加工误差对静压气浮主轴静动态性能的影响

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作者 李瑞瑞 李运堂 +3 位作者 王鹏峰 叶月亮 李孝禄 陈源 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2024年第4期650-659,共10页

为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对... 为了改善静压气浮主轴静动态性能,研究了非均匀分布变节流孔直径静压气浮主轴结构。基于有限差分和线性小扰动法分析节流孔直径和分布不均匀性对主轴承载能力的影响,研究了轴套存在周向或轴向加工误差(正弦波纹、矩形波纹和三角波纹)对主轴静动态性能的影响。结果表明:节流孔直径系数为0.9~0.95时,承载能力提升最明显;周向或轴向加工误差有助于提高主轴承载能力;矩形和三角形波纹提高新型主轴承载能力更显著;轴向矩形波纹、三角波纹更有助于提高主轴稳定性;随着加工误差幅值增大,主轴稳定性降低。 展开更多

关键词 静压气浮主轴 有限差分法 线性小扰动法 加工误差 静态性能 动态性能

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气浮主轴轴向闭式支承系统静特性数值分析

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作者 喻丽华 谢庆生 黄海松 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2014年第9期23-29,共7页

求解气体润滑问题的最大难点在于如何获得雷诺方程的精确解。为了提高气浮主轴轴向支承系统的设计精度,在建立小孔节流气体静压止推轴承润滑数学模型的基础上,运用有限元方法对雷诺方程进行离散化。基于MATLAB7.0工具平台,采用超松弛迭... 求解气体润滑问题的最大难点在于如何获得雷诺方程的精确解。为了提高气浮主轴轴向支承系统的设计精度,在建立小孔节流气体静压止推轴承润滑数学模型的基础上,运用有限元方法对雷诺方程进行离散化。基于MATLAB7.0工具平台,采用超松弛迭代法,开发求解气体静压止推轴承压力方程与静特性的数值仿真软件。以某气浮主轴轴向闭式支承系统静特性参数设计为例,通过数值仿真,获得单侧止推轴承润滑气膜的压力分布,及不同节流孔直径与不同供气压力下的静特性性能;以刚度最大为优化目标,确定该气浮主轴止推轴承的结构参数与操作参数,并由此获得闭式支承系统的静特性。 展开更多

关键词 气浮主轴 静压气体止推轴承 静态特性

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节流孔轴向布置方式对气浮主轴轴承特性的影响 被引量：2

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作者 张翰乾 雷群 程振涛 《润滑与密封》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期163-168,共6页

气浮主轴承载能力和刚度作为衡量气浮主轴性能的关键指标,受到节流方式的直接影响,而目前节流孔轴向布置方式对孔式节流静压气体轴承支承性能的影响尚缺乏深入研究。为研究节流孔轴向布置方式对静压气体轴承特性的影响,设计两排孔、中... 气浮主轴承载能力和刚度作为衡量气浮主轴性能的关键指标,受到节流方式的直接影响,而目前节流孔轴向布置方式对孔式节流静压气体轴承支承性能的影响尚缺乏深入研究。为研究节流孔轴向布置方式对静压气体轴承特性的影响,设计两排孔、中部排气式四排孔、中部不排气式四排孔3种典型的节流孔轴向布置方式,基于雷诺方程建立静压气体轴颈轴承气膜力数学模型,分析轴芯转速、节流孔轴向布置方式对轴承承载力与刚度的影响规律,并通过实验验证模型的准确性。结果表明:在低速阶段,中部排气式四排孔结构轴承的承载力和刚度最大,适合低速重载工况;在高速阶段,中部不排气式四排孔结构轴承的承载力和刚度最大,其动压效应提升明显,尤其是长径比较大的轴承,适合高速工况;双排孔轴承兼顾了以上2种优势,适合性能均衡应用工况。通过实验验证了模型的准确性,研究结果可指导静压气体轴承在不同应用需求中的选用与设计。 展开更多

关键词 气浮主轴 静压气体轴承 承载力 刚度 节流孔

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节流孔直径和分布对静压气浮主轴稳态性能的影响 被引量：2

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作者 马城辉 王鹏峰 +3 位作者 朱远哲 高翔 李孝禄 李运堂 《机床与液压》 北大核心 2023年第20期9-16,共8页

采用有限元法求解静压气浮主轴内气体流动雷诺方程,计算主轴承载能力、刚度和高度角等稳态性能,研究平均气膜厚度、偏心率、转速不同时直径系数(相邻节流孔直径比)和分布系数(相邻节流孔间隔比)对主轴稳态性能的影响。结果表明:直径系... 采用有限元法求解静压气浮主轴内气体流动雷诺方程,计算主轴承载能力、刚度和高度角等稳态性能,研究平均气膜厚度、偏心率、转速不同时直径系数(相邻节流孔直径比)和分布系数(相邻节流孔间隔比)对主轴稳态性能的影响。结果表明:直径系数减小或分布系数增大,承载能力和刚度增大而高度角减小;直径系数和分布系数不变,增大平均气膜厚度,承载能力和刚度减小,高度角先减小后增大;偏心率越大,承载能力越大,刚度越小;转速增加,高度角增大。较小的直径系数和较大的分布系数有利于提高主轴承载能力和刚度,降低高度角;较小的平均气膜厚度有利于提高主轴的承载能力和刚度,较大的偏心率主轴承载能力提高而刚度降低。 展开更多

关键词 静压气浮主轴 有限元法 直径系数 分布系数 稳态性能

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加工误差和形位误差对气浮主轴稳定性的影响 被引量：1

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作者 李运堂 廖佳文 +2 位作者 王鹏峰 李瑞瑞 李孝禄 《机床与液压》 北大核心 2023年第8期15-24,共10页

采用有限差分结合线性小扰动法研究静压气浮主轴加工误差(正弦波纹、矩形波纹、三角波纹)和形位误差对主轴临界惯性力和临界涡动比的影响。结果表明:随着偏心率增加,临界惯性力增大而临界涡动比减小;转速增大,临界惯性力增大,临界涡动... 采用有限差分结合线性小扰动法研究静压气浮主轴加工误差(正弦波纹、矩形波纹、三角波纹)和形位误差对主轴临界惯性力和临界涡动比的影响。结果表明:随着偏心率增加,临界惯性力增大而临界涡动比减小;转速增大,临界惯性力增大,临界涡动比增大到极值后略微减小,小偏心率和高转速有利于提高主轴稳定性;正弦波纹提高主轴稳定性最显著,矩形波纹次之,三角波纹导致主轴稳定性降低;加工误差周期越小,主轴稳定性越好;误差周期较大时,波纹幅值增大,主轴稳定性下降;误差周期较小时,波纹幅值对主轴稳定性的影响可以忽略不计;形位误差导致主轴稳定性降低,x、y方向同时存在形位误差对主轴稳定性的影响大于x或y单一方向形位误差。 展开更多

关键词 静压气浮主轴 加工误差 形位误差 有限差分法

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基于主动磁力预加载的气浮主轴止推刚度提升方法研究

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作者 宋龙海 姜忠 +3 位作者 胡涛 罗一 段方 余家欣 《组合机床与自动化加工技术》 2025年第8期37-42,共6页

气浮主轴的止推刚度是制约工件磨削效率和加工精度的关键因素。针对现有气浮主轴止推刚度不足导致工件磨削效率低且加工精度差的问题,提出基于主动磁力预加载的气浮主轴止推刚度提升方法。基于有限体积法对气浮主轴的止推气膜进行流体... 气浮主轴的止推刚度是制约工件磨削效率和加工精度的关键因素。针对现有气浮主轴止推刚度不足导致工件磨削效率低且加工精度差的问题,提出基于主动磁力预加载的气浮主轴止推刚度提升方法。基于有限体积法对气浮主轴的止推气膜进行流体力学仿真分析,得到止推气膜压力分布、承载力和止推刚度的变化规律。分析磁力预加载对止推刚度提升的作用机理,提出主动磁力预加载方法,通过电磁仿真分析探究磁预载力的变化规律并对主动磁力预加载方法进行了改进优化。研究结果表明,改变磁力的重要参数之一的气隙间距无法有效提升气浮主轴的止推刚度,而电流强度是磁力预加载方法中可显著提升气浮主轴的止推刚度的关键变量。采用主动磁预载方法可以将气浮主轴的止推刚度提升15.32%;采用改进型磁预载方法可以将气浮主轴的止推刚度提升28.53%且减轻了定子磁化现象。 展开更多

关键词 主动磁力预加载 预载力 气浮主轴 止推刚度 数值仿真

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应用气浮涡轮主轴的微小孔钻削试验研究 被引量：1

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作者 尹韶辉 张振 +3 位作者 胡天 毛鹏程 陈逢军 张屹 《湖南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第8期1-7,共7页

为验证气浮涡轮主轴的加工性能,并优化工艺条件来提高钻孔质量,应用小型气浮涡轮主轴在镁合金AZ31B板材上进行?0.5mm微小孔钻削试验.通过全因子试验设计,考察了转速和进给速度对微小孔出口处毛刺高度、入口处孔径偏差及圆度误差的影响,... 为验证气浮涡轮主轴的加工性能,并优化工艺条件来提高钻孔质量,应用小型气浮涡轮主轴在镁合金AZ31B板材上进行?0.5mm微小孔钻削试验.通过全因子试验设计,考察了转速和进给速度对微小孔出口处毛刺高度、入口处孔径偏差及圆度误差的影响,其中孔径偏差和圆度误差采用图像处理结合最小二乘法计算获得.对试验结果进行分析,并对工艺参数进行了综合优化.结果表明:空气主轴的加工性能良好,且当转速为20 000r/min,进给速度为0.4mm/s时,微小孔钻削的综合质量最好. 展开更多

关键词 微小孔钻削 气浮涡轮主轴 图像处理 最小二乘圆法

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高速超精密气浮电主轴性能测试实验装置研究 被引量：1

8

作者 李运堂 廖佳文 +1 位作者 陈卫宇 周重建 《机械设计与制造》 北大核心 2023年第2期53-57,62,共6页

基于电磁加载稳定且可调可控等优点,提出了电磁非接触式加载高速超精密气浮电主轴性能检测方案。通过仿真和实验确定电磁力与励磁电流、加载距离、加载盘直径、主轴转速之间的关系,优化了电磁铁结构和参数,得到了满足实验要求的电磁铁... 基于电磁加载稳定且可调可控等优点,提出了电磁非接触式加载高速超精密气浮电主轴性能检测方案。通过仿真和实验确定电磁力与励磁电流、加载距离、加载盘直径、主轴转速之间的关系,优化了电磁铁结构和参数,得到了满足实验要求的电磁铁。结合高精度三维力传感器、激光位移传感器、加速度传感器搭建了主轴性能检测实验平台并开展了相关实验。结果表明:动态电磁力与励磁电流成正比,与主轴转速和加载距离成反比,实验与仿真结果一致,验证了方案的可行性。 展开更多

关键词 非接触式加载 高速超精密气浮电主轴 承载能力 性能检测

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加装气浮飞刀铣削装置的车床改造及应用 被引量：1

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作者 黄燕华 贺大兴 袁光辉 《制造技术与机床》 CSCD 北大核心 2009年第12期128-131,共4页

为了实现细轴上微小平面的精密加工,研制了一套飞刀铣削装置,该装置的主轴采用空气静压轴承,回转精度为0.1μm。将其加装在精密数控车床的工作台上,配合成组车削刀具,使工件能在一次装夹过程中,按照数控指令实现车削轮廓及飞刀铣削出微... 为了实现细轴上微小平面的精密加工,研制了一套飞刀铣削装置,该装置的主轴采用空气静压轴承,回转精度为0.1μm。将其加装在精密数控车床的工作台上,配合成组车削刀具,使工件能在一次装夹过程中,按照数控指令实现车削轮廓及飞刀铣削出微小平面,从而提高微小平面的加工精度。研究了气浮飞刀切削速度、背吃刀量和进给量等主要切削参数对微小平面表面粗糙度的影响规律。在0.4mm×0.4mm范围内的平面,其尺寸和位置精度±2μm,平面度小于1μm,表面粗糙度值达Ra0.03μm。 展开更多

关键词 气浮主轴 飞刀铣削 平面 切削参数

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一种拨叉式柔性连接机构 被引量：1

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作者 夏欢 王宝瑞 吉方 《制造技术与机床》 北大核心 2015年第7期61-63,共3页

介绍了一种在气浮主轴与伺服电动机之间使用的拨叉式柔性连接机构,其采用弹性联轴器和软拨爪两级柔性环节。此结构只传递扭矩不传递偏移力,消除了电动机力对主轴回转精度的影响,并通过实验验证,此种拨叉机构和伺服电动机组合驱动可实现... 介绍了一种在气浮主轴与伺服电动机之间使用的拨叉式柔性连接机构,其采用弹性联轴器和软拨爪两级柔性环节。此结构只传递扭矩不传递偏移力,消除了电动机力对主轴回转精度的影响,并通过实验验证,此种拨叉机构和伺服电动机组合驱动可实现微米级平面度和纳米级粗糙度的加工。采用此种连接机构,降低了电动机的回转精度要求和同轴度安装要求,提高了电动机驱动气浮主轴的回转精度,相对于力矩电动机驱动形式,其结构简单,拆装方便。 展开更多

关键词 拨叉 气浮主轴 回转精度 柔性连接 机构

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一种分级同步重力卸载试验台

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作者 杨国永 王洪光 +1 位作者 姜勇 凌烈 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期818-824,共7页

卫星天线驱动机构由两个正交的旋转关节组成,为了在发射前测试其性能,提出了一种分级同步重力卸载方法,并根据该卸载方法搭建了气浮试验台。该试验台能够对天线驱动机构的两个正交关节进行重力卸载,同时提供两个关节的转动自由度。试验... 卫星天线驱动机构由两个正交的旋转关节组成,为了在发射前测试其性能,提出了一种分级同步重力卸载方法,并根据该卸载方法搭建了气浮试验台。该试验台能够对天线驱动机构的两个正交关节进行重力卸载,同时提供两个关节的转动自由度。试验台采用两层结构的形式,用气浮垫和气浮主轴组合实现重力卸载,提供了驱动机构所需的两个关节的转动自由度。带载测试能够真实反映驱动机构的性能,椐此设计了基于频率和转动惯量约束的模拟负载,并安装在所设计的气浮试验台上。两层结构的形式解决了两轴转动惯量的耦合问题,同时能够达到给定的频率要求。对气浮试验台进行了测试,证明了分级同步重力卸载方法的有效性。 展开更多

关键词 分级同步 重力卸载 卫星天线驱动机构 气浮垫 气浮主轴

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