不同边界条件下液体静压油腔流场与承载稳定性数值研究

 液体静压支承系统因其承载性能好、摩擦阻力小、精度高、稳定性好的优点,逐渐成为现代高精度数控机床中的核心部件。研究不同情况下油腔承载稳定性对于提高机床加工精度具有重要意义。本文数值研究了不同边界条件以及不同转台转速下液体静压油腔内的流动状态和稳定性。选取圆形静压油腔为计算模型,转台转速范围为0-5m/s。研究结果表明：静态下,油膜厚度对油腔承载能力有很大影响,随着油膜厚度的增加,油腔压强降低,导致油腔承载能力降低;润滑油黏度增加,减弱了涡旋影响,增强了油腔稳定性;油腔深度和油腔入口半径增大,增大了涡旋影响,降低了油腔稳定性;转台的转动造成油腔中的压强分布不均,油腔压强沿转台运动的方向逐渐提高。提高转台转速,油腔内部流场中的涡旋位置和大小也会随之变化,入口附近的涡旋逐渐减弱并远离入口。涡旋的位置影响了油腔压强分布,贴于上壁面的涡旋导致上壁面压强上升,而远离上壁面的涡旋导致上壁面涡旋处的压强下降。     

附加静压支承的静压轴承随动系统静态特性的分析计算

静压技术在我国机床行业及有关机械设备中已得到越来越广泛的应用。重型机床应用静压轴承能达到精度高、寿命长、起动功率小、减少停台维修时间等良好效果,但重型机床主轴受力大、挠度大。用增加主轴直经和增大供油系统的办法来解决挠度问题是不经济的,也受一定限制。因此,在重型机床中应用液体静压轴承必须寻求其他减少主轴挠度的措施。广州机床研究所曾试验了这样一个结构:在主轴受力一端加一附加静压支承,利用主轴上两个静压轴承的受力油腔压力随载荷增加而增加的特性,通过一个随动     

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.     

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.     

拼块式液体静压导轨设计与数值分析

出于加工精度和制造工艺的考虑,采用一种新式的拼块式液体静压导轨结构搭建了相应的实物平台.根据液体静压支撑原理,完成不等面积对置静压支撑导轨的关键参数计算.利用Matlab软件,分析了油腔尺寸、动力粘度和节流比等参数对导轨供油压力等指标的影响.结果表明,适当增加节流比β和小油腔尺寸b2,可以提高导轨供油压力.该研究可为液体静压导轨的工程设计与应用提供理论借鉴.     

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。     

中间支承输流管道自由振动的有限元分析

基于Euler梁模型研究中间支承输流管道的动力学特性。首先,利用虚功原理,建立系统动力学有限元方程。然后,分析了支承刚度、流体离心力、预应力等因素对管道振动的影响。结果表明:支承刚度对管道系统动力学特性有重要影响,管路设计时须着重考虑;揭示了流体离心力是造成固有频率随流速增大而降低的根本原因;流体科氏力对各阶固有频率影响较小;预应力对振动的影响不可忽略,尤其是第一阶固有振动。     

恒流供油液静压支承静态性能新表达式与应用

恒流供油液静压支承是液静压支承两大供油方式之一 ,主要特点是支承油囊的油直接由一个油泵供给而没有中间环节 ,因而系统非常简单也不会堵塞失效 ,但关于此类液静压支承的静、动态性能尚未见报道。本文提出了这类液静压支承的静态性能新表达式 ,计算结果证明 :它的静态与动态性能与恒压供油毛细管节流液静压支承近似 ,因此可以说静态性能欠佳 ,动态性能优良。由于这类液静压支承静态性能欠佳 ,在外加载荷作用下其轴心偏移偏大 ,因而不宜用于运动精度要求较高的机床。     

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.      

飞行仿真电液伺服转台功能模拟器设计研究

介绍了一种用于飞行仿真的电液伺服转台功能模拟器的实现方案，着重论述了电液伺服转台的模型原理、功能模拟器的硬件结构及软件设计，该功能模拟器系统主要由工控机和信号接口箱两部分组成，配有多功能卡的工控机是功能模拟器的核心，它主要完成电液伺服转台特性数字模型的解算，并可模拟光电轴角编码器、测速机等反馈信号；信号接口箱主要用来转接外部信号以及模拟油源的液位、压力、球阀及油泵状态，仿真实验证明本设计的功能模拟器状态跟踪误差很小，功能齐全，操作方便，通用性好，完全可以替代实际的电液伺服转台进行控制系统开发，从而极大地提高了研制效率。     

基于AMESim的某型航空发动机滑油供油系统故障模拟

为了更加方便、经济地获取航空发动机滑油供油系统的故障诊断数据,本文提出了一种基于AMESim进行滑油供油系统的故障仿真以获取故障数据的方法。首先对某型航空发动机的滑油供油系统的部件进行数学建模,然后以此为基础,在AMESim中搭建整体模型。最后对供油系统中的供油油滤与活门进行故障注入,得到了油滤堵塞、单向活门卡滞、旁通活门弹簧松弛、卸压活门预紧力不足这四类故障与其相应监测点的压力、流量之间的映射关系。     

一种精密转台系统自适应摩擦补偿方法

为克服精密转台系统中存在的非线性动态摩擦力,提高转台摇摆工作状态下的位置跟踪精度,提出了一种新的基于Lugre动态摩擦模型的自适应摩擦补偿方法.该方法利用非线性观测器/滤波器结构来补偿转台系统中摩擦参数的不确定性,通过引入双非线性滤波器并调节滤波器增益,能够提高系统的位置跟踪性能.文中采用基于Lyapunov的方法证明了整个闭环系统的渐近稳定性,并通过仿真证明了所提出方法的有效性.     

基于供排协调的抽油机采油井智能控制系统

抽油机采油井的产量取决于油井产能和抽油泵排量两个方面。根据抽油机井采油供排协调原理,分析油层子系统向井底的供油能力和抽油机采油子系统排出能力之间的协调关系,建立了以保持恒定泵沉没压力为限定条件的供排协调冲次自动调节模型。采用油井工作状况实时监测数据,计算得到沉没压力。根据与设定沉没压力比较的差值大小调节电机供电频率,自动控制冲次,实现油井恒定泵沉没压力条件下的供排协调,从而使采油系统自动适应产能变化,使油井处于稳定生产状态。采用研究的技术能够实现稠油热采井、二氧化碳吞吐井等产能变化油井智能自动调参生产。该技术在油田现场进行了试验,对油井应用实例进行了分析。     

基于预设性能转台伺服系统的参数估计和自适应控制

针对含参数未知和非线性摩擦动态的转台伺服系统,提出了一种基于预设性能函数的参数估计和自适应控制方法.利用一种连续的摩擦模型表示转台伺服系统的摩擦动态,引入高阶神经网络对其进行逼近.通过构造一种滤波辅助变量获取参数估计误差信息,并将估计误差信息作为参数自适应律的遗漏因子,保证估计值能够快速收敛到真实值.为了提高转台伺服系统的瞬态响应和稳态性能,利用预设性能函数将原始系统的跟踪误差转换为一个新的误差动态,在此基础上设计自适应控制器,实现对期望轨迹的精确跟踪.仿真结果验证了本文所提算法的有效性.      

双马达驱动转台中框的模态与变形分析

为了分析双马达驱动系统的输出力矩对考虑弹性的转台中框变形的影响,采用ANSYS有限元工具对转台中框进行了模态分析.利用ADAMS软件的柔性模块,基于模态的线性叠加方法,研究了双马达输出力矩在同步和不同步驱动情况下的转台中框变形响应,分析了转台框架变形的原因.仿真结果表明,合理地施加双马达输出角加速度以及保证双马达输出完全同步转矩可以有效抑制转台中框的变形.     

基于汶川地震实证分析的成品油供应链优化研究

提出了由炼厂选址、生产计划制定、运输方案制定三个环节构成的成品油供应链优化方法.以汶川地震为例建立了成品油应急配送中心选址模型、成品油生产计划模型、成品油运输路径选择优化模型,并给出了求解算法.结果表明,运用该方法优化供应链可以满足非常规突发事件下成品油应急需求,并在时间和效益上取得较好的效果.     

供给型大尺度溶洞弹性开采实验

 大尺度溶洞是塔河油田缝洞型油藏的重要油气储集空间,是相对较简单的油藏类型之一,并普遍存在供给能量。对有供给能量的大尺度溶洞油藏弹性开采情况进行实验模拟,建立了存在两种能量供给形式的物理模型：充填溶洞模型、基岩窜流供给模型。通过改变实验中溶洞充填程度、基质渗流能力、采油速度的大小分析各影响因素对模型的压力、能量补给的影响。结果表明,对于存在充填的溶洞模型,采油速度主要影响了充填物底部与溶洞内压力差,充填物渗透率主要影响了溶洞内的能量补给速度;对于存在基质供给的溶洞模型,单对数坐标下压力变化前期呈直线递减,后期表现出不同的递减幅度,基质的渗流能力直接影响其窜流供液能力,累积产量与累积压降关系曲线前期呈直线,后期存在明显的上翘段,表明存在明显的基质窜流供给段。     

转台分度误差的检定及补偿模型的建立

用误差补偿的方法提高转台分度精度是一种经济、有效的技术措施,用比较法对转台的分度误差进行了检定,并分析了其测量不确定度;从转台分度误差的来源出发,根据转台分度误差的周期性等特点和谐波分析的结果,并结合最小二乘法、三次样条插值、傅里叶级数拟合3种模型的特点,通过分析,选择傅里叶级数作为转台分度误差的补偿模型,并对3种模型的拟合效果进行了比较.应用傅里叶级数模型对精度为17.82″的转台进行补偿,补偿后转台的分度误差最大值为2.36″,从而验证了分度误差模型的正确性和可行性.