基于理想点法的液体静压支承系统多目标参数优化设计

利用多学科优化理论,以液体静压支承系统的结构最大位移最小、单元最大Von Misses应力最小为优化目标,以无量纲的材料弹性模量和油膜刚度作为设计变量,利用响应面方法,将满足结构强度和刚度条件的目标函数进行显式化,建立了以结构综合性能指标为目标的单目标优化模型,通过求解获得了提高系统力学性能的参数条件。本文的研究工作对于增强数控机床工作台的承载能力和性能,满足高精度的加工需求,推动先进制造业的自主创新发展,具有重要的理论意义和应用价值。

液体静压支承静态性能新表达式探索

文章分析了液体静压支承传统的静态性能表达式存在的严重缺陷及其产生原因 ,提出了新的静态性能表达式。这种新的静态性能表达式精确地表达了外加载荷与轴承间隙之间的非线性关系 ,真实地反映了支承的静态性能。新的静态性能通用表达式可表达各种传统节流器与新型可变节流器节流时支承的主要静态性能 ,很有应用价值。新的静态性能表达式只有一个变量即外加载荷与油垫推力比 ,故可在支承节流与尺寸参数未确定之前知道支承的主要静态性能 ,它有利于事先选择与确定支承在应用时的主要性能 ,为正确应用液体静压支承提供了可靠的技术基础。

液体静压支承动态性能新表达式探索与实验验证

液体静压支承具有很多优良性能 :高运动精度 ,低摩擦功耗 ,小轴心偏移 ,大承载能力 ,强抗振性能与长使用寿命等 ,但这些优良的静态性能必须在上佳的动态性能保证下才能充分显示出来 ,因此 ,液体静压支承静态性能保证机床运动与加工精度 ,而动态性能则保证设备的安全与工作条件。文章根据力平衡与流量连续条件建立支承系统传递函数 ,导出支承系统动态性能新表达式即稳定性判别、抗瞬态干扰能力、固有频率与在稳态周期干扰力作用下产生的动刚度与最大振幅。通过试验台实验证实 ,液体静压支承动态性能新表达式计算结果可靠而且物理概念清晰 ,公式简单 。

平衡多级泵轴向力的液体静压支承的结构尺寸设计

从最优化的角度出发 ,推导出在大载荷 (比如多级泵轴向力 )作用下的环形油腔液体静压支承的设计参数及公式 。

液体静压支承平台的直驱低速性能影响因素分析

针对液静压导轨支承平台的直线电动机低速驱动性能,从动力学模型出发,根据驱动系统构架,分析并验证了以下因素对直驱低速性能的影响:检测元件信号类型、信号处理、分辨率;电动机功率变换器类型;控制模式及伺服参数;切削力、导轨油膜的粘性剪切阻力、平台风琴罩及线缆摩擦力等外界干扰力。

在阶跃载荷作用下液体静压支承的过渡过程特性研究

本文在考滤油液本身和所含气体可压缩的条件下,分析了在阶跃载荷作用下液体静压支承的过渡过程,求得支承系统过渡过程的特性方程、过渡过程延续时间、支承间隙的位移量,以及各参数对过渡过程的影响。在上述理论分析的基础上,得出改善静压支承过渡特性的措施,为提高机床主轴支承和运动精度,提供了新的理论依据和途径。

液体静压支承动态性能表达式与应用

液体静压支承具有许多优良性能 :高运动精度 ,低摩擦功耗 ,小轴芯偏移 ,大承载能力 ,强抗震能力与长使用寿命等。但这些好的静态性能必须在优良的支承系统动态性能条件下才能充分显示出来。因此支承静态性能保证运动精度而动态性能保证工作条件。根据力学平衡与流量连续条件建立支承系统传递函数 ,导出支承系统动态性能表达式即系统稳定性、动刚度、固有频率、最大振幅与系统抗瞬态干扰能力的新表达式。通过实验验证 ,新动态性能表达式计算结果可靠 ,而且物理概念清晰 ,故可用于实际工作。

液体静压支承中系统稳定性的影响参数

较详细地讨论了敏感油路的体积、设计间隙、供油流量及润滑油粘度等参数对定量供油静压支承动态稳定性的影响。

一种用于液体静压支承的新型锥阀节流器的设计计算

本文首次提出一种用于液体静压支承的新型可变节流器——锥阀节流器。理论和试验表明:这种节流器加工容易,设计计算方便,性能优良、工作可靠、具有很好的推广应用前景。

基于液体静压支承转台的动力学分析与数值模拟

根据实际工程中的液体静压支承系统,将油膜力简化为弹簧支承,建立了工作转台的有限元模型,对工作转台的动力学特性进行了分析。通过数值模拟,研究了单个油腔供油量相同和总供油量不变两种状况下,油腔数目对液体静压支承工作转台振动频率的影响。保持各个油腔供油量相同,在一定的供油范围内,不同油腔数目的液体静压支承工作转台的振动频率随着油腔数目和单个油腔供油量的增大而增大,且这种增大是非线性的。保持总供油量不变,且油腔数目较多(大于6)时,可以不考虑油腔数目对工作转台低阶振动频率的影响。这对进一步研究液体静压支承系统整体的动力学特性提供了一定的理论依据。

恒流开式液体静压支承动力学建模及参数辨识方法

针对现有恒流开式液体静压支承线性动力学模型计算偏差较大问题,建立了液体静压支承的非线性动力学模型。基于液体静压支承振动响应,提出应用Fourier级数方法和最小二乘联合方法,识别该非线性动力学模型中的刚度与阻尼。同时,设计了多种阶跃激励作用下的实验工况,应用研制的实验平台,获取了各种工况条件的振动响应。结合液体静压支承的非线性动力学模型和提出的参数辨识方法,得到了液体静压支承的刚度、阻尼参数。在此基础上,对比识别的动力学参数计算的位移响应与实验值,发现理论值与实验值的决定系数都在0.97以上,从而验证了建立的非线性动力学和参数辨识方法的有效性。

液体静压支承中的新型控制元件——定量阀的研制

本文研制了一种结构简单、性能可靠的定量阀,该阀可以在液体静压支承中实现定量供油的效果,通过实验验证,该定量阀的定量效果满足生产实际的需要。

液体静压支承的发展趋势及商品化过程中有待进一步解决的问题

本文主要论述了当代科技与机械工业的发展对支承的要求，液体静压支承的发展概况以及我国液体静压轴承机床主轴部件商品化过程中有待进一步解决的问题。

液体动静压支承的功率消耗及温升研究

流体动静压支承是综合了流体动压与静压各自优点的混合支承 ,本文分析了整个系统功率消耗的分布情况 ,提出减少功率消耗的措施中相关参数的取值原则 ,研究了摩擦功率转换为热能使油温升高的机理 ,并提出处理方法。

动静压轴承讲座——第二讲液体润滑支承

为了能很好地使用动静压轴承,就必须了解它的工作原理。动静压轴承基于动压,静压轴承的工作原理,基本计算都归于雷诺方程数解。 一、动静压轴承的基本理论 1.动力润滑支承的形成条件 当两块平板构成一头大,另一头小的楔形间隙时,其中一块固定,一块运动,

全液体静压支承结构磨削系统的磨削成圆规律及圆度极限预测

主轴轴颈的圆度直接影响液体静压主轴系统的回转精度,要制造纳米级回转精度的液体静压主轴系统,必须不断提高主轴零件轴颈的圆度。目前国内外高精密磨床可实现的轴颈磨削圆度范围在0.2~0.5μm,要想进一步提高轴颈磨削圆度,以上磨削方案已很难满足需要。基于此,系统研究头架主轴、尾架主轴和砂轮主轴均采用液体静压支承的全静压支承结构磨削系统的磨削成圆规律,探讨可能达到的圆度极限。首先建立计入头架主轴回转误差、尾架主轴回转误差、双顶尖不同轴误差、砂轮主轴回转误差和工件初始表面轮廓圆度误差的磨削系统耦合动力学模型;提出基于Newmark-β数值积分方法的“磨削力-瞬态磨削深度”循环迭代收敛算法,实现工件外圆轮廓形成过渡过程的定量仿真。研制全液体静压主轴支承结构磨削系统,通过磨削实验和磨削成圆仿真结论的对比,证实所建立模型和所提出算法的有效性。最后根据所提模型和仿真算法,研究各磨削系统误差对磨削圆度的影响规律,并在此基础上对可实现的磨削圆度极限进行了预测。

液体静压油膜-转台系统的模态分析及参数影响

为了使液体静压油膜-转台系统运行平稳,减小其振动,根据实际工程状况,建立了液体静压油膜-转台系统的有限元模型,并对系统进行了模态分析,研究了系统参数对系统振动频率的影响;并且,利用响应面方法得到了系统参数与振动频率之间的显式函数关系.结果表明:油腔个数、材料弹性模量和油膜刚度的共同作用对系统频率产生影响;材料弹性模量对系统低阶振动频率的影响较小,对高阶振动频率的影响较大;油膜刚度对系统低阶振动频率的影响会随着系统油腔数目的增多而增大.

螺旋桨立式静平衡仪承载性能分析及实验研究

针对大型螺旋桨静不平衡检测难问题,基于液体静压支承原理和传感器技术,提出一种大型螺旋桨立式静平衡仪并对其系统构成及检测原理进行介绍。结合核心零部件球面副的外形结构建立了油液泄漏量和静平衡仪承载能力数学模型。通过MATLAB软件仿真分析球面副关键尺寸与平衡仪负载能力之间的关系,根据分析结果及系统最大承载要求设计了球面副结构。最后有针对性地选择不同规格螺旋桨进行现场实验,实验结果表明该系统具有较高准确性和较强稳定性,对静不平衡质量人工磨削具有重要指导意义。

高精度内圆磨床液体静压导轨刚度计算

高精度内圆磨床采用了运行精度高、摩擦因数低、产生热变形小的液体静压导轨;作为磨床可移动部件与固定部件间的重要结合部分,液体静压导轨的刚度特性对磨床结构动态特性有着不可忽视的影响;介绍了液体静压支承的基本原理,计算了高精度内圆磨床进给系统采用液体静压闭式导轨对置油垫的刚度,并借助Matlab软件分析对置油垫刚度随供油压力、主油膜厚度、油腔宽度以及总间隙变化的规律,为液体静压导轨的刚度调整提供了理论依据。