双锥液体静压轴承的设计与性能分析

发布时间：2020-06-07 13:51

【摘要】：液体静压支撑技术,是一种能够综合实现高精度、高刚度和大阻尼的支撑方式,在超精密加工领域有着非常重要的地位。液体静压轴承是液体静压转台以及液体静压主轴的核心功能部件,其设计和研制对这些关键设备的研究具有非常重要的意义。本文的主要研究内容是基于液体静压轴承的应用和工作原理,通过理论研究狭缝节流条件下轴承的承载特性和轴承内部的油膜特性,研制一种双锥结构液体静压轴承,最终测试其承载、刚度和回转精度等基本性能。首先通过狭缝节流原理、主轴设计参数和使用需求,选择了双锥液体静压轴承作为主轴进行回转运动的支撑部件。整个设计包括轴承结构、油路系统、气路系统以及运动控制系统的设计,重点在于研究轴承内部流体控制的台阶参数和间隙尺寸对轴承性能的影响。轴承的静态性能主要靠轴承内部间隙来保证,基于轴承内部油膜结构特点和内部流体控制原理,建立了合适的轴承润滑数学模型。通过对不同台阶尺寸、不同轴承间隙的轴承承载性能和油膜刚度进行对比分析,得出了满足双锥面轴承设计需求最理想的台阶封油面长度比S=0.1,高度尺寸比G=2.4。采用ANSYS对轴承进行了模态分析,得到了轴承运动的固有频率与振型。采用FLUENT对不同结构轴承内部油膜的压力分布进行了分析,得到了台阶封油面的设计、轴承偏心率、轴承转速、供油压力等因素对油膜压力分布规律以及承载性能的影响。研制了基本符合设计要求的液体静压轴承,并通过承载、刚度实验验证了理论计算和FLUENT仿真分析的准确性,通过密封性实验验证了轴承气密封系统的有效性。
【图文】：

a)菲涅尔透镜 b)非球面图 1-1 高精度元器件Fig.1-1 High precision components主轴和转台是精密机床的核心部件，，如美国 Moore 公司的 Nano

a)气浮主轴 b)液体静压转台图 1-2 Moore 机床的主轴和转台Fig.1-2 Spindle and Rotary table of Moore machine和转台的精密轴承结构设计、直线运动导轨的支撑设计是超精密
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TH133.36

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 李梦阳;陈金明;胡秋;;圆锥液体静压轴承的耦合热态分析及实验研究[J];润滑与密封;2014年11期

2 朱华兴;;用全横流(total cross flow)技术提高液体静压轴承的性能[J];机床与液压;1992年02期

3 李传乾;柏冬元;;液体静压轴承-主轴系统静态性能的研究[J];机床与液压;1987年05期

4 李传乾;柏冬亢;;液体静压轴承-主轴系统静态性能的研究[J];机床与液压;1987年06期

5 丁叙生;;薄膜反馈节流液体静压轴承动态特性数字仿真[J];现代电力;1987年01期

6 张树泉;;液体静压轴承讲座(九)[J];设备维修;1988年01期

7 李传乾;柏冬元;;液体静压轴承——主轴系统动态性能的研究[J];机床与液压;1988年04期

8 弗·弗·布舒叶夫;奥·克·齐普诺夫;史常任;;具有自适应控制供油系统的液体静压轴承[J];机床与液压;1989年04期

9 胡惜时;;外间隙节流腔内孔式回油液体静压轴承[J];机床与液压;1980年06期

10 李梦阳;陈金明;胡秋;;基于耦合传热的圆锥液体静压轴承热态性能分析[J];机械研究与应用;2014年03期

相关会议论文 前4条

1 丁叙生;;有周向回油槽液体静压轴承的优化设计[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2000年

2 姜丽;;液体静压轴承的安装调试[A];中国机械工程学会摩擦学分会润滑技术专业委员会第七届学术年会论文集[C];2000年

3 梁春棠;;沟槽节流液体静压轴承优化设计[A];摩擦学第四届全国学术交流会论文集（第一册）[C];1987年

4 陈国源;何洁;罗健;;腔内孔式回油液体静压轴承回转性能(动压效应)的研究[A];第二次全国摩擦磨损润滑学术会议论文集[C];1979年

相关博士学位论文 前1条

1 佐晓波;超精密机床自补偿液体静压轴承设计与特性研究[D];国防科学技术大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 魏棵榕;双锥液体静压轴承的设计与性能分析[D];广东工业大学;2019年

2 魏振兴;基于固定节流的液体静压轴承静态性能研究[D];重庆大学;2015年

3 杨忠君;基于MATLAB Web Server的液体静压轴承和导轨的远程设计系统[D];哈尔滨工业大学;2006年

4 李梦阳;圆锥液体静压轴承热态性能研究[D];中国工程物理研究院;2014年

5 姜洪滨;直线振动台上液体静压轴承的优化设计及实验研究[D];辽宁科技大学;2006年

6 喻阳春;液体静压轴承试验台设计及油膜承载性能分析[D];华中科技大学;2014年

7 余顺;数控凸轮加工成型、质量控制及其机床设计关键理论研究[D];武汉理工大学;2006年

8 张琰;涡轮泵静压轴承的动力特性分析及结构优化[D];哈尔滨工业大学;2007年

9 赵春明;大功率高精密硬车削液体静压电主轴热态特性研究及流—固耦合分析[D];广东工业大学;2014年

10 符马力;研磨机液体静压转台倾斜轴系承载特性研究[D];湖南大学;2014年

本文编号：2701517