[发明专利]径向静压轴承径向回转精度评价方法及系统

说明书

本发明一种径向静压轴承径向回转精度评价方法，首先分析出影响径向静压轴承的主要几何误差，然后根据径向静压轴承的几何误差和空间位置关系建立油膜间隙函数，再联立封油面的雷诺方程、油垫压力边界条件、流量连续条件、转轴的动力学方程建立径向静压轴承的误差模型，求解模型得到径向静压轴承的偏心率和偏位角，根据偏心率和偏位角计算出径向静压轴承在笛卡尔坐标系下的旋转轴的轴心轨迹，以轴心轨迹的最小外接圆的直接作为径向静压轴承的径向回转精度，从而可以得到径向静压轴承的几何误差与径向回转误差之间的映射关系，将回转精度进行量化，实现客观评价，从而为径向静压轴承的设计提供理论指导。

技术领域

本发明涉及径向静压轴承误差领域，具体为径向静压轴承径向回转精度评价方法及系统。

背景技术

液体静压轴承是靠外部供给压力油，在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作，所以没有磨损，使用寿命长，起动功率小，在极低的速度下也能应用。具有回转精度高、刚性较高、转动平稳、无振动的特点，广泛用于超精密机床，保证了超精密机床的回转轴具有高刚度和回转精度。通过合理的设计，径向静压轴承易于达到1000N/μm以上的油膜刚度。但径向静压轴承的精度设计和能达到的精度水平主要依靠经验，没有定量的径向静压轴承的精度评价方法，不利于提高油静压主轴的回转精度。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种径向静压轴承径向回转精度评价方法及系统，设计合理，精度高，实现径向回转精度的量化评价。

本发明是通过以下技术方案来实现：

径向静压轴承径向回转精度评价方法，包括，

选取影响径向静压轴承径向回转精度的几何误差；

根据径向静压轴承的几何误差和空间位置关系建立油膜间隙函数；

根据径向静压轴承的设计参数建立径向静压轴承封油面的雷诺方程、流量连续方程和回转轴的动力学平衡方程；

联立上述油膜间隙函数、封油面的雷诺方程、流量连续方程和动力学方程得到径向静压轴承的误差模型，求解得到偏心率和偏位角；

根据偏心率和偏位角，计算得到径向静压轴承在笛卡尔坐标系下的旋转轴的轴心轨迹，以轴心轨迹的最小外接圆的直径作为径向轴承的径向回转精度，进行回转精度的定量评价。

优选的，所述选取影响径向静压轴承径向回转精度的几何误差，包括轴和轴瓦的形状误差，轴和轴瓦的形状误差为椭圆误差。

进一步，所述根据径向静压轴承的几何误差和空间位置关系建立油膜间隙函数，具体如下式，

h(θ)＝R(θ)-r(θ)+ecosθ；

ε＝e/h_o；

其中，θ为轴旋转角度，偏心线所在位置为0°，顺时针方向为正；e为轴承的偏心值；R(θ)和r(θ)分别为考虑轴和轴瓦的形状误差为椭圆误差时，径向静压轴承的轴和轴瓦在以各自中心为原点的极坐标；ε为轴的偏心率，h₀为径向静压轴承的设计油膜厚度，h₀＝R-r，R为轴瓦的名义半径，r为轴的名义半径。

优选的，所述根据径向静压轴承的设计参数建立径向静压轴承封油面的雷诺方程，具体如下，

其中：r为轴的名义半径；h为油膜间隙；ω为轴的角速度；θ为轴旋转角度，偏心线所在位置为0°，顺时针方向为正；为偏位角；e为轴承的偏心值；p为径向静压轴承封油面上的压力分布；ρ为润滑油密度；η为润滑油动力粘度。

优选的，所述根据径向静压轴承的设计参数建立径向静压轴承的流量连续方程具体如下，