液体静压导轨单一导轨面内油腔数目的分析

目前液体静压导轨的导轨面内一般设计成对称单行、若干列油腔。油腔的数目(即列数)是液体静压导轨设计中的关键,对导轨的动态、静态性能都有着较大的影响。以液体静压导轨的单一导轨面为研究对象,分别作用垂直和倾覆载荷,推导了导轨的承载能力、静刚度与油腔数目的数学关系式,并进行了相应的分析。以工程中的滑板系统为例,滑板导轨面内分别对称设计单行,2列~6列油腔的五种方案。以滑板的承载能力、静刚度为性能依据,对五种方案进行对比分析,结果发现设计成单行、3列油腔时滑板的性能最佳。     

液体静压导轨转台轴向振动的动力学建模与分析

该文从Navier-Stokes方程着手,通过量纲分析略去微小量,再结合定流量供油的圆形油腔液体静压导轨系统油膜承载力模型,建立了液体静压导轨系统带有速度项的非线性油膜力模型,进而建立了液体静压导轨系统转台的动力学方程。同时,利用数值计算,并针对不同变量情况对液体静压导轨转台进行了动力学性能分析,研究结果对于深入研究液体静压转台系统的力学性能提供了理论依据。     

精密数控机床液体静压导轨油膜波动补偿控制研究

针对加工载荷作用的液体静压导轨油膜厚度波动问题,建立闭式液体静压导轨系统状态空间模型,利用精密数控机床加工载荷可预知特性,提出对静压导轨油腔压力主动预见控制策略。采用MATLAB搭建油膜波动补偿控制系统仿真模型,分析比较不加控制、采用最优控制、引入主动预见控制时导轨油膜厚度波动情况,观测两种控制方式时的油腔压力改变量。结果表明,预见控制作用下油膜厚度波动量较采用最优控制方式时减小73.3%,较不加控制减小94.1%;油腔压力对加工载荷跟随性提升23%。通过以溜板动态偏移量为指标的实测分析,验证主动预见控制策略对油膜波动补偿的有效性。     

基于多层可行方向法液体静压转台优化设计

为提高液体静压转台的动力学性能, 该文从N-S方程着手, 计算了液体静压油腔处的动压承载力。通过供油压力计算了同位置处的静压承载力, 利用动压承载力和静压承载力的相互叠加, 计算了液体静压导轨综合承载力, 继而推导了油膜刚度的计算公式。在此基础上, 建立了以综合承载力和油膜刚度为目标函数, 以液体静压转台的振动基频为约束的优化模型, 利用响应面方法和分层可行下降方向法对优化模型进行了求解, 并对优化后的设计进行了瞬态冲击载荷下加工精度的验证, 从而为工程设计提供了理论依据。     

空气静压导轨设计分析

运用气体润滑技术设计出了一套空气静压导轨组件。该组件可以立、卧式放置,具有多种机械安装接口,能在各种不同结构和要求的加工及测量设备中安装使用。文章对该组件的整体结构进行了设计和论证,经试验调试表明设计的组件总体性能优良,完全能够达到预期的设计目的。     

磁性液体密封结构的优化设计

在磁性液体密封的理论及现有设计原则的基础上,建立了以磁铁体积最小和极靴长度最小为目标的密封结构优化设计的数学模型。利用带有约束条件的多目标混合遗传算法,通过Matlab编程与Ansys软件的交互运算,实现了对密封结构的优化设计。结合具体实例的计算结果并与初始值的比较表明,在保证密封耐压的前提下,优化后的结构参数可以使磁铁体积减小74.7%,极靴长度减小5.45%,漏磁减小84.5%。     

凹面气体静压导轨的设计

在空气静压导轨设计中,工作面面型是主要设计参数之一.为了得到分布较为均匀的流场,设计了一种凹面气体静压导轨,其中凹面可以是光滑的凹球面、凹圆锥面、凹拱形面.对一个工作面为凹圆锥面,另一个工作面为平面的气体静压导轨进行理论分析与仿真计算.对有无开设均压槽两种情况下导轨工作面压强分布进行对比分析.结果表明:凹面气体静压导轨可以有效抑制振动,在工作面开设均压槽也可以减小振动.该研究对静压面面形及导轨设计具有重要意义.     

724龙门刨床静压导轨的设计

液体静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油,使运动件浮起,工件过程中,导轨面上油腔中的油压能随着外载荷的变化自动调节,以平衡外载荷,保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态。本文阐述液体静压导轨的工作原理及设计过程,改造后达到使用要求。     

高刚度气体静压导轨设计分析

采用有限差分法求解气体静压润滑的二维Reynolds方程,其静态特性规律显示减小节流孔径可以提高气体静压导轨刚度,但是减小了气膜最佳工作间隙,对节流面的面形精度提出了更高的要求.采用直径50μm的节流孔,在50 mm×50 mm的滑块上实现了50 N/μm的最大刚度,并且试验结果与理论计算基本一致,从工程上验证了减小节流孔径实现高刚度的可行性.根据理论分析优化了导轨上滑块的节流孔的布局,设计了基于直径50μm节流孔的高刚度气体静压导轨;直径50μm节流孔对应的气膜工作间隙为5~7μm.采用光学加工的方法研制了基于光学材料(K9玻璃)的气体静压导轨,其良好的面形精度满足了小间隙气膜的润滑要求.     

气体静压导轨气膜振动的数值模拟

气体润滑气膜振动现象对超精密加工与测量的精度有重要影响,为了研究气膜振动的成因,本文应用了k-ε湍流模型,对双节流孔的气膜流场压力的振动进行了数值分析.气膜厚度、气膜入口流场条件和双节流孔的间距分别单独调整以分析其对气膜振动的影响.分析结果显示:气膜参数决定了流场的特性,气膜厚度减小将会增大导轨的承载能力;周期性的气膜入口流速将增大气膜的振动;双节流孔的间距增大也会大大增加振动.