文档介绍：开式液体静压导轨油膜厚度控制方案的研究摘要由于具有高刚度、高精度、低磨损等技术优势,液体静压导轨被广泛应用于数控机床领域。液体静压导轨的刚度、承载能力及其工作性能主要取决于导轨的油膜厚度:确保导轨油膜厚度始终处于最优值对于保证液体静压导轨性能是十分必要的。现有的液体静压导轨采用定量式供油系统,其供油系统不具有油膜厚度的调节能力;在工作过程中,导轨间的油膜厚度随承载的变化而变化,有时甚至超出了规定的范围,这不仅降低了油膜刚度和承载能力,同时也降低了数控机床的加工精度和加工范围。因此,有必要对现有的液体静压导轨供油系统进行改进,并采用相应的控制方案来提高液体静压导轨的刚度和承载能力。本文在分析现有供油系统和矢量变频调速技术特征的基础上,给出了基于矢量变频调速技术的异步电动机数学模型,提出了由变频器、异步电动机、定量泵构成的开式液体静压导轨改进型供油系统,推导了其数学模型。由于采用变频器控制异步电动机转速,因此该系统可以在工作过程中调节定量泵的流量,从而调整液体静压导轨的油膜厚度,使其在工作过程中趋于恒定。本文针对在工作过程中油膜厚度随载荷变化的现象,在改进型供油系统中添加了控制器环节,提出了开环控制方案和闭环控制方案;给出了相应的控制环节计算流程和各功能环节的实现流程;并对这两种控制方案进行了软件仿真,分析了这两种控制方案的油膜厚度调节性能。由于,基于闭环控制的改进型供油系统对油膜厚度的调节将出现滞后现象;因此,为了解决调节滞后现象,本文提出了基于匹配算法的改进型闭环控制方案,给出了该方案的控制流程,有效地解决了批量生产时油膜厚度的调节滞后现象。关键词开式液体静压导轨;油膜厚度;矢量变频调速;闭环控制哈尔滨理笱学硕宦畚‘
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第滦髀课题研究的背景和意义小、工作稳定等诸多优点,液体静压导轨被广泛应用于精密加工机床、雷达天线等民用与军用设备中。随着对数控机床的加工精度和效率要求的不断提高,为了提高工作台承载能力和性能,减少工作台和底座间磨损,延长工作台使用寿命,液体静压导轨在各种数控机床中乇鹗侵卦馗呔ǘ仁鼗也得到油膜刚度和承载能力是液体静压导轨的两个主要性能指标,其值直接影响液体静压导轨的工作性能。油膜刚度是指油膜抗载荷变动的能力;承载能力是指在一定油膜厚度前提下,在确保油垫和被支承件的表面互不接触时,油膜厚度决定,油膜厚度过高,刚度下降:厚度过低,承载能力下降。因此,采用合理的控制方式使液体静压导轨具有调节油膜厚度的能力,并使油膜厚度保持最优值将会极大地提升液体静压导轨的工作性能。力的主要因素。因此,为了进一步提高液体静压导轨的性能,对现有的液体静压导轨供油系统进行改造,使之具有较强的油膜厚度调节能力和较高的调节精采用的就是开式液体静压导轨,其油膜厚度控制系统采用的是开环控制方式。负载情况向各分油器提供恒定流量的压力油,油膜厚度在工作过程中不能进行变。温度升高,黏度下降;温度降低,黏度上升⋯,同时加工工件的重量由于具有工作寿命长、摩擦系数低、速度变化和载荷变化对油膜刚度影响了广泛的应用Ⅲ。饔糜诒恢С屑砻所能负担的外载荷。油膜刚度和承载能力主要由油膜液体静压导轨的供油方式及其控制系统的性能是决定导轨油膜厚度调节能度是十分必要的。目前,齐重数控股份有限公司生产的重型立式数控车床工作台的支承部分在基于开环控制方式的供油系统中,电动机以恒定的转速驱动油泵,油泵根据调整。在载荷变化较小、油的黏度不随温度变化的静提下,该供油方式可确保油膜厚度始终处于最优状态湍ず穸鹊谋浠谠市矸段诩次W钣抛刺,能够保证数控车床的加工精度。但在实际工作环境中,油温随室温、转速等因素而变化,油黏度也随之改荷谋浠惺币步洗蟆T谙钟械幕诳;房刂品绞降墓┯拖低持校蛭9┯哈尔滨理笱学硕宦畚
⒄瓜肿醇坝τ量始终为恒定值,油膜厚度不能时时调整。因此,时变的油的黏度和载荷将使得油膜厚度偏离最优值,这将降低液体静压导轨的工作性能,同时也降低了数控车床的加工精度和加工范围。可见,具有较强油膜厚度调节能力和较高调节精度的供油系统对于提升液体静压导轨工作性能和适应能力是十分必要的。本文在分析液体静压导轨油膜厚度供油方案的基础上,着重分析了矢量变频调速技术的实现原理和技术特点,提出了基于矢量变频调速技术的液体静压导轨油膜厚度开环和闭环控制方案。变频液压技术在液体静压导轨中的应用不仅提高了导轨油膜厚度的控制精度,而且起到了很好的节能效果。液体静压支承因具有高精度、高刚度、长寿命等一系列优点而得到了广泛能。液体静压支承技术的应用主要包括液体静压轴承和液体静压导轨两大类。液体静压导轨的主要优点是:摩擦系数小,、重载荷及各种速度范