新型液体静压支承技术在机床导轨上的应用

该文介绍了液体静压导轨的工作原理,针对开式液体静压方式工作过程中存在的问题,提出采用喷射泵与PM流量控制器相结合的新型液体静压支承技术,保证了开式液压静压导轨所需的油膜厚度和刚度,并将该技术应用到机床导轨中,使机床抗振性强,运动精度高,提高了工件的加工精度。     

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。     

小孔节流静压气体轴颈轴承主轴系统的动态特性分析

通过对小孔节流静压气体轴颈轴承的雷诺方程与描述主轴系统的动力学数学模型联立直接进行数值求解,分析了轴承系统的动力学特性,研究了在不平衡质量作用下轴承主轴系统的响应。结果表明,由于精密离心机小孔节流静压气体轴承的支承刚度大,承载能力高,旋转主轴的运动是稳定的。但在一定条件下,旋转主轴有可能出现不稳定现象,这取决于主轴绕固联坐标系各轴之转动惯量间的关系、轴承支承刚度、主轴旋转速度和不平衡质量控制等因素。该方法用于精密离心机静压气体轴承主轴系统动力学的数值计算,提高了计算精度和可靠性。     

流固耦合对油静压导轨动静特性的影响

油静压导轨被广泛应用于超精密机床,在设计和计算时往往都是将结构件作为刚体,即在工作过程中结构件不影响静压支承油膜厚度以及油压的分布。针对环形缝隙节流闭式油静压导轨,以封油面上动态雷诺方程和导轨的弹性变形方程为基础,再结合导轨工作台动力平衡方程,建立静压导轨的流固耦合模型。分析流固耦合对静压导轨压板变形量、动静刚度以及阶跃响应的影响。研究表明,导轨压板的变形随油腔压力的增加而线性增加;导轨压板的变形会导致动静刚度减小,也会导致阶跃响应的过渡时间变长;动静刚度的实测值与导轨压板有变形时的理论计算值吻合较好。     

M7130型静压磨头部件与静压技术的产业化

1．概述 机械运动的运动副之间，用一层具有一定压力、一定刚度的液体或气体将其浮起，使之处于液体或气体支承状态，运动副运动时处于纯液体或气体摩擦的技术，称之为液体静压或气体静压技术，统称为静压技术。运用该技术可以制造出高精度的运动副，如：静压导轨、静压主轴部件（如：磨头、车头、镗头）、静压丝杠等，可广泛用于国防、航天航空、精密仪器、精密机械、精密机床等高科技领域，特别是磨削机床的制造领域。以研发的M7130型静压磨头为例，其原理如图1。供油装置供给的压力油，经节流后分别进入前后轴承各油腔，将主轴浮起，当主轴旋转时，没有金属接触，处于纯液体摩擦状态，其特点是：     

有负载的闭式静压气浮导轨动态仿真研究

为避免因导轨承载力及刚度不足造成超精密机床加工精度不合格,建立闭式静压气浮导轨仿真模型,利用Fluent采用动态网格的动态仿真计算方法对气浮导轨承载力及刚度进行接近于实际的精确仿真计算,并结合简单孔式节流理论验证动态仿真计算的正确性.结论显示:动态网格计算结果与简单孔式节流原理相符;导轨负重50 kg时其承载力大于负重...     

复合节流的静压导轨设计及其稳定性分析

就表面复合节流方式的静压导轨建立一维流动数学模型,从理论上推导出其承载能力与刚度的计算方法。根据气体质量变化连续性特点,建立了表面复合节流方式的静压导轨动态方程,由此对表面复合节流方式的静压导轨进行了稳定性分析,为表面复合节流方式的静压导轨的设计提供了一种理论计算方法。     

微型十六联内齿轮泵在M50100型导轨磨床的静压导轨上的应用

一、引言对于重型、精密机床的导轨时常会碰到“爬有一的问题。如何寻找新的支承方法介决“爬有’潍题，也是机床行业中极为棘手的事情。而静压技术正是使轴承、导轨等支承具有高精度、高刚度，高效率、长寿命等优点，在新产品设计、旧设备改造等方面得到广泛的应用。液体静压支承是借助于输入支承工作面间的液体静压来文承载荷的滑动支承。它是处于纯液体润滑条件下工作，只要油液充满全部工作间隙，滑动运动的阻力也只是流体的粘性阻力，并能在速度和载荷广泛变化的范围内保持很高的刚度，又能抗震和抗冲击。因此，静压支承在导轨磨床，内…     

精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。     

精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。     

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。     

定量供油开式液体静压环形导轨油膜厚度研究

简要介绍了定量供油开式液体静压环形导轨的结构、工作原理,并进行了油膜厚度计算及油膜刚度分析,可为该种静压导轨油膜厚度的确定提供参考。     

基于内反馈闭式静压节流原理的静压导轨设计

主要介绍了基于内反馈闭式静压节流原理的静压导轨的设计。首先阐述了内反馈闭式静压的节流原理和理论计算过程,其次结合基于内反馈闭式静压节流原理,提供了静压导轨的设计步骤;最后在分析了静压导轨的基本结构和参数特性的基础上,从理论计算和仿真分析两个方面论述了设计方法的有效性和合理性。     

精密离心机静压气体轴承主轴系统的动力学特性分析

精密离心机静压气体轴承主轴系统的动力学特性分析是保障其标定加速度仪精度的重要研究课题。通过在 小孔节流静压气体轴承的雷诺方程式中加入节流孔的流量项,使计算得以简化;采用了泛函求极值法将二阶偏微 分方程离散化,用有限元法进行了承载能力和刚度的数值求解。把描述静压气体轴承工作的偏微分方程式(雷诺 方程)与建立的静压气体轴承主轴系统的动力学数学模型合并直接数值求解,提高了计算精度和可靠性。     

小孔节流方式对静压气体球轴承工作特性的影响

介绍了静压气体球轴承的结构形式和工作原理;给出了静压气体球轴承工作特性的工程计算方法;研究了在轴承几何参数相同的情况下,不同的小孔节流方式对静压气体球轴承工作特性的影响,并建立模型,通过Fluent软件对轴承的承载能力进行了仿真分析。结果表明:在设计参数相同的情况下,静压气体球轴承在环形孔式节流方式下的静刚度特性较好,但在简单孔式节流方式下有更好的承载和流量特性。     

小孔节流闭式液体静压导轨流场分布规律及承载特性

传统的液体静压支承设计计算方法是基于求解模型的简化得到的,其计算结果存在一定误差,并且部分关键物理参数是通过液体静压支承设计计算方法所难以获得的。而计算机数值仿真技术的引入弥补了上述理论设计方法的不足。采用理论计算和有限元仿真相结合的方法,对小孔节流闭式液体静压导轨的流场分布规律和纲承载特性进行了研究。首先,根据液体静压导轨设计参数求得无量纲承载能力系数理论曲线和无量纲油膜刚度理论曲线;接着,利用ANSYS/Fluent软件对液体静压导轨的流场分布规律和承载特性进行了仿真研究。研究结果表明:节流孔处液压油流动状态为紊流;压力在油腔区域比较均匀,沿封油面线性下降;无量纲承载能力系数曲线和无量纲油膜刚度曲线的理论值与仿真值变化趋势一致。     

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。     

精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化

对精密机床气体轴承静特性进行理论分析,运用有限元法将雷诺方程离散化,得到静压气体轴承的承载能力、刚度以及供气量的计算公式。对某精密机床小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析,得到供气压力、偏心率、节流孔直径和刚度以及承载能力之间的关系曲线;通过优化分析,得到精密机床主轴前后静压气体轴承优化的结构参数和操作参数。     

主动静压气体润滑支承的研究进展

主动静压气体润滑支承可提高其承载力、动刚度和抗扰动能力,成为近期流体润滑学术界的研究热点问题。综述真空预载、电磁预载和压电主动控制的静压气体润滑支承研究现状,分析压电主动控制的静压气体润滑支承的研究进展以及存在的问题,指出主动固有节流器、主动控制节流器或气膜形状可控节流器相结合的主动气体润滑支承,是静压气体润滑支承研究的重点和未来主要发展方向。     

划片机中的新型高刚度动静压气体径向轴承

为了提高精密划片机主轴系统的旋转精度和刚度,设计了一种带有可变节流器与可变均压槽相结合的动静压气体径向轴承,通过气膜压力反馈使弹性薄板产生变形,控制节流器与均压槽参数发生变化,从而提高轴承刚度。详细介绍了该轴承的结构、工作原理与工作过程,并与普通双排八孔动静压空气径向轴承的承载力和刚度特性进行了对比试验分析,结果表明该新型轴承的承载力和刚度均明显高于普通轴承。