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。     

液体静压导轨支承油膜的有限元分析

介绍了液体静压导轨支承的设计,并对其油膜压力分布进行了研究.根据流体润滑理论及雷诺方程,构建了导轨油膜压力的数学物理模型,提出了运用有限元法进行油膜刚度及导轨承载能力的分析与计算方法.借助非线性有限元软件Marc对一个应用实例进行了分析与计算,得到油膜压力的分布云图和曲线,求解出了油膜刚度和导轨的承载能力.计算结果表明,该方法计算结果精确,可以满足设计要求.     

超精密机床液体静压导轨静动态特性研究

高精度高刚度导轨是实现脆性材料高效高表面完整性加工的前提条件。以超精密机床的液体静压导轨为研究对象,设计了液体静压导轨结构,建立了导轨的三维模型与数学模型,并通过数值仿真,预测出不同参数条件下液体静压导轨的静态特性与动态特性。开展了超精密机床液体静压导轨静动态特性实验,验证模型的可靠性,结果表明模型预测值与实验测量结果相近,表明模型可靠,为实现脆性材料的高效高表面完整性加工奠定了理论基础。     

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。     

基于流固耦合的气体静压导轨侧向静态特性分析

气体静压导轨的结构变形会造成气膜的压力分布与理论模型存在明显偏差，从而影响了其静态特性。研究建立了气体静压导轨的流固耦合模型，分析了导轨两侧气膜压力分布与结构变形的关系；此外，通过双向流固耦合仿真，得到了在不同位置外力作用下气体静压导轨的承载能力和位移的关系，以及导轨变形情况和位移的关系，分析了不同位移下导轨变形与承载力的关系。最终通过实验对流固耦合仿真数据进行了验证，得出流固耦合仿真数据与实验结果较为吻合，在不同位置的外力作用下的气体静压导轨的静态特性相差较大。     

精密数控机床闭式静压导轨结构设计及油腔流场研究

针对精密数控机床对导轨精度的要求,设计一种基于薄膜反馈节流器的闭式静压导轨系统,并根据无穷大刚度原则计算了导轨的结构参数。利用三维软件SolidWorks建立静压导轨油腔的三维模型,导入流体力学软件FLUENT的前处理器Gambit进行网格划分;在设定一定进口压力条件下,给定导轨在静止状态和移动状态下的静压腔流场与温度场的变化规律。通过FLUENT的数值分析得到:在相对静止状态下,静压腔的流场成对称分布;相对速度变大时,静压腔流场在边缘区域压力成不规则的下降,温度在此区域急剧上升,容易出现"气穴"现象,致使油液发热,从而导致导轨运动精度降低。     

大尺寸扇形静压推力轴承润滑性能的数值分析

针对重型装备中所应用的大尺寸工作台静压推力轴承的润滑问题进行了研究,建立了模拟静压轴承本体及导轨内部三维流动的数学模型及边界条件,并利用CFD(Computational Fluid Dynamic)原理,采用FLUENT软件和有限体积法对扇形腔的静压轴承内部流体压力场及速度场进行了仿真和计算,得到了静压轴承内部的流速及压力分布.通过该仿真程序可以模拟出不同参数下静压轴承的润滑性能,可提前实现对大尺寸静压轴承润滑的特性的预测.     

基于数值模拟的超精密静压导轨静态特性分析

为了有效解决超精密静压导轨静态特性实验分析的难题,文章提出了一种基于ANSYS Workbench的静压导轨数值模拟方法。首先采用FLUENT模块完成流场分析,得到流体域的压力分布;然后采用积分法得到油膜面的承载力,在此基础上采用逐差法得到油膜面的刚度值;接着分析了节流孔直径、供油压力及油膜间隙对承载力及刚度特性的影响规律;最后将流体域油膜面的压力分布耦合到固体域的运动滑块上进行流固耦合分析,得到导轨运动滑块在流场压力及外部载荷作用下的应力、应变等静力特性,完成了静压导轨的强度校核。     

精密数控车床静压导轨性能仿真研究

静压导轨的静态性能会直接影响精密机床的精度,需要在设计阶段考虑各个设计参数对其静态性能的影响,以保证设计符合要求.根据流体力学以及闭式静压导轨的受力特点推导出油腔内部的压力计算公式;结合节流器特征方程建立承载能力与刚度分析方程,得到简化模型;利用Matlab仿真分析导轨及节流器设计参数对静压导轨静态性能的影响,得到各设计参数的最优取值.     

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。     

XK2125床身工作台导轨副采用恒流供油式静压导轨的探讨

介绍了XK2125数控龙门镗铣床床身工作台导轨副的特点;阐述了定压供油式与恒流供油式静压导轨工作原理,对它们进行了对比分析,给出了选择方法;并对数控龙门镗铣床床身工作台导轨副采用开式或闭式静压导轨的理由分别进行了论述。     

导轨速度对静压导轨承载性能的影响

竖直液体静压导轨是纳米数控精密加工机床关键装备,机床静压导轨的运动速度不仅对零件加工精度有影响,也对导轨油膜承载性能有影响。因此确定机床导轨最佳工作速度就十分有必要。以纳米曲面磨床静压导轨油膜为例,通过Fluent流体仿真,对导轨运动速度与油膜最高压力、最低压力、油膜承载力定量的研究得到:在相对静止状态下,油腔压力场呈对称分布;导轨的运动速度增加,会产生油膜承载的不平衡性;验证了油膜负压对导轨承载性能影响很小,可以忽略;提出了纳米数控磨床的最佳静压导轨运动速度范围为0~0.1 m/s及0.3~0.5 m/s;在该工作速度范围内导轨的承载性能较好。研究结果为精密机床闭式静压导轨的工作参数选定提供了一定的依据。     

Prediction of the effect of speed on motion errors in hydrostatic guideways

Motion errors of hydrostatic guideways are affected not only by the geometric errors of the guide rails but also by the speed of the table as well as the supply pressure. Currently, the mechanisms causing motion errors are studied under the condition that the table is moved at a low speed or incrementally. To make a more realistic prediction of motion errors, a new model is developed to analyse the straightness and the yaw of closed hydrostatic guideways with four pads. This model is based on the motion equations of the table and the Reynolds equation of the fluid film in the consideration of the fluid compressibility and the squeeze film effect. The results show that the influences of the table speed on the motion errors of the table are different at different wavelengths of geometric errors, and the motion errors are rarely affected by the supply pressure when the table operates at a low speed. Moreover, the influences of the table speed on the motion errors are smaller at higher supply pressure. Increasing the film thickness can reduce the motion errors of the table. Finally, validation experiments are conducted on a hydrostatic guideway with different speeds.     

基于正交试验和综合评判的液体静压导轨平台多输出优化

运用正交试验设计与多输出综合评判相结合的方法,对超精密液体静压导轨平台整体结构进行优化设计。通过有限元软件模拟正交实验,结合模糊数学中的综合评判法对分析的结果进行综合评分。通过对综合评分进行极差分析,确定了影响导轨平台变形的关键因素和非关键因素,建立导轨平台机构的优化设计数学模型。根据优化结果提出全新的更为合理的液体静压导轨平台设计方案。该设计不仅有助于减小导轨的变形、提高平台导轨面间的平行度精度,还在减小整体质量方面取得了很好的效果。     

基于ANSYS-FLUENT的高精密液体静压径向轴承动静态特性研究

以液体静压轴承为支撑的电主轴是高精密数控机床的一个最为关键的组成部件。静压轴承润滑油膜的压力分布、刚度和温度场的分布直接影响数控机床的加工精度。基于液体静压技术理论,对轴承的流量、静压腔压力和刚度进行数值计算。基于ANSYS-FLUENT联合仿真平台,以液体静压径向轴承的润滑油膜为研究对象,对其压力场、流场和温度场分布等进行了静态和瞬态的研究,仿真结果与数值计算结果取得了很好的一致性。分析表明,静压腔内的润滑油的压力和温度分布不会因为主轴的转速变化而发生明显的变化,而周向封油边和轴向封油边是压力和温度变化的敏感位置。     

基于CFD的静压转台油膜特性分析与油腔设计

针对静压转台回转运动精度不足的问题,以数控磨床的扇形液体静压转台为对象,对单个静压支承结构的位移率和设计间隙进行理论计算,得到油膜承载力与位移率和设计间隙之间的关系。对油腔内部流场进行仿真计算,得到不同油腔结构对油腔流场中承载性能产生的影响规律;根据仿真结果和转台的参数要求选取合适的油腔结构,设计了扇形静压转台;通过流固耦合分析,验证油腔设计的合理性;通过油膜刚度试验,验证了油腔设计的可行性。     

大型机床静压导轨油膜厚度反馈补偿装置的设计

详细阐述了大型机床静压导轨油膜厚度反馈补偿装置的设计原理与补偿程序,通过光栅尺测量油膜厚度的变化,运用油膜厚度与流量的数学模型,结合具体机床参数,由PLC程序计算出油量的差异,输出相应的电信号,计算出恢复预设油膜厚度所需的油量,修正变频电机的频率,调整转速与供油量。实践证明,该方案是可行的。