數(shù)控滾齒機(jī)工作臺(tái)閉式靜壓導(dǎo)軌力學(xué)性能分析及控制策略研究.pdf

1、靜壓導(dǎo)軌以其高精度、高剛度、低磨損、使用壽命長(zhǎng)等技術(shù)優(yōu)勢(shì)，廣泛應(yīng)用于數(shù)控機(jī)床領(lǐng)域。靜壓導(dǎo)軌是數(shù)控滾齒機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的關(guān)鍵部件之一，其性能的優(yōu)劣直接影響到整臺(tái)機(jī)床運(yùn)行的可靠性、壽命和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，對(duì)數(shù)控滾齒機(jī)的高精度、高速化要求越來(lái)越高，靜壓導(dǎo)軌技術(shù)的重要性逐年加強(qiáng)。定量供油閉式靜壓導(dǎo)軌以其能承受力矩和較強(qiáng)的自適應(yīng)能力，在數(shù)控回轉(zhuǎn)工作臺(tái)中得到了廣泛應(yīng)用。
　　 靜壓導(dǎo)軌的承載能力、剛度等工作性能主要取決于導(dǎo)軌油膜厚度

2、?，F(xiàn)有的定量供油閉式靜壓導(dǎo)軌在工作過(guò)程中，油膜厚度在外載荷作用下穩(wěn)定性較差，影響了靜壓導(dǎo)軌的承載能力和油膜剛度。在定量供油系統(tǒng)中，如果不考慮油溫對(duì)粘度的影響，靜壓導(dǎo)軌的力學(xué)性能主要與導(dǎo)軌油腔的結(jié)構(gòu)和供油流量有關(guān)。首先，本文以流體力學(xué)、潤(rùn)滑理論以及靜壓支承原理為基礎(chǔ)，推導(dǎo)了閉式靜壓導(dǎo)軌分別承受重載和力矩時(shí)的有效承載面積、油膜厚度、流量、壓力、承載能力、油膜剛度等力學(xué)性能方程?；谝陨戏匠蹋疚姆謩e從導(dǎo)軌油腔的結(jié)構(gòu)和供油流量?jī)蓚€(gè)方面進(jìn)行了深

3、入的理論研究。
　　 在導(dǎo)軌油腔結(jié)構(gòu)方面，研究了靜壓導(dǎo)軌分別承受重載和力矩時(shí)，導(dǎo)軌油腔有效承載面積，副、主導(dǎo)軌油腔有效承載面積比對(duì)靜壓導(dǎo)軌油膜厚度、承載能力、油膜剛度的影響，并得出了合理的取值范圍，為設(shè)計(jì)人員合理設(shè)計(jì)導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)參數(shù)提供參考。
　　 在供油流量研究方面，由于供油流量恒定，靜壓導(dǎo)軌承受外載荷時(shí)，必然引起油腔壓力和油膜厚度的變化。為確保油膜厚度始終為設(shè)計(jì)油膜厚度，使油膜剛度趨于無(wú)窮大，本文提出了由控制器、伺服電機(jī)

4、、液壓泵、閉式靜壓導(dǎo)軌構(gòu)成的適應(yīng)外載荷而調(diào)節(jié)供油流量的油膜厚度控制方案，并對(duì)該方案的控制原理進(jìn)行了理論計(jì)算。為了對(duì)該控制系統(tǒng)進(jìn)一步深入分析，在Matlab/Simulink環(huán)境下建立了油膜厚度控制系統(tǒng)的仿真模型，設(shè)計(jì)了PID控制器，并完成了仿真。將仿真結(jié)果與無(wú)控制方式時(shí)的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果表明，在控制系統(tǒng)的作用下油膜厚度幾乎保持為設(shè)計(jì)油膜厚度，油膜穩(wěn)定性得到了大幅度提高。
　　 基于本文的研究成果，油膜厚度隨著載荷的變化