CN111503153B - 一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法 - Google Patents

一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法，包括以下步骤：通过定性分析法获取静压滑动轴承运行时的压力损失影响参数；根据压力损失影响参数计算静压滑动轴承油膜压力损失值并建立静压滑动轴承油膜压力损失模型；根据静压滑动轴承油膜压力损失模型对静压滑动轴承油膜进行压力补偿。本发明通过对静压滑动轴承油膜压力损失理论计算的方法，对静压滑动轴承油膜进行压力补偿，预防润滑失效并提高静压滑动轴承运行精度。

Description

一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法
技术领域
本发明属于数控加工设备控制技术领域，具体涉及一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法。
背景技术
滑动轴承因承载能力强、旋转精度高、吸振性好等优点，在现代工业中应用十分广泛。流体膜滑动轴承是最常用的滑动轴承之一，其工作原理是通过润滑油油膜将滑动表面分开不发生直接接触，可以减小零件的摩擦损失和表面磨损。
静压滑动轴承作为大型加工设备的重要组成部分，在连续运行时极易发生油膜压力损失的现象，压力损失会使支承油膜变薄，当油膜薄到一定程度时会使静压油垫发生局部干摩擦，导致润滑功能失效，严重时会损坏静压滑动轴承，影响静压滑动轴承的运行精度。
发明内容
本发明针对现有技术中的不足，提供一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法，可以预防润滑失效并提高静压滑动轴承运行精度。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法，包括以下步骤：
通过定性分析法获取静压滑动轴承运行时的压力损失影响参数；
根据压力损失影响参数计算静压滑动轴承油膜压力损失值并建立静压滑动轴承油膜压力损失模型；
根据静压滑动轴承油膜压力损失模型对静压滑动轴承油膜进行压力补偿。
为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
进一步地，上述压力损失影响参数包括油液温度和静压推力轴承转速。
进一步地，上述根据压力损失影响参数计算静压滑动轴承油膜压力损失值具体包括以下步骤：
计算油液温度升高引起的压力损失△P1，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000011
其中，Q为供油流量，μ0为油液初始动力粘度，μt为温度升高到t时油液动力粘度，h为膜厚，Cd为油垫结构参数，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000021
ld为油垫长度，bd为油垫宽度，lf为油垫长度方向封油边尺寸，bf为油垫宽度方向封油边尺寸
计算静压推力轴承转速变化引起的压力损失△P2，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000022
其中，Qω为离心力引起的惯性流量；
计算静压滑动轴承油膜压力损失值△P，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000023
进一步地，上述对静压滑动轴承油膜进行压力补偿的方法包括补偿流量和/或设置压力补偿系统。
本发明的有益效果是：
本发明提供的静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法通过定性分析法对压力损失的影响因素进行详细的理论分析，获得了静压滑动轴承运行时的压力损失影响参数；然后根据计算流体力学、静压支承技术理论，得出静压滑动轴承油膜压力损失值并建立静压滑动轴承油膜压力损失模型，通过对静压滑动轴承油膜压力损失理论计算的方法，对静压滑动轴承油膜进行压力补偿，预防润滑失效并提高静压滑动轴承运行精度。
附图说明
图1为本发明的方法流程示意图。
图2为本发明的静压滑动轴承结构示意图。
图3为本发明的转速引起的静压损失率曲线示意图。
图4为本发明的温度引起的静压损失率曲线示意图。
图中：1-油箱；2-回油管路；3-底座；4-镜板；5-回油槽；6-转台；7-封油边；8-进油口；9-供油管路；10-油泵。
具体实施方式
现在结合附图1-4对本发明作进一步详细的说明。
如图2所示，在本发明的其中一个实施例中，以双矩形腔静压滑动轴承为研究对象,对压力损失的影响因素进行详细的理论分析。静压滑动轴承由油泵5通过进油口8向油腔2中供油一定压力的润滑油，由于油腔与外界大气压的压力差，润滑油经封油边3与镜板的缝隙流出，通过回油油路6返回到邮箱。工作时，润滑油的流动包括油腔与外界大气压的压力差引起的压差流动、镜板1与工作转台7一起旋转带动润滑油引起的周向回转即称作剪切流动，转台7旋转离心力引起润滑油沿径向流动即称作惯性流动。
如图1所示，在本发明的其中一个实施例中，一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法，包括以下步骤：
步骤一：通过定性分析法获取静压滑动轴承运行时的压力损失影响参数；
在本发明的其中一个实施例中，通过定性分析法对压力损失的影响因素进行详细的理论分析，可以得到静压滑动轴承运行时的压力损失主要因素为受温度升高引起压力损失和甩油流量增加引起流量损失两部分，其中，在连续运行时由于油膜剪切摩擦造成的温升、转台转动工作台离心力造成的压力损失会使支承油膜变薄，转速升高引起甩油流量增加将产生压力损失，而转速升高也会促使温度升高；温度升高，润滑油的μt值降低，μ0-μt的差值增大促使压力损失变大。因此，及时并准确的对静压滑动轴承的油膜进行压力补偿是非常有必要的。
步骤二：根据计算流体力学、静压支承技术理论，得出静压滑动轴承油膜压力损失值并建立静压滑动轴承油膜压力损失模型；
在本发明的其中一个实施例中，根据压力损失影响参数计算静压滑动轴承油膜压力损失值具体包括以下步骤：
计算油液温度升高引起的压力损失△P1，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000031
其中，Q为供油流量，μ0为油液初始动力粘度，μt为温度升高到t时油液动力粘度，h为膜厚，Cd为油垫结构参数，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000041
ld为油垫长度，bd为油垫宽度，lf为油垫长度方向封油边尺寸，bf为油垫宽度方向封油边尺寸
计算静压推力轴承转速变化引起的压力损失△P2，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000042
其中，Qω为离心力引起的惯性流量；
计算静压滑动轴承油膜压力损失值△P，计算公式为：
Figure BDA0002460073400000043
在本实施例中，通过计算得出了静压滑动轴承油膜压力损失值△P，即可根据上述的计算公式建立静压滑动轴承油膜压力损失模型，得出不同工况下静压滑动轴承油膜压力损失值△P，获得不同温升及转台速度下的压力损失率，其中，定义压力损失值与理论供油压力的比值为压力损失率。通过建立该静压滑动轴承油膜压力损失模型，为静压滑动轴承油膜的压力补偿提供了切实的理论依据。
步骤三：根据静压滑动轴承油膜压力损失模型对静压滑动轴承油膜进行压力补偿。
在本实施例中，压力补偿的方法可以是补偿流量也可以是增加设置压力补偿系统，对油膜压力直接进行补偿。
如图3和图4所示，在本发明的其中一个实施例中，选用一种直径3.5米的静压滑动轴承对静压滑动轴承压力损失率随温度和转速的变化规律进行验证，确定了引起静压滑动轴承油膜压力损失的主要因素为受温度升高引起压力损失和甩油流量增加引起流量损失两部分，推导出静压滑动轴承油膜压力损失计算公式。其中，该轴承最大压力损失可达总压的45％左右，其中温度引起的压力损失率达33％，说明温升引起的液压油粘度下降是造成压力损失的主要原因。
本发明的有益效果：
本发明提供的静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法通过定性分析法对压力损失的影响因素进行详细的理论分析，获得了静压滑动轴承运行时的压力损失影响参数；然后根据计算流体力学、静压支承技术理论，得出静压滑动轴承油膜压力损失值并建立静压滑动轴承油膜压力损失模型，通过对静压滑动轴承油膜压力损失理论计算的方法，对静压滑动轴承油膜进行压力补偿，预防润滑失效并提高静压滑动轴承运行精度。
需要注意的是，发明中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
以上仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，应视为本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过定性分析法获取静压滑动轴承运行时的压力损失影响参数；
根据压力损失影响参数计算静压滑动轴承油膜压力损失值并建立静压滑动轴承油膜压力损失模型；
根据静压滑动轴承油膜压力损失模型对静压滑动轴承油膜进行压力补偿；
所述压力损失影响参数包括油液温度和静压推力轴承转速；
所述根据压力损失影响参数计算静压滑动轴承油膜压力损失值具体包括以下步骤：
计算油液温度升高引起的压力损失ΔP1，计算公式为：
Figure FDA0003045411860000011
其中，Q为供油流量，μ0为油液初始动力粘度，μt为温度升高到t时油液动力粘度，h为膜厚，Cd为油垫结构参数，计算公式为：
Figure FDA0003045411860000012
ld为油垫长度，bd为油垫宽度，lf为油垫长度方向封油边尺寸，bf为油垫宽度方向封油边尺寸；
计算静压推力轴承转速变化引起的压力损失ΔP2，计算公式为：
Figure FDA0003045411860000013
其中，Qω为离心力引起的惯性流量；
计算静压滑动轴承油膜压力损失值ΔP，计算公式为：
Figure FDA0003045411860000014
2.根据权利要求1所述的静压滑动轴承油膜压力损失补偿方法，其特征在于，所述对静压滑动轴承油膜进行压力补偿的方法包括补偿流量和/或设置压力补偿系统。
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