[发明专利]一种基于静压转台的油垫损伤程度的分析方法

说明书

本发明公开了一种基于静压转台的油垫损伤程度的分析方法，属于支承与润滑分析领域。针对实际工况中，静压转台上的油垫封油边处会受到一定程度的损伤且其损伤程度会随着静压转台工作时间的增长而增大，从而影响静压转台的承载性能以及工件的加工精度的问题。本发明方法首先将雷诺方程进行化简，求解得出油垫内压强分布。再通过有限差分法将雷诺方程近似离散为差分方程，进而应用高斯‑赛德尔迭代法求取出数值解。得出油垫损伤程度与转台斜率的关系以及油垫损伤程度与中心油垫油膜厚度的关系。最后针对静压转台油垫损伤问题，提出了一种分析油垫损伤程度的计算方法，从而对损坏油垫及时采取措施，以延长转台的使用寿命。

技术领域

本发明涉及一种基于静压转台的油垫损伤程度的分析计算方法，属于支承与润滑分析领域。

背景技术

静压油垫是组成静压转台的关键部件，由于长期大负载的影响，静压转台上的油垫会受到一定程度的损伤。在实际工况下油垫的损伤程度会随着静压转台工作时间的增长而增大，油垫损伤程度的增大将导致工件加工精度降低、转台承载性能降低等后果，当油垫损伤到一定程度时，将无法形成足够厚度的油膜，从而无法支撑起静压转台进行工作，使得静压转台上下台面发生研磨的现象，从而影响转台的使用寿命。因此，找到可以计算出油垫损伤程度的方法，有效延长转台的使用寿命变得尤为重要。

发明内容

本发明为解决上述关键问题，根据特定的静压转台模型的特点以及工作条件，对雷诺方程进行了适当的简化，求解出了油垫内流体的压强分布，通过有限差分法将雷诺方程近似离散为了差分方程，进而转变为代数方程组，应用高斯-赛德尔迭代法求取出数值解。针对静压转台油垫损伤问题，提出了一种分析油垫损伤程度的计算方法，从而对损坏油垫及时采取措施，以延长转台的使用寿命。

如图1所示，本发明采用的技术方案为一种基于静压转台的油垫损伤程度的分析方法，该方法包括以下步骤：

步骤A、通过对静压理论进行研究，根据实际工况，应用有限差分、数值分析等方法，建立静压转台的数学模型。通过对油垫的润滑机理进行分析，应用有限差分法对任意选取的油膜微元进行网格划分，将选取的单位微元放大，利用各个节点上的压力值，求解出各节点处的无量纲压力值。对静压转台中的参数进行变量的无量纲化：

其中：为无量纲长度；为无量纲宽度；r为长度向坐标量度；θ为宽度向坐标量度；R₀为静压转台油垫外半径；h为油膜厚度；为无量纲油膜厚度；h₀为初始油膜厚度；η为工作过程中润滑油的粘度；为无量纲压力；p为油液压强；q₀为静压油垫初始供油流量；q为工作过程中润滑油的流量；为工作过程中润滑油的流量的无量纲值；p₀为静压油垫油兜内压强；

步骤B、根据静压转台的数学模型近似表达出油膜的压力分布，进而得到油膜承载力与油膜厚度的关系，从而确定在工作过程中单个圆形油垫所形成的油膜厚度对应的油垫承载力的计算方法，公式如下：

其中：w为单个油垫在工作过程中形成的油膜的承载力；为单个油垫承载力的无量纲值。

步骤C、静压转台导轨上均布20个相同的油垫i，i＝1，2，…，20，导轨为半径R_d的圆环，其中相邻两个油垫与转台中心形成的夹角为a。将转台台面视为刚体，当转台油垫支撑力分布不均时，转台台面出现倾斜，又由于工件形状及工件装夹位置等因素的影响，静压转台会随着倾覆力矩的产生呈现出不同程度的倾斜。根据力的平移定理进行分析，转台所承受的力分解为一个轴向力W和一个倾覆力矩M。在倾覆力矩M的作用下，转台会发生倾斜状态，在此状态下各油垫油腔间载荷的分布情况将会发生改变。设转台与导轨上表面中心间距为H，转台倾斜角度为b。以静压转台的厚度方向对静压转台进行分析。从而确定倾斜状态下转台整体油垫承载力与油膜厚度间的关系的计算方法。