Улучшение характеристик гидростатических направляющих для металлорежущих станков на основе применения плавающих регуляторов активного нагнетания смазки

• Автор: Демин, Вадим Геннадьевич
• Шифр специальности: 05.02.02
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Красноярск
• Количество страниц: 149 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

Основные обозначения, используемые в работе

Введение
1. Актуальность применения и научная проблематика совершенствования гидростатических направляющих
1.1 Применение гидростатических шпиндельных опор и направляющих в металлорежущих станках

1.2. Основные тенденции совершенствования гидростатических направляющих

1.3. Методология исследования гидростатических направляющих

1.3.1. Математическое моделирование

1.3.2. Статические характеристики

1.3.3. Динамические характеристики

1.3.4. Многопараметрическая оптимизация

1.4. Целевые установки и основные задачи работы
2. Конструкции и нагрузочные характеристики гидростатических направляющих с встроенными плавающими регуляторами
2.1. Незамкнутые гидростатические направляющие
2.1.1. Конструктивные варианты
2.1.2. Математическое моделирование
2.1.3. Алгоритм и программа вычислений
2.1.4. Исследование нагрузочных характеристик
2.2. Замкнутые гидростатические направляющие
2.3. Комбинированные гидростатические направляющие
2.4. Основные выводы по результатам раздела
3. Энергетические и динамические характеристики незамкнутых гидростатических направляющих с плавающими регуляторами
3.1. Расчет и анализ энергетических характеристик

3.2. Многопараметрическая оптимизация характеристик
3.3. Расчет и анализ динамических характеристик
3.3.1. Алгоритм и программа расчета
3.3.2. Результаты исследования
3.4. Основные выводы по результатам раздела
4. Экспериментальная проверка результатов теоретического
исследования
4.1. Стенд для экспериментального исследования статических и динамических характеристик
4.2. Результаты экспериментального исследования
4.3. Основные выводы по результатам раздела
Заключение
Список использованных источников
ОСНОВНЫЕ ОБОЗНАЧЕНИЯ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ В РАБОТЕ
А,, и Ht - зазор в i -ой дросселирующий щели и его безразмерное значение;
Ар и Нр - дросселирующий зазор между регулятором и корпусом и его
безразмерное значение;
Кат и Дшт - суммарный дросселирующий зазор между регулятором и корпусом и его безразмерное значение;
е и е - эксцентриситет подвижной части и его безразмерное значение; ер и gp - эксцентриситет регулятора и его безразмерное значение;
/ и F - внешняя нагрузка и её безразмерное значение;
/ак> /щ> /pas и /ж> /щ » Раб ~ активный, адаптивный и рабочий диапазоны внешней нагрузки и их безразмерные значения;
кл, кп— податливости адаптивной и пассивной гидростатических опор;
/, и Ц — длина i -ой дросселирующей щели и ее безразмерное значения; т - масса подвижной части направляющей;
nqi> nv’ п-± и Nqi> К, Nz - насосные, фрикционные и суммарные
потери мощности и их безразмерные значения;
рА, рвр,, и Рл, Рв,
Янн Ао и Р/о ? Рво> » /о _ давлений смазки на стыках
дросселирующих щелей при отсутствии нагрузки и их безразмерные значения;
рЯ1, рК, и РИ1, Рю - начальное и конечное граничные давления г-ой дросселирующей щели и их безразмерные значения;
р( и Pt — функции давлений смазки в г -ой дросселирующей щели и их безразмерные значения;

Характер передаточной функции зависит от расположения ее нулей (корни числителя) и полюсов (корни знаменателя) на комплексной плоскости. Для их определения представим (1.14) в виде дробнорациональной функции
Ф ,(Л= +b,s + b2s +... + bN_ls nj а0 + + a2s2 +... + aNsN
Такое представление возможно, поскольку динамическая модель опоры не содержит звеньев чистого запаздывания и трансцендентных звеньев, а состоит лишь из типовых пропорциональных и дифференцирующих звеньев.
Для оценки качества передаточных функций применяют следующие корневые показатели [63].
Степень устойчивости Т| является мерой быстродействие опоры
г| = -maxRe{k} , (k = l,N) , (1-16)
где ,çk - корни характеристического уравнения системы (1.15)
a0+als + a2s1 +... + aNsN — 0 , (1-17)
то есть полюсы передаточных функций.
Исследования показывают, что коэффициенты характеристического уравнения достаточно быстро, хотя и не всегда монотонно убывают. Это позволяет для поиска корней sK эффективно использовать итерационный метод Ньютона, а за нулевое приближение принять корни усеченного до N=2 характеристического уравнения, которые находятся по формуле
*ko4«i±V)/(2a2), (£ = 1,2). (1.18)
Если значение г/ определяется действительным корнем, то самый длительный переходный процесс в опоре будет не колебательным и на 95% затухает за время tn = 3/т7 . Если 77 определяется парой комплексно сопряженных корней, то наиболее длительный переходный процесс будет колебательным и затухает за время tn < 3//7 [63].