CN110069871A - 静压回转工作台偏载承载力计算方法 - Google Patents

静压回转工作台偏载承载力计算方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110069871A
CN110069871A CN201910348320.9A CN201910348320A CN110069871A CN 110069871 A CN110069871 A CN 110069871A CN 201910348320 A CN201910348320 A CN 201910348320A CN 110069871 A CN110069871 A CN 110069871A
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil pocket
bearing capacity
unbalance loading
pressure
oil
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201910348320.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110069871B (zh
Inventor
于晓东
伍广鹏
王宇
周文凯
毕宏伟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Qiqihar No1 Machine Tool Works Co ltd
Original Assignee
Harbin University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Harbin University of Science and Technology filed Critical Harbin University of Science and Technology
Priority to CN201910348320.9A priority Critical patent/CN110069871B/zh
Publication of CN110069871A publication Critical patent/CN110069871A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110069871B publication Critical patent/CN110069871B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F30/00—Computer-aided design [CAD]
    • G06F30/20—Design optimisation, verification or simulation
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F2119/00—Details relating to the type or aim of the analysis or the optimisation
    • G06F2119/06—Power analysis or power optimisation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Evolutionary Computation (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Magnetic Bearings And Hydrostatic Bearings (AREA)

Abstract

一种静压回转工作台偏载承载力计算方法，静压支承工作时受工件形状不规则、装夹位置以及切削力等影响，工件质心不在工作台中心或承受偏载。根据力的平移定理，可分解为一个轴向力和一个倾覆力偶矩。如果仅有轴向力，则工作台向油垫平移不发生偏转，此时油膜厚度为，对应的油腔压力为，在偏载力矩作用下工作台发生倾斜，进而改变各油腔压力和承载力分布情况。以十二油垫双矩形油腔为模型，给出静压回转工作台偏载承载力计算方法，得到准确的油腔压力。

Description

静压回转工作台偏载承载力计算方法
技术领域
本发明涉及一种静压回转工作台偏载承载力计算方法，尤其涉及一种双矩形腔静压回转工作台偏载承载力计算方法。
背景技术
由于液体静压回转工作台具有功耗低，寿命长，运行稳定，精度高等一些列优点，已成为大型数控装备的核心部件。近年来随着科学技术的不断进步，对于机床加工精度、加工尺寸、加工速度以及承载能力等方面都提出了越来越高的要求。回转工作台在理想的工作状态下，工件的质心应当在回转工作台的中心而施加中心载荷，但在实际运行中，有时受工件的形状及装夹位置限制的影响，工件质心可能不在回转工作台的中心，并且这是不可避免的，故工作台会受到偏载而发生倾斜，工作台发生倾斜轻则会降低工件加工质量，重则会导致油膜局部厚度变薄，甚至发生干摩擦，使静压推力轴承失效。针对此难题，以十二油垫双矩形油腔静压回转工作台为研究对象，获得一种偏载承载力计算方法。
发明内容
一种静压回转工作台偏载承载力计算方法，轴承工作时由于工件形状不规则和装夹位置以及切削力等原因，使得工件质心不在工作台中心，进而使工作台承受偏载，根据力的平移定理，可分解为一个轴向力G和一个倾覆力偶矩M＝Gle。如果仅有轴向力G，则工作台向油垫平移不发生偏转，此时油膜厚度为h0，对应的油腔压力为p0，在倾覆力偶矩M的作用下使得工作台发生偏转，进而也改变了各油腔压力和承载力的分布情况。故现在对油腔压力分成两个部分来进行考虑：一、只承受轴向力时的情况，二、只承受力偶矩时的情况，然后将两种情况的油腔压力进行叠加，才可获得偏载后各油腔真实压力和油膜厚度。
基于流体动力学、润滑理论、静压技术和摩擦学理论等知识推导出了一种静压回转工作台偏载力计算方法。为静压推力轴承实现高速重载奠定了技术基础，为静压推力轴承承载能力优化提供重要参考依据。应用该方法计算的静压回转工作台承载能力更加准确，有效避免干摩擦的发生。
附图说明
图1是单油腔压力分布图。
图2是导轨受偏载示意图。
图3计算方法调用流程图。
具体实施方式
可以通过以下技术方案来实现，
轴承工作时由于工件形状不规则和装夹位置以及切削力等原因，使得工件质心不在工作台中心，进而使工作台承受偏载，根据力的平移定理，可分解为一个轴向力G和一个倾覆力偶矩M＝Gle。如果仅有轴向力G，则工作台向油垫平移不发生偏转，此时油膜厚度为h0，对应的油腔压力为p0，在倾覆力偶矩M的作用下使得工作台发生偏转，进而也改变了各油腔压力和承载力的分布情况。故现在的油腔压力应该是只承受轴向力时的油腔压力与倾覆力偶矩对油腔造成的偏载压力的叠加。
一个油垫中包括两个油腔，中心加载时只受轴向力，由于它们承载性能相同，故这里只需计算出一个油腔的承载力即可，双矩形腔的承载力为单个油腔承载力的二倍。
当工作台被顶起后，液压油从封油边流出，工作台与油垫之间实现流体润滑并形成一定间隙，因为油腔深度远远大于这个间隙，故可以认为在油腔部分的液压油各点压力相同，封油边上压力向外逐渐减小直至为零，并且规律呈直线下降，如图1所示。
当油垫的尺寸已定，则油垫的承载能力与油腔压力关系为，
W0＝p0Ae
在轴承承受倾覆力偶矩的情况下，油腔压力计算应采用以下方法。
本文采用的是十二油垫双矩形腔静压支承，为简化计算，故在分析偏载时可将双矩形腔看成一个矩形腔。在倾覆力偶矩M的作用下，工作台转动了倾角ψ，各个油腔的压力也发生了变化，如图2所示。
油腔1的压力由下降到p1，而油腔7的压力则由p0上升到p7。以此类推，油腔2、油腔3、油腔11和油腔12的压力下降，而油腔5、油腔6、油腔8和油腔9的压力上升，油腔4和油腔10的压力认为不变，各油腔压力具体公式分别是：
p4＝p10＝p0
故各个油垫的承载能力分别为：
W4＝W10＝p0Ae
式中：εM为在倾覆力偶矩M作用位移最大处的位移率；eM为变化的位移；h0为初始位移。
具体承载能力计算流程如图3所示。

Claims (3)

1.确定工件重心不在中心时，油垫压力受到倾覆力矩影响，根据力的平移定理，可分解为一个轴向力G和一个倾覆力偶矩，如果仅有轴向力G，则工作台向油垫平移不发生偏转，此时油膜厚度为，对应的油腔压力为，在倾覆力偶矩M的作用下使得工作台发生偏转，进而也改变了各油腔压力和承载力的分布情况，进而提出一种偏载时各个油垫承载力计算方法。
2.对油腔压力分成两个部分来进行考虑：一、只承受轴向力时的情况，二、只承受力偶矩时的情况，然后将两种情况的油腔压力进行叠加，才可获得偏载后各油腔真实压力和油膜厚度。
3.以十二油垫双矩形油腔为例，经计算机模拟计算偏载力大小和偏载距离时各油垫承载力的大小，给出一种偏载时各个油垫承载力计算方法。
CN201910348320.9A 2019-04-26 2019-04-26 静压回转工作台偏载承载力计算方法 Active CN110069871B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910348320.9A CN110069871B (zh) 2019-04-26 2019-04-26 静压回转工作台偏载承载力计算方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201910348320.9A CN110069871B (zh) 2019-04-26 2019-04-26 静压回转工作台偏载承载力计算方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110069871A true CN110069871A (zh) 2019-07-30
CN110069871B CN110069871B (zh) 2022-11-04

Family

ID=67369280

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201910348320.9A Active CN110069871B (zh) 2019-04-26 2019-04-26 静压回转工作台偏载承载力计算方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110069871B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619013A (en) * 1970-02-16 1971-11-09 Giddings & Lewis Preloaded hydrostatic way-bearing
CN105005705A (zh) * 2015-07-31 2015-10-28 北京工业大学 一种改进的圆形静压油垫离心力计算方法
CN105069264A (zh) * 2015-09-08 2015-11-18 哈尔滨理工大学 双矩形腔静压推力轴承旋转速度与承载合理匹配方法
CN106649982A (zh) * 2016-11-08 2017-05-10 大连工业大学 风力发电机大锥角圆锥主轴承摩擦力矩计算方法
CN107061494A (zh) * 2016-11-09 2017-08-18 北京工业大学 一种用于非对称工件装夹的静压转台支撑垫铁布局方法
CN208584199U (zh) * 2018-07-27 2019-03-08 中铁工程装备集团盾构制造有限公司 一种落地镗床加工重型部件用回转工作台

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3619013A (en) * 1970-02-16 1971-11-09 Giddings & Lewis Preloaded hydrostatic way-bearing
CN105005705A (zh) * 2015-07-31 2015-10-28 北京工业大学 一种改进的圆形静压油垫离心力计算方法
CN105069264A (zh) * 2015-09-08 2015-11-18 哈尔滨理工大学 双矩形腔静压推力轴承旋转速度与承载合理匹配方法
CN106649982A (zh) * 2016-11-08 2017-05-10 大连工业大学 风力发电机大锥角圆锥主轴承摩擦力矩计算方法
CN107061494A (zh) * 2016-11-09 2017-08-18 北京工业大学 一种用于非对称工件装夹的静压转台支撑垫铁布局方法
CN208584199U (zh) * 2018-07-27 2019-03-08 中铁工程装备集团盾构制造有限公司 一种落地镗床加工重型部件用回转工作台

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
于晓东等: "静压支承摩擦副变形流热力耦合求解与实验", 《工程力学》 *
张宇等: "关于装备材料应力回转轴承压测试转台设计", 《计算机仿真》 *
杜永峰等: "双向地震激励下隔震结构抗倾覆特性的数值分析", 《计算机辅助工程》 *
苏展: "重型数控立式车床静压导轨的设计方法研究", 《中国优秀博硕士学位论文全文数据库(硕士)工程科技Ⅰ辑》 *
陈依锦等: "三维非轴对称旋压成形用旋轮组的结构设计", 《金属成形工艺》 *

Also Published As

Publication number Publication date
CN110069871B (zh) 2022-11-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Srinivasan Analysis of static and dynamic load on hydrostatic bearing with variable viscosity and pressure
Liu et al. Thermal and tilt effects on bearing characteristics of hydrostatic oil pad in rotary table
Shao et al. Effect of recess depth on lubrication performance of annular recess hydrostatic thrust bearing by constant rate flow
Yu et al. Influence of recess shape on comprehensive lubrication performance of high speed and heavy load hydrostatic thrust bearing
CN203432801U (zh) 静压气体止推轴承性能测试实验台
CN105135197B (zh) 双矩形腔静压推力轴承润滑性能预报方法
Crabtree et al. Pressure measurements for translating hydrostatic thrust bearings
CN110276136B (zh) 一种止推板、止推板设计方法及空气静压轴承
CN110069871A (zh) 静压回转工作台偏载承载力计算方法
Liu et al. Thermal simulation modeling of a hydrostatic machine feed platform
CN105069264B (zh) 双矩形腔静压推力轴承旋转速度与承载合理匹配方法
Zha et al. Effect of working position on vertical motion straightness of open hydrostatic guideways in grinding machine
Zha et al. A tolerance design method for hydrostatic guideways motion accuracy based on error averaging effect
CN105095536B (zh) 一种考虑表面形貌的静压油垫流场特性数值仿真方法
Cheng et al. Load-induced error identification of hydrostatic turntable and its influence on machining accuracy
Yu et al. Analysis of lubrication characteristics of dynamic-static pressure hybrid thrust bearing considering key factors under eccentric loads
CN105179481A (zh) 圆形腔静压支承可倾式油垫动静压匹配方法
CN108971528B (zh) 一种机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法及其装置
CN207155254U (zh) 一种双矩形腔静压垂直导轨支承油垫
Zhao et al. Oil pocket’s bearing capacity analysis of liquid hydrostatic worktable in Gantry Moving Milling Center
Lee et al. Numerical and experimental study on novel hydraulic pump concept
CN102607628B (zh) 一种基于空气静压轴承技术的大范围调倾调心工作台
Yu et al. Research on static characteristics of oil pad tiltable hydrostatic thrust bearing under eccentric load
Yu et al. Acquisition method for micro-gap oil film morphology of hydrostatic workbench having double rectangular cavities under working conditions of high-speed and heavy-load
Shao et al. Numerical calculation and analysis of dynamic pressure effect for heavy hydrostatic bearing disk with multiple oil pads

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20230815

Address after: No. 66 Xincheng Road, Longsha District, Qiqihar City, Heilongjiang Province, 161000

Patentee after: Qiqihar No.1 Machine Tool Works Co.,Ltd.

Address before: 150080 Harbin University of Science and Technology, Harbin Road, Nangang District, Heilongjiang, 52

Patentee before: HARBIN University OF SCIENCE AND TECHNOLOGY