载性能实验测试结果和数值计算结果具有较好的一致性,验证了数值计算的有效性。相关研究对推动和促进气浮静压轴承和导轨在精密运动机构和测量设备的研究和工程应用具有较好的借鉴和指导意义。     

静压气体润滑机械密封技术研究进展

静压气体润滑机械密封是主要利用气体静压作用实现端面非接触的一种新型密封技术,其主要结构是在密封环上加工有提供气体的通道,由外部气源或由内部气源提供流体静压力,当端面间气体静压力形成的开启力与弹性元件和介质形成的闭合力相等时可以实现端面的非接触。这种机械密封技术的性能与转速的关系不大,同时还具有双向旋转能力,所以非常适用于低速、间断运行或需要双向转换运行的机械。本文综合评述了该机械密封的技术特点、研究进展和应用范围。     

狭缝节流静压干气密封稳态性能数值模拟

为进一步优化提升静压干气密封的气膜开启能力,将狭缝节流器与静压干气密封相结合,设计狭缝节流静压干气密封,采用Fluent软件探究狭缝节流器结构参数和布列方式对干气密封性能的影响。结果表明：与经典小孔节流静压干气密封相比,相同节流面积下狭缝节流静压干气密封具有更高的气膜开启力;狭缝、均压槽周径比对静压干气密封气膜开启力的影响相互独立,存在最佳的周径比使得气膜开启力最大;在径向宽度一定的前提下,均压槽的平面空间越充裕,密封间隙内的气膜高压区范围越广、压力均布效果越好;狭缝沿径向、周向的列数增加均能提升气膜开启力;与周向连续狭缝布列相比,非连续性狭缝布列会导致更高的开启力。     

应用Marc分析气体静压轴承静态性能

依据气体润滑理论,建立了环面节流气体静压轴承数学模型。利用通用有限元软件Marc中的滑动轴承模块,结合气体静压润滑问题的有限元理论分析方法,对该模块进行二次开发,求得气体静压轴承的静态特性,并通过实验加以验证。     

新型自准直导轨磨床床身-基础系统的热态特性分析

为消除环境温度变化对导轨磨床加工精度的影响，提出了一种新型导轨磨床(自准直导轨磨床)的床身-基础系统，并将自准直导轨磨床床身-基础系统的热态特性与普通导轨磨床床身-基础系统的热态特性进行了对比分析。理论分析和实验结果表明，自准直导轨磨床的床身-基础系统具有很好的精度保持性。     

空气静压轴承流场对微振动的影响机制

为讨论空气静压轴承微振动的影响因素,针对轴承间隙的流场特性进行仿真分析,探讨流场雷诺数与微振动的关系。首先在不同的供气压下,针对轴承间隙进行跨音速流动分析,研究流场结构;其次,分析雷诺数对于漩涡流所致激励力的影响,并进一步采用流固耦合方法,讨论雷诺数对于微振动的影响;最后,建立近似模型讨论气腔容积、小孔孔径、气膜厚对流场最大雷诺数的影响,即研究轴承参数对漩涡激励大小的影响。结果表明：流场最大雷诺数可用以表征漩涡流所致扰动激励的强弱,但微振动还取决于气膜-被支承件系统的动力学性能;在气腔容积较小时,漩涡激励作用更弱,意味着轴承运转的稳定性更好。相关流动机制分析可为以削弱微振动为目的的轴承设计提供参考。