重型立式车床静压支承油膜动静特性分析

发布时间：2020-08-12 18:24

【摘要】：重型立式数控车床作为大尺寸回转零件的主要加工设备,是重型制造行业的核心装备之一,而静压支承又是重型立式车床的核心部件。目前国内外学者对于静压支承的静态性能做了深入研究,其研究大多集中在结构优化、腔型研究、实验装置等方面,而对于静压支承的动态性能研究不多,因此针对静压支承运行中存在的问题,作者将对开式静压支承油膜的动态性能进行深入研究,揭示其过渡过程、动刚度的变化规律,并对比其静刚度特性。此研究将为静压支承研发、运行稳定性、加工精度等提供理论基础。主要工作如下:1.数学模型推导。利用平行平板间隙流量方程推导出单个扇形腔油垫油膜的流量、压力、承载力、刚度等静态特性数学模型;根据牛顿第二定律、静态特性数学模型、振动力学基本理论,推导出单个油垫油膜的动态特性数学模型。2.静态特性分析。使用MATLAB软件绘出静态特性曲线,分别得到理论设计状态时单个油垫的油膜承载力、油膜刚度与油膜厚度的关系曲线。使用CFX软件对油膜厚度为0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16mm的油膜压力场进行数值模拟计算,并以该模拟结果与理论结果对比分析;然后,又在油膜厚度为0.06mm,载荷分别为15、30、45、60、75、90、105、120、135、150t时对油膜压力场进行数值模拟计算,为理论分析、数值计算、实验验证研究三者对比提供数据依据。3.动态特性分析。使用MATLAB软件对初始油膜厚度为0.06mm、载荷为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0t时油膜的阶跃响应进行分析,得到不同阶跃载荷下的响应曲线、响应时间、油膜位移曲线,又分别分析了初始油膜厚度为0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16mm、载荷1t时的阶跃响应。对初始油膜厚度为0.06mm、载荷大小为0.1、0.4、0.7、1.0t的正弦载荷进行分析,得到不同正弦载荷下的响应曲线。同时对初始油膜厚度为0.06、0.08、0.10、0.12、0.14、0.16mm时的动刚度与频率的关系进行分析,得到两者关系曲线;利用公式变换,对动刚度、静刚度、阻尼率之间的关系进行分析,得到三者之间的关系曲线。
【学位授予单位】：哈尔滨理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TG519.1

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