【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于静压转台分析领域,涉及一种定量供油的转台支承油垫承载力、刚度及阻尼的计算方法,该方法运用有限差分法计算并考虑了摩擦热及倾斜的作用。
技术介绍
静压转台(Hydrostatic Rotary Table)用有压力的流体使有相对运动的两个表面分开并借助流体静压来承载。由于运动副之间完全被油膜隔开,所以运动副间的摩擦力大大减小,同时其承载能力、运动精度与寿命却大大提高。正因为液体静压支承的诸多优点,所以它广泛的应用于重型机床并成为其关键部件之一。静压油垫是静压转台支承系统的关键部件,通常在其设计时认为其与导轨面永远保持平行,然而这并不现实,事实上由于加工装配误差、转台的局部变形及偏载的影响油垫与导轨面往往难以保持平行。油液的发热也是影响油垫性能的关键因素,它使油液的粘度降低同时也会使转台产生热变形从而影响转台的精度。所以在转台的设计及使用过程中需要充分预估倾斜及热对油垫承载性能的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种定量供油的转台支承油垫承载力、刚度及阻尼的计算方法,该方法运用有限差分法计算并考虑了摩擦热及倾斜的作用。,该方法首先简化N-S方程与能量方程并推导二维雷诺方程,再对各方程进行无量纲处理,之后计算油垫的承载力,刚度与阻尼,最后基于有限差分法使用Matlab编写计算程序得到油垫的各项性能参数。为实现上述目的,本专利技术采用的技术方案为一种考虑倾斜与热的静压油< ...
【技术保护点】
一种考虑倾斜与热的静压油垫性能计算方法,其特征在于:该方法的实现步骤如下,1、该方法首先简化N‑S方程与能量方程并推导二维雷诺方程确定其边界条件;根据油垫的倾角计算倾斜油垫各处的时油膜厚度;2、对能量方程、雷诺方程、温粘方程方程进行无量纲处理;3、计算油垫的承载力、刚度与阻尼性能参数;4、基于有限差分法使用Matlab编写计算程序得到油垫的性能参数。
【技术特征摘要】
1.一种考虑倾斜与热的静压油垫性能计算方法,其特征在于:该方法的
实现步骤如下,
1、该方法首先简化N-S方程与能量方程并推导二维雷诺方程确定其边界条件;
根据油垫的倾角计算倾斜油垫各处的时油膜厚度;
2、对能量方程、雷诺方程、温粘方程方程进行无量纲处理;
3、计算油垫的承载力、刚度与阻尼性能参数;
4、基于有限差分法使用Matlab编写计算程序得到油垫的性能参数。
2.根据权利要求1所述的一种考虑倾斜与热的静压油垫性能计算方法,
其特征在于:
步骤(1),相关方程的推导
1.1雷诺方程的建立
油膜比较薄,静压油的流态为层流,油液的密度仅有少量改变,在径向
油液的散热以对流为主那么对N-S方程进行简化有:
∂p∂r-η∂2ur∂z2=0---(2)]]>∂p∂z=0---(4)]]>上式中(1)为连续性方程,(2),(3),(4)分别为简化后的r向,向及z向动量方
程;式中ρ为油液密度η为油液粘度,ur,vz分别为油液在r向,向及z向
\t的流速;对(3)式两边对z积分并代入边界条件z=0,z=hs,有:
(2)式对z进行积分并代入边界条件z=0,ur=0;z=hs,ur=0;有:
ur=z2-zhs2η∂p∂r---(6)]]>将(5)、(6)式带入(1)式并对z积分可得到雷诺方程:
1.2能量方程
油液由摩擦产热,r向和向的散热主要依靠对流,z向散热以传导为主,则
可有简化的能量方程为:
同时温粘方程与温密方程为:
η=η0e-β(T-T0)---(9)]]>ρ=ρ0(1-λ(T-T0)) (10)
1.3油膜厚度的计算
支承油垫结构简中,R1,R2为油垫的内外径,hs是支承油垫的油膜厚度,
θ为转台导轨面相对与油垫的倾斜角度,Q0是油垫的供油量;这样当油垫倾斜
时油垫封油边的实际油膜厚度为:
步骤(2)方程的无量纲处理
上式中r,均为极坐标系的坐标参数;雷诺方程及能量方程需要进行无量
纲处理,于是令h0=hs,R‾=rR2,H‾=hsh0,ρ‾=ρρ0,η‾=ηη0,p‾=pp0,z‾=zh0,vz‾=vzh0,T‾=TT0,]]>式
中h0为初始油膜厚度,ρ0及η0是常温时油液的粘度与密度,p0为油腔压力,vz为导轨挤压油膜的速度;同时定义平均密...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘志峰,湛承鹏,李小燕,马雷,李彦虎,唐振勇,
申请(专利权)人:北京工业大学,
类型:发明
国别省市:北京;11
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