Динамические свойства гидростатических опорных систем технологического оборудования и средства их коррекции

• Автор: Привалов, Василий Валерьевич
• Шифр специальности: 01.02.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 92 с. : ил.

Оглавление
1. Введение
2. Математическая модель и методы анализа динамики разомкнутых гидростатических опорных систем (напр ав ляю щих)
2.1. Вывод уравнений нестационарных механико-гидравлических процессов в разомкнутой гидростатической опоре
2.2. Нестационарные процессы при приложении ступенчатой нагрузки.
3. Параметрическая оценка средств коррекции динамического качества разомкнутой гидростатической опоры
3.1. Влияние ширины перемычки опоры и присоединенного объема жидкости на границу апериодичности
3.2. Влияние дополнительных корректирующих ЦС цепей
4. Вынужденные колебания в разомкнутой гидростатической опорной системе
5. Динамическая модель шпиндельного узла на
гидростатическом подшипнике (ГСП)
5.1. Построение статической характеристики ГСП с учетом кривизны
поверхности вкладыша и вращения шипа
5.2. Сведение расчетной схемы ГСП к модели плоской замкнутой гидростатической опоры (ГСО)
5.3. Нестационарные колебания при приложении ступенчатой нагрузки
6. Оценка корректирующих возможностей ГСП

6.1. Влияние ширины перемычки и присоединенного объема жидкости
6.2. Влияние корректирующих 11С-цепей
7. Вынужденные колебания шпиндельного узла на ГСП
8. Заключение
9. Список литературы

1. Введение
Одним из наиболее эффективных средств на пути совершенствования технологического оборудования является улучшение динамического качества конструкции отдельных узлов, в частности, опорных систем - направляющих подвижных узлов и подшипников.
Направляющие являются опорами, обеспечивающими требуемое взаиморасположение и возможность относительных перемещений узлов, несущих инструмент и заготовку. Конструкции направляющих подвижных узлов современных станков отличаются большим разнообразием. Требования к направляющим определяются общими тенденциями повышения производительности и точности обработки, основными из которых являются точность перемещения подвижного узла (Г1У) по заданной траектории; плавность перемещения, особенно на малых подачах; высокая жесткость и демпфирующая способность; износостойкость и долговечность; простота изготовления.
В современных станках применяют направляющие с различными видами соединения между подвижным и неподвижным узлами: непосредственного трения скольжения различных пар материалов, трения качения, жидкостного, газового и комбинированного трения [28].
Направляющие трения скольжения по сравнению с направляющими качения имеют больший коэффициент трения и пониженную износостойкость, особенно при неизбежном попадании в стык сопряженных направляющих поверхностей продуктов обработки.
Широкое применение направляющих качения ограничивается наличием таких существенных недостатков, как сложность обеспечения требуемого режима настройки (натяга), нестабильность настройки из-за износа тел качения и погрешностей базовых деталей, низкая демпфирующая способность, высокая стоимость направляющих.
Всех указанных недостатков лишены гидростатические направляющие -направляющие жидкостного трения, в которых наличие масляного слоя между сопрягаемыми подвижным и неподвижным узлами обеспечивается системой регулирования подачи масла под давлением.
По характеру восприятия нагрузки гидростатические направляющие делятся на две группы: незамкнутые, предназначенные воспринимать прижимающие нагрузки, и замкнутые направляющие, способные выдерживать значительные опрокидывающие моменты, а также разные виды нагрузки (например, знакопеременные), и обладающие повышенной жесткостью.
Гидростатические направляющие характеризуются также способом подачи смазочной жидкости в опоры. Наиболее часто применяются следующие системы управления масляным слоем (зазором) в направляющих: система питания типа «насос-карман», дроссельная система и системы, оснащенные автоматическими регуляторами. Однако система с дросселями имеет наибольшее распространение вследствие своей простоты и надежности. Ее применяют как для незамкнутых, так и для замкнутых направляющих.
Одним из важнейших элементов любого MPC является шпиндельный узел (ШУ). Улучшение качества конструкций ШУ неразрывно связано с совершенствованием шпиндельных опор - гидродинамических, гидростатических, аэрогидродинамических подшипников и подшипников качения. Тенденция к расширению диапазонов воспринимаемых нагрузок и частот вращения ШУ, связанная с переходом к созданию гибких производственных систем и необходимостью полной реализации возможностей современных режущих инструментов, порождает
Обозначим через Та = 1ТаСа - постоянную времени гидравлического ЯС-звена. Тогда уравнения (3.10) в безразмерных переменных примут вид
ёп У = -ЬіУ -8пК1 + х)3 (1 + у) -1] -ёп х-
(3.11)
ТаЧа+Ча = ё31СаУ
Рассмотрим уравнения, линеаризованные относительно положения равновесия (хст, уст> qcт, х = 0), соответствующего нагрузке 1.
Раскладывая, как и ранее, нелинейные функции в (3.11) в ряды Тейлора, удерживая в них линейные слагаемые и учитывая уравнения статики(3.12), придем к системе уравнений в вариациях:
От уравнений (3.13) можно далее перейти к уравнениям с безразмерным временем та = <в01:, где ю0 - частота свободных колебаний линейной системы при весовой нагрузке подвижного узла.
Уравнения с безразмерным временем будут иметь тог же вид, что и (3.13), если в них произвести замену:
Пусть
х(і) = хет +ад , у(Ф = уст + ц(1) , ч(г) = Чи- + уО)
Уравнения статики имеют вид:
' 'Ь1у„ -ЕпЮ+ОО + УМЬёиЧсг = 0 Чет
(3.12)
/1 3- К "
(і-к)+-—її 1-к
(3.13)
ТаЧа = Ч а +8з1Са'П