一種靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差建模及計(jì)算方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)分析領(lǐng)域，設(shè)及一種雙圈油墊支承的靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差建模 與仿真計(jì)算方法，更具體是一種考慮了轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、加工輪廓誤差的靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差的建 模與仿真計(jì)算方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)（Hy化ostatic Rotary化ble)是用有壓力的流體使有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè) 表面分開(kāi)并借助流體靜壓來(lái)承載。由于運(yùn)動(dòng)副之間完全被油膜隔開(kāi)，運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力大 大減小，同時(shí)其承載能力、運(yùn)動(dòng)精度與壽命卻大大提高。正因?yàn)橐后w靜壓支承的諸多優(yōu)點(diǎn)， 所W它廣泛的應(yīng)用于重型機(jī)床并成為其關(guān)鍵部件之一。
[0003] 對(duì)于重型靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)，由于其尺寸較大，就目前現(xiàn)有的加工條件來(lái)說(shuō)，在重型靜壓轉(zhuǎn) 臺(tái)加工的過(guò)程中，轉(zhuǎn)臺(tái)的加工誤差是難W控制到較低水平的，所W其加工誤差對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn) 動(dòng)誤差的影響不能忽略。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)靜壓支承基礎(chǔ)理論及靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的一般設(shè)計(jì)方 法進(jìn)行了廣泛而深入的研究，但對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)加工誤差的研究并不充分，加工誤差及加工誤差對(duì) 運(yùn)動(dòng)誤差的影響，尚無(wú)完備的理論研究來(lái)分析。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差的建模方法及計(jì)算方法，用W分析 加工誤差對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的影響。該方法首先計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)支承油墊及預(yù)壓油墊的動(dòng)態(tài)承載力，然 后建立轉(zhuǎn)臺(tái)的整體動(dòng)力學(xué)模型，最后通過(guò)數(shù)值方法計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、加工輪廓誤差等主要參 數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的影響。
[0005] 本發(fā)明是采用W下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：
[0006] 1、忽略轉(zhuǎn)臺(tái)自身的變形，即近似認(rèn)為轉(zhuǎn)臺(tái)為剛體，同時(shí)考慮轉(zhuǎn)臺(tái)的加工輪廓誤差， 并將加工輪廓誤差擬合成函數(shù)，對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌面而言其表面的波動(dòng)波長(zhǎng)一般大于轉(zhuǎn)臺(tái)的 直徑。所化忽略轉(zhuǎn)臺(tái)傾角引起的油膜厚度不均勻?qū)τ蛪|承載能力的影響。
[0007] 2、基于雷諾方程的單油墊理論模型計(jì)算出預(yù)壓油墊及支承油墊在考慮加工輪廓 誤差時(shí)的壓力分布A.(/'，於)，A(/'，例及，之后對(duì)壓力分布進(jìn)行積分的到預(yù)壓油墊及 支承油墊的承載力Fy，。和F J;
[000引 3、轉(zhuǎn)臺(tái)在外載作用時(shí)其所有受力及力矩應(yīng)當(dāng)平衡，那么根據(jù)力平衡及力矩平衡原 則可W建立轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)力學(xué)平衡方程；
[0009] 4、考慮轉(zhuǎn)臺(tái)的加工輪廓誤差，通過(guò)各油墊油膜厚度之間的幾何關(guān)系確定各油膜厚 度及速度；
[0010] 5、轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)力學(xué)方程為二階非線(xiàn)性微分方程，根據(jù)數(shù)值分析的相關(guān)理論可W用龍 格庫(kù)塔法在matl油軟件中編寫(xiě)方程的求解程序最終得到方程的數(shù)值解，也就是求出轉(zhuǎn)臺(tái) 轉(zhuǎn)速、加工輪廓誤差等主要參數(shù)對(duì)轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差的影響。
[0011] 本發(fā)明的特點(diǎn)在于基于雷諾方程的單油墊理論模型，建立靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的動(dòng)力學(xué)模型 并用數(shù)值方法求解出求出轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、加工輪廓誤差等主要參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的影響，模型中 考慮了轉(zhuǎn)臺(tái)加工輪廓誤差的情況，也考慮了轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速的影響。
【發(fā)明內(nèi)容】
包括四部分。在第 一部分中計(jì)算出轉(zhuǎn)臺(tái)各油墊的承載力，在第二部分中，建立轉(zhuǎn)臺(tái)的平衡方程，在第=部分中 計(jì)算各油墊的油膜厚度，在第四部分中，采用Matlab軟件計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速、加工輪廓誤差等 主要參數(shù)對(duì)運(yùn)動(dòng)誤差的影響。最后通過(guò)實(shí)例論證本發(fā)明提出的模型。
[0012] 通過(guò)下面的描述并結(jié)合【附圖說(shuō)明】，本發(fā)明會(huì)更加清晰，【附圖說(shuō)明】用于解釋本發(fā)明 方法及實(shí)施例。
【附圖說(shuō)明】
[0013] 圖1靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖
[0014] 圖2液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)兩圈導(dǎo)軌輪廓加工誤差示意圖
[0015] 圖3液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)受力示意圖
[0016] 圖4支承油墊（圓形）簡(jiǎn)圖
[0017] 圖5預(yù)壓油墊（環(huán)形）簡(jiǎn)圖
[0018] 圖6轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差程序計(jì)算流程圖
[0019] 圖7本發(fā)明實(shí)例中轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的影響
[0020] 圖8本發(fā)明實(shí)例中轉(zhuǎn)臺(tái)內(nèi)外圈油墊處的波動(dòng)比值隨波長(zhǎng)的變化規(guī)律
【具體實(shí)施方式】
[0021] 本發(fā)明實(shí)施一種考慮加工輪廓誤差的靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)誤差建模及計(jì)算方法，下面結(jié) 合附圖，對(duì)本發(fā)明的實(shí)施進(jìn)行具體說(shuō)明。
[0022] 圖1為靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，轉(zhuǎn)臺(tái)由轉(zhuǎn)臺(tái)，基座，支承油墊，預(yù)壓油墊、徑向軸承組 成，其中支承油墊為雙圈圓形油墊，預(yù)壓油墊為環(huán)形預(yù)壓油墊，在轉(zhuǎn)臺(tái)的中屯、部位安裝有一 個(gè)徑向軸承。轉(zhuǎn)臺(tái)各油墊都由定量累供油，由于加工的原因轉(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌面會(huì)高低不平，用正 弦函數(shù)來(lái)等效描述轉(zhuǎn)臺(tái)導(dǎo)軌面的起伏。轉(zhuǎn)臺(tái)的自重為G，其中支承油墊的供油量為Q。，預(yù)壓 油墊的供油量為Qi，徑向油墊的供油量為〇2。
[0023] 圖2為液體靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)兩圈導(dǎo)軌輪廓加工誤差示意圖，內(nèi)外圈波長(zhǎng)呈放射狀，兩者 之比等于導(dǎo)軌半徑之比。
[0024] 步驟（1)，相關(guān)公式推導(dǎo)
[0025] 基于雷諾方程的單油墊理論模型，推導(dǎo)出轉(zhuǎn)臺(tái)支承油墊及預(yù)壓油墊承載力公式， 而后列出轉(zhuǎn)臺(tái)平衡方程。
[0026] 1、建立單油墊理論模型
[0027] 在單油墊內(nèi)，任意割取半徑為化，高度為化的微球體，定義該微區(qū)中屯、點(diǎn)坐標(biāo)為 (r，z)，在某一瞬時(shí)t時(shí)，過(guò)此微元體中屯、點(diǎn)的兩個(gè)分速分別為Uf、v,。P為油膜壓力，n為 粘度系數(shù)。根據(jù)量綱分析可W將極坐標(biāo)系下的連續(xù)性方程和N-S方程簡(jiǎn)化為：
[002引 丄曲叫+聲2 =日 … r dr dz [0029]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)的運(yùn)動(dòng)誤差的建模方法及計(jì)算方法，其特征在于：該方法包括下述流 程， 1) 忽略轉(zhuǎn)臺(tái)自身的變形，即近似認(rèn)為轉(zhuǎn)臺(tái)為剛體，同時(shí)考慮轉(zhuǎn)臺(tái)的加工輪廓誤差，并 將加工輪廓誤差擬合成函數(shù)，對(duì)于轉(zhuǎn)臺(tái)的導(dǎo)軌面而言其表面的波動(dòng)波長(zhǎng)一般大于轉(zhuǎn)臺(tái)的直 徑；所以忽略轉(zhuǎn)臺(tái)傾角引起的油膜厚度不均勻?qū)τ蛪|承載能力的影響； 2) 基于雷諾方程的單油墊理論模型計(jì)算出預(yù)壓油墊及支承