基于全局尺寸的超精密气体静压轴径向气膜厚度一致性控制研究

发布时间：2020-03-28 03:13

【摘要】：随着制造业向精密超精密方向发展,精密气静压轴的应用越来越广泛。径向气膜厚度对气静压轴的性能影响较大,为保证批量生产的气静压轴性能的稳定性,本文对气静压轴径向气膜厚度一致性控制技术进行了研究。提出了利用Talyrond585LT圆柱度仪和标准环测量圆柱体全局尺寸的方法,用标准环消除由Talyrond585LT圆柱度仪测量圆柱体圆周轮廓时存在的系统误差,将测得的圆周轮廓值转换成测量点到回转轴线的径向尺寸,实现了圆柱体全局尺寸要素的轮廓提取和全局尺寸评定;对基于轮廓测量的非理想圆柱体表面建模方法进行了研究,对圆柱体要素的轮廓按3σ准则判别奇异点并采用线性插值法进行替换,采用Geomagic Studio软件建立非理想圆柱体表面模型,使用Geomagic Qualify对非理想圆柱表面模型进行精度分析;使用UG软件创建基于非理想圆柱表面的气静压轴承仿真模型,采用ANSYS WORKBENCH软件对模型进行网格划分及迭代求解;以10组转子和多孔质气静压轴承为实验对象,使用Geomagic Qualify对不同采样参数创建的非理想圆柱表面模型进行精度统计分析,得到最佳采样参数,使用基于最佳采样参数下的测量值,分别对基于非理想圆柱表面和基于全局尺寸的气静压轴的承载力和刚度进行了仿真分析,并在模块化主轴性能试验台上进行了刚度测试。仿真和测试结果表明,对于转子和轴承的三种全局尺寸组合(转子(最小二乘直径)-轴承(最小二乘直径)、转子(最小外接直径)-轴承(最大内切直径)、转子(最大最小直径)-轴承(最大最小直径)),转子(最小二乘直径)-轴承(最小二乘直径)组合形成的气膜的承载力与非理想表面形成的气膜的承载力之差较小,非理想表面形成的气膜的刚度与测试结果的吻合度较高。因此,基于非理想圆柱面的气膜建模方法可为非理想状态下实现气静压轴的刚度仿真评价提供了技术支撑,基于全局尺寸的气静压轴气膜厚度评价方法为实现气静压轴批量生产中的径向气膜厚度一致性控制提供技术支持。
【图文】：

（3）测量路径根据国家标准GB/T24633.2-2009 推荐的三种圆柱体测量方法：素线法、圆周法和鸟笼法，如图2.1 所示。使用素线法测量时要求转台或者转轴有精密分度的功能，在测量过程中转台不能做回转运动。圆周法在对圆柱度进行测量评定时均采用此法，比较容易实现。鸟笼法是圆周法和素线法的组合。（a）圆周轮廓 （b）素线轮廓 （c）鸟笼轮廓图2.1 轮廓要素的三种提取方案

图2.2 Talyrond585LT 圆柱度仪为m，每个截面的测量点数为n，则第i 截面rij和zrij，i=1~m，j=1~n，其中，zri1=zri2=…=zri2r2ri jrijijρ=x +y处理要素的获取85LT 圆柱度仪测量的各测量点的x 和y 坐标ij并不是第i 测量截面第 j 测量点到回转轴线圆周实际轮廓，需要通过标准件校准圆柱度轴线的径向值与实际值之间存在系统误差Δ统误差的处理者圆柱孔的表面轮廓之前，需先测量直径为
【学位授予单位】：中原工学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH133.3

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本文编号：2603836