论文部分内容阅读
静压导轨以其高精度、高刚度、低磨损、使用寿命长等技术优势,广泛应用于数控机床领域。静压导轨是数控滚齿机回转工作台的关键部件之一,其性能的优劣直接影响到整台机床运行的可靠性、寿命和经济指标。随着现代工业的发展,对数控滚齿机的高精度、高速化要求越来越高,静压导轨技术的重要性逐年加强。定量供油闭式静压导轨以其能承受力矩和较强的自适应能力,在数控回转工作台中得到了广泛应用。静压导轨的承载能力、刚度等工作性能主要取决于导轨油膜厚度。现有的定量供油闭式静压导轨在工作过程中,油膜厚度在外载荷作用下稳定性较差,影响了静压导轨的承载能力和油膜刚度。在定量供油系统中,如果不考虑油温对粘度的影响,静压导轨的力学性能主要与导轨油腔的结构和供油流量有关。首先,本文以流体力学、润滑理论以及静压支承原理为基础,推导了闭式静压导轨分别承受重载和力矩时的有效承载面积、油膜厚度、流量、压力、承载能力、油膜刚度等力学性能方程。基于以上方程,本文分别从导轨油腔的结构和供油流量两个方面进行了深入的理论研究。在导轨油腔结构方面,研究了静压导轨分别承受重载和力矩时,导轨油腔有效承载面积,副、主导轨油腔有效承载面积比对静压导轨油膜厚度、承载能力、油膜刚度的影响,并得出了合理的取值范围,为设计人员合理设计导轨结构参数提供参考。在供油流量研究方面,由于供油流量恒定,静压导轨承受外载荷时,必然引起油腔压力和油膜厚度的变化。为确保油膜厚度始终为设计油膜厚度,使油膜刚度趋于无穷大,本文提出了由控制器、伺服电机、液压泵、闭式静压导轨构成的适应外载荷而调节供油流量的油膜厚度控制方案,并对该方案的控制原理进行了理论计算。为了对该控制系统进一步深入分析,在Matlab/Simulink环境下建立了油膜厚度控制系统的仿真模型,设计了PID控制器,并完成了仿真。将仿真结果与无控制方式时的试验测试结果进行对比,结果表明,在控制系统的作用下油膜厚度几乎保持为设计油膜厚度,油膜稳定性得到了大幅度提高。基于本文的研究成果,油膜厚度随着载荷的变化而呈现不稳定变化的问题得到了有效的解决,提高了静压导轨的承载能力和刚度,证明了本文研究的价值。