权利要求书
1. 一种静压导轨抑制惯性力冲击的分析与优化方法,其特征在于:该方法 的实现过程如下,
S1.首先引入惯性力冲击作用下的油膜厚度:
d z = δ 2 SkL - S 2 · x 2 , 0 ≤ x ≤ S δS 2 2 SkL - S 2 - δ S - kL · x + δ - δS 2 2 SkL - S 2 - δ S - kL kL , S < x ≤ kL ]]>
其中:dz为油膜厚度的偏移量;S为弯曲段长度;δ为最大偏移量;每个不 同的δ取值对应一种偏移情况;
S2.再对静压导轨中的参数进行变量的无量纲化;
p ‾ = p p 0 , p 0 ‾ = 1 , x ‾ = x L , L ‾ = 1 , y ‾ = y B , ]]>
B ‾ = 1 , d z ‾ = d z H 0 , δ ‾ = δ H 0 , h ‾ = h H 0 , H 0 ‾ = 1 , ]]>
U x ‾ = U x H 0 2 p 0 Lη , W ‾ = W LBp 0 , M y ‾ = M y L 2 Bp 0 , q ‾ = q H 0 3 p 0 η ]]>
其中:p为压强;p0为油兜内压强;L为静压导轨油垫长度;B为静压导轨 油垫宽度;W为承载能力;My为y方向抵抗倾覆力矩;q为流量;Ux为导轨移 动速度;h为油膜厚度;η为油液粘度;为无量纲压力;为无量纲长度;为无量 纲宽度;为无量纲厚度;为无量纲承载力;为y方向无量纲抵抗倾覆力矩; 为无量纲承流量;为无量纲导轨移动速度;为无量纲油膜厚度;
S3.根据模型对雷诺方程进行简化并将简化后的雷诺方程通过有限差分方 法离散;一般情况下,静压导轨的移动速度要求不高,所以生热问题并不明显, 即支撑液体的粘度变化与密度变化可以忽略,简化后的雷诺方程为:
∂ ∂ x ‾ ( h ‾ 3 · ∂ p ‾ ∂ x ‾ ) + ( L B ) 2 ∂ ∂ y ‾ ( h ‾ 3 · ∂ p ‾ ∂ y ‾ ) = 6 ∂ ∂ x ‾ ( U x ‾ h ‾ ) ]]>
通过有限差分方法近似离散后的雷诺方程为:
p ‾ i , j = y ‾ step 2 h ‾ i , j 3 p ‾ i + 1 , j + y ‾ step 2 h ‾ i - 1 , j 3 p ‾ i - 1 , j + ( L B ) 2 x ‾ step 2 h ‾ i , j 3 p ‾ i , j + 1 + ( L B ) 2 x ‾ xtep 2 h ‾ i , j - 1 3 p ‾ i , j - 1 + 6 ( Ux ‾ i , j h ‾ i , j - Ux ‾ i - 1 , j h ‾ i - 1 , j ) x ‾ step y ‾ step 2 y ‾ step 2 h ‾ i , j 3 + y ‾ step 2 h ‾ i - 1 , j 3 + ( L B ) 2 x ‾ step 2 h ‾ i , j 3 + ( L B ) 2 x ‾ step 2 h ‾ i , j - 1 3 ]]>
其中:为x方向离散步长;为y方向离散步长;i为x方向微元计 数;j为y方向微元计数;
S4.得到压强的数值解后求解承载力与抵抗力矩:
W ‾ = Σ 1 4 ( p ‾ i , j + p ‾ i , j + 1 + p ‾ i , j + 1 + p ‾ i + 1 , j + 1 ) · x ‾ step · y ‾ step W = W ‾ LBη q ‾ H 0 3 · Q e M ‾ y = Σ 1 4 ( p ‾ i , j + p ‾ i + 1 , j + p ‾ i , j + 1 + p ‾ i + 1 , j + 1 ) · 1 2 ( r ‾ i , j + r ‾ i + 1 , j ) · x ‾ step · y ‾ step M y = M ‾ y L 2 Bη q ‾ H 0 3 · Q e ]]>
其中:Qe为每个油垫的供油流量;为坐标为i,j节点距滑座中心的距离;
S5.根据上述结果,尝试多种不同的油垫尺寸进行承载能力的分析,寻找相 同倾斜程度下抵抗力矩最大的最优解。