Research on parameters of flow regulators based on closed hydrostatic guideway of ultra-precision lathe
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摘要: 根据滑块与节流器耦合关系，绘制液阻回路，建立数学模型，分析节流器主要参数对具有不等面积矩形对置油腔的闭式液体静压导轨静动态特性影响规律。研究得出，节流器组合方式及其最佳液阻比与调试优化方法；单膜片阻尼和支撑腔阻尼之比与单膜片阻尼和并联油路阻尼之比的最佳关系式；预压腔油路阻尼对滑块动态稳定性的影响。为闭式不等面积油腔的节流器设计与调试提供参考与方法。Abstract: According to the coupling relationship between slider and flow regulators,the hydraulic circuits are drawn, the mathematics models are established, the influence of regulator parameters on static and dynamic characteristic of closed hydrostatic guideway which has opposite differential rectangle chamber are analyzed. This research obtains the combination mode of regulators, the best resistance ratio, the methods to optimize, the equality relation between the resistance ratio which of single film's and support chamber's and the resistance ratio which of single film's and parallel loop's, the influence of preload loop's resistance on guideway stability, provides reference and ways to regulators design and test.
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Key words:
- hydrostatic guideway /
- opposite chamber /
- liquid resistance /
- thin-film flow regulator /
- static stiffness /
- stability
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表 1 方程组系数表达式
参数 表达式 参数 表达式 D0 $\dfrac{{\text{π}}\left({r}_{2}^{2}-{r}_{1}^{2}\right)}{2\mathrm{l}\mathrm{n}\left(\dfrac{ {r}_{2} }{ {r}_{1} }\right)}$ D3 $ \dfrac{3{P}_{10}}{{h}_{0}{R}_{g10}} $ D1 $ \dfrac{1}{{R}_{{\textit{z}}}}+\dfrac{1}{{R}_{c10}}+\dfrac{1}{{R}_{g10}} $ D4 $ \dfrac{3{P}_{20}}{{h}_{0}{R}_{g20}} $ D2 $ \dfrac{3\left({P}_{s}-{P}_{10}\right)}{{R}_{c10}{q}_{0}} $ D5 $ \dfrac{1}{{R}_{c2}}+\dfrac{1}{{R}_{g20}} $ 
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表 2 参数表达式与物理意义
无量纲参数 表达式 物理意义 $ \zeta $ $ \zeta =\dfrac{F}{{P}_{s}{A}_{e1}} $ 承载系数 $\varepsilon$ $\varepsilon =\dfrac{h}{ {h}_{0} }$ 滑块相对偏移量 $ \eta $ $ \eta =\dfrac{q}{{q}_{0}} $ 膜片相对偏移量 $ {\lambda }_{cg} $ $ {\lambda }_{cg}=\dfrac{{R}_{c10}}{{R}_{g10}} $ 膜片节流台与封油边液阻比 ${\lambda }_{c{\textit{z}}}$ ${\lambda }_{c{\textit{z}}}=\dfrac{ {R}_{c10} }{ {R}_{ {\textit{z} } } }$ 膜片节流台与并联油路液阻比
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表 3 当K=0.5时各参数值
序号 参数 $ {\lambda }_{c{\textit{z}}} $ $ {\lambda }_{cg} $ $ {\lambda }_{1} $ $ {\lambda }_{2} $ Ymax 1 0.2 2.4 2 0.5 1 2 0.5 3 2 0.5 1 3 1 4 2 0.5 1 4 1.5 5 2 0.5 1 5 2 6 2 0.5 1
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表 4 当K=0.75时各参数值
序号 参数 $ {\lambda }_{c{\textit{z}}} $ $ {\lambda }_{cg} $ $ {\lambda }_{1} $ $ {\lambda }_{2} $ Ymax 1 0.2 1.6 1.33 0.75 1.286 2 0.5 2 1.33 0.75 1.286 3 1 8/3 1.33 0.75 1.286 4 1.5 10/3 1.33 0.75 1.286 5 2 4 1.33 0.75 1.286
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表 5 当K=0.9时各参数值
序号 参数 1 $ {\lambda }_{c{\textit{z}}} $ $ {\lambda }_{cg} $ $ {\lambda }_{1} $ $ {\lambda }_{2} $ Ymax 1 0.2 1.33 1.11 0.9 1.421 2 0.5 1.67 1.11 0.9 1.421 3 1 2.22 1.11 0.9 1.421 4 1.5 2.78 1.11 0.9 1.421 5 2 3.33 1.11 0.9 1.421
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表 6 滑块、节流器参数表
参数 数值 参数 数值 Ae1/mm2 6384 r1/mm 2.2 Ae2/mm2 4704 r2/mm 8 C1 17.17 r3/mm 16 C2 16.33 Rc10 4Rg10 h0/μm 25 Rz 0.5Rc10 M/kg 37.5 Rc2 0.75Rg20 Ps/MPa 1.2 q0/μm 30 μ(46#@20 ℃)/（N·s/m2） 1.06624 δ/mm 0.3 E/（N/m2） 2.06e11 θ 0.290
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表 8 不同Ry/Rc10对应系统零极点值
序号 Ry/Rc10值 极点1 极点2 极点3 零点 1 3.57×106 −2.293×107 −2.418×106 −0.1831 −2.346×106 2 3.57×101 −2.293×107 −2.418×106 −0.1831 −2.346×106 3 1 −2.293×107 −2.395×106 −0.1831 −2.324×106 4 3.57×10−1 −2.309×107 −1.892×106 −0.1831 −1.849×106 5 3.57×10−7 −2.363×107 −0.8717 −0.1831 −0.8717 6 3.57×10−8 −2.363×107 −8.718×10−6 −0.1831 −8.717×10−6
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图(15) / 表(8)
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