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，故可用于实际。     

静压轴承—主轴系统静态性能的研究

本文以小孔节流四油垫静压轴承—主轴系统为例,研究了供油压力、主轴转速.主轴轴线倾斜、轴承流量等对静压轴承—主轴系统性能的影响:研究了静压径向轴承的静态性能的计算方法,并通过对一台MB1520型外圆磨床静压轴承—主轴系统的分析计算,获得了一些很有价值的结论.     

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。     

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。     

压力跟踪供油液静压推力轴承

提出压力跟踪供油的液静压推力轴承，其供油方式与定压力供油和定流量供油不同，具有承载量和轴承刚度极大并节省轻载时泵功耗的性能，论述了该轴承的理论分析，计算方法，性能特点及使用条件等。     

大重型静压支承静态性能及油膜流体仿真

为了解决大重型数控转台的单油腔静压推力轴承无法承受偏载荷问题,提出了单油腔静压支承与静压径向轴承复合设计方案。同时,为了方便静压径向轴承油腔加工,提出了一种新式回型槽油腔结构。此种结构的油腔加工区域仅占单油腔总面积的10%,而承载区域达到75%以上。然后,综合应用三维造型软件Pro/ENGINEER和CFD软件FLUENT,模拟分析圆环形静压支承和回型槽油腔的流速分布及压力分布,揭示了两种油腔结构内部油液流动规律,并计算各自的静态性能,实验验证表明,该设计方案正确性与合理性。     

毛细管节流静压油膜轴承动态特性分析

针对毛细管节流的径向和推力静压油膜轴承,在对流经轴承各油腔流量模型进行线性化处理的基础上,建立了毛细管节流的静压轴承流量连续性方程及轴承一主轴系统动力学方程,推导出毛细管节流的径向和推力静压油膜轴承的传递函数.采用MATLAB软件对毛细管节流的推力静压支承进行了仿真计算,仿真计算结果与广州机床研究所做实验的实测结果进行了详细的对比,有较好的一致性,说明所建模型和所采用方法的有效性.在实验验证的基础上,开展了主轴旋转速度对毛细管节流的推力静压轴承动态特性影响的仿真分析,同时探讨了供油压力、油膜厚度对毛细管节流的径向静压轴承动态特性的影响规律.     

嵌入控制油腔的静压滑动轴承可控性研究

针对主动控制静压轴承转子运动的可控性和稳定性有待提高的问题,提出了一种在传统静压轴承的油腔内嵌入控制油腔的轴承结构,并采用主动单面薄膜节流器对其供油,充分利用轴承内部的二次节流,以此提高静压轴承的主动控制性能.基于雷诺润滑方程和流量守恒方程,采用有限差分法和欧拉迭代法建立了静压主轴的轴心运动计算模型,研究了不同轴承结构和进油压力下轴承的动态特性和控制特性.结果表明:当控制腔面积占比在30%,封油边宽度为5 mm时,静压轴承同时具有良好的动态特性和控制特性.通过合适的结构设计,嵌入控制油腔的轴承结构可以提高静压主轴轴心运动的可控性.      

静压支承动静特性及运动误差研究进展

目前对静压支承动静态特性的研究依赖于所采用的节流器形式和结构形式,主要集中在静压轴承(径向轴承和推力轴承)的油腔形状、轴承结构、轴承表面粗糙度、润滑介质和轴承弹性变形的影响,对于静压支承热效应的影响及静压导轨动静特性的研究涉及较少。对静压支承运动误差的研究大都是从运动件静力平衡出发,未考虑运动速度和结构变形对运动误差的影响。最后,从静压支承的标准化、模块化和产业化研究,静压支承的热效应研究,静压导轨的动静特性研究以及服役态下静压支承运动误差研究等方面提出研究展望。     

节流性能优异的新型液体静压支承节流器

传统的液体静压支承节流器存在严重缺陷，性能不佳，不能消除支承间隙随外加载荷增加而剧减的缺点，严重影响其实际应用。新型节流器节流变量指数b≥3，能够保持节流器进油与油囊排油速度接近一致。此外，当有外加载荷作用于支承时，油囊压力会升高，迫使节流变量产生附加增量，从而弥补了因油囊压力升高而减少供油量与油囊增加的排油量。因此，新型节流器能够保证在有外加载荷作用时支承间隙变化很小或近于不变。新型节流器节流性能优良，结构简单，成本低廉，体积较小，具有实用价值。     

锥阀反馈节流气体静压轴承的分析和试验

本文介绍了锥阀反馈节流器的结构,并对设计原理进行了分析,给出有关设计公式。经试验,安装该节流器的推力轴承在一定载荷范围内静态刚度接近无穷大,而且无气膜不稳定现象发生。     

新型变径毛细管节流器开式液青争压导轨静动态性能分析与试验研究

本文介绍一种新型变径定长毛细管节流器。它具有结构简单,装配容易,工作可靠和造价低廉的优点。这种节流器的节流直径能与油腔压力成比例的改变,因此,它可控制静压开式轨的油膜厚度近于不变。本文重点讨论了新型节流器的主要参数,静压导轨系统的静、动态特性,元件制造误差的影响及其补偿措施。并在专用试验台上对其静动态性能进行了试验。试验结果与理论分析相近。     

Nonlinear Analyses of the Dynamic Properties of Hydrostatic Bearing Systems

Nonlinear analyses of hydrostatic bearing systems are necessary to adequately model the fluid-solid interaction. The dynamic properties of linear and nonlinear analytical models of hydrostatic bearings are compared in this paper. The analyses were based on the determination of the aperiodic border of transient processes with external step loads. The results show that the dynamic properties can be most effectivelyimproved by increasing the hydrostatic bearing crosspiece width and additional pocket volume in a bearing can extend the load range for which the transient process is aperiodic, but an additional restrictor and capacitor (RC) chain must be introduced for increasing damping. The nonlinear analyses can also be used to predict typical design parameters for a hydrostatic bearing.     

可压缩静压支撑抗偏载动态特性分析与优化

火箭推力矢量控制系统采用静压支撑技术获得抗偏载、低摩擦等优异性能,但极高温度和大温差工作环境形成支撑结构局部介质的高含气量强可压缩流动,导致活塞杆振荡超调,过大偏心距导致油膜承载失效.在进行推力系统矢量分析基础上,获得静压支撑作动的边界条件与介质参数,基于油缸动力学建模与局部线性化求解,获得了静压支撑动态特性的一般规律.研究表明,增加供油压力可提升支撑能力,但易导致响应超调;采用合理的油腔深度可在保持承载力基础上避免超调的发生;进一步将油腔结构改为锥形,可在保持支撑能力和避免超调前提下进一步减少泄漏损失.     

Simulation and experiment of starting transient flow field of the hydrostatic bearing based on dynamic mesh method

A new method is developed to assess and analyze the dynamic performance of hydrostatic bear-ing oil film by using an amulets-layer dynamic mesh technique.It is implemented using C Language to compile the UDF program of a single oil film of the hydrostatic bearing.The effects of key lubrica-tion parameters of the hydrostatic bearing are evaluated and analyzed under various working condi-tions, i.e.under no-load, a load of 40t, a full load of 160t, and the rotation speed of 1r/min, 2r/min, 4r/min, 8r/min, 16r/min, 32r/min.The transient data of oil film bearing capacity under different load and rotation speed are acquired for a total of 18 working conditions during the oil film thickness changing.It allows the effective prediction of dynamic performance of large size hydrostatic bearing.Experiments on hydrostatic bearing oil film have been performed and the results were used to define the boundary conditions for the numerical simulations and validate the developed numerical model.The results showed that the oil film thickness became thinner with the increase of the operat-ing time of the hydrostatic bearing, both the oil film rigidity and the oil cavity pressure increased sig-nificantly, and the increase of the bearing capacity was inversely proportional to the cube of the change of the film thickness.Meanwhile, the effect of the load condition on carrying capacity of large size static bearing was more important than the speed condition.The error between the simula-tion value and the experimental value was 4 .25%.     

Analysis and Application on the Optimum Restrictive Parameters of Open Hydrostatic Slideway

Open hydrostatic slideway has many advantages, that is, high moving precision, low power in friction, non-crawling and long working life. Near constant clearances of hydrostatic slideway may be obtained in a wide load range by applying new type variable restrictors, new static characteristic formulas and optimum restrictive parameters. Hydrostatic slideway has two characters. One is that the scope of external load is very large. Generally, the largest load is 2 to 6 times the smallest, the other is that the algebraic equation is a horizontal S shape curve, showing that the relation between slideway clearance and external load is a three exponents formula. The curve of the numerical values of this kind of three exponents formula just is the working curve when the hydrostatic slideway is moving, if one section is selected as the slideway work curve randomly without any analysis, the slideway clearance will be changed acutely along with the variation of external load. Selecting the optimum restrictive parameters and the beeline through two inflexions of the curve or tangent of the curve as the range of workload can ensure the minimal change of sliding clearance. Simultaneously, the hydrostatic sliding way has high beeline moving precision.