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弹性薄板空气静压止推轴承静动态性能实验研究

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弹性薄板空气静压止推轴承静动态性能实验研究

作者：陈登弟西安工业大学

学位级别：硕士

空气静压轴承是一种以高压空气作为工作介质的运动部件,其能实现高精度、低摩擦的运动,所以在一些需要高精度运动的加工设备及测量仪器中得到了广泛运用;在这些精密设备中,外部的振动以及自身的振动是影响设备运动精度的主要因素,而空... 详细信息

空气静压轴承是一种以高压空气作为工作介质的运动部件,其能实现高精度、低摩擦的运动,所以在一些需要高精度运动的加工设备及测量仪器中得到了广泛运用;在这些精密设备中,外部的振动以及自身的振动是影响设备运动精度的主要因素,而空气静压轴承是这些精密设备中承受运动载荷的主要零部件,更需要研究其在振动状态下的工作情况。因此为了研究空气静压轴承的实际运行特性,本文以一种新型的空气静压轴承为对象,通过实验的方式研究空气静压轴承的实际工作特性。为了通过实验的方式研究轴承的静动态性能,首先,本文对于国内外的空气静压轴承性能的理论及实验研究现状进行了总结;基于现有的研究成果,提出了轴承静态测试及动态测试的原理方案,并对测试方案进行了选择;在静态性能测试中以气缸加载方式施加静态载荷,测量轴承的静态承载性能及刚度;在动态测试中以激振器作为振源,并测量轴承在振动状态下的气膜间隙变化及动态载荷变化。其次,基于上述测试方案,设计了一种可以测试空气静压轴承静态性能及动态性能的测试实验台,并对此实验台的机械系统和测试控制系统进行了安装调试;为了验证实验台的可靠性,开展了初步的测试实验。测试结果表明,设计的实验台能满足测试实验的要求。为了完善弹性薄板空气静压止推轴承的制造工艺;本文采用真空钎焊的方法对轴承铝合金本体及不锈钢薄板开展了焊接实验,对于焊接的相关参数进行了选择,并开展了焊接工艺实验。其次,由于弹性薄板轴承表面存在弹性均压槽,利用旋转研磨装置及平面研磨机采用通气研磨的方式加工轴承支承表面,并测量了承载表面的平面度。结果表明:承载面的平面度符合实验测试的要求。基于搭建完成的实验台,以弹性薄板空气静压止推轴承为实验对象;在静态性能实验方面,给出了实验测试方法,对相同结构参数的刚性均压槽空气静压轴承和弹性薄板空气静压轴承进行了静态承载实验对比。结果表明:弹性薄板空气静压轴承的承载力虽然不及刚性均压槽轴承,但在一定的气膜间隙内,弹性薄板空气静压轴承的刚度大于传统的刚性均压槽轴承。在动态性能实验方面,以正弦激振作为外部激振源,通过测试系统采集实验数据,通过实验测试了轴承在不同频率外部振动下的运行情况;并利用最小二乘法,对测试系统采集的数据进行了分析,求解出了空气静压轴承的动特性系数。结果表明:在动态负载幅值相同的前提下,随着外部动态负载的频率的增加,轴承的动态刚度呈逐渐增加的趋势、轴承的阻尼系数呈逐渐减小的趋势;其次,测试了轴承在不同工况下的动特性。

关键词：弹性薄板空气静压止推轴承静动态性能实验研究

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一种超精密空气静压车床主轴的设计

液压与气动 2012年第1期36卷 25-27页

作者：赵午云陶继忠中物院机械制造工艺研究所四川绵阳621900

空气静压主轴是超精密加工机床的重要功能部件。中物院机械制造工艺研究所研发了一种"圆柱与平面止推型"空气静压车床主轴,整体布局采用"T"型结构,两个圆柱径向轴承和一个平面止推轴承集成一体,结构紧凑、便于批量加工与装配。该主轴回... 详细信息

空气静压主轴是超精密加工机床的重要功能部件。中物院机械制造工艺研究所研发了一种"圆柱与平面止推型"空气静压车床主轴,整体布局采用"T"型结构,两个圆柱径向轴承和一个平面止推轴承集成一体,结构紧凑、便于批量加工与装配。该主轴回转精度高、刚度较大,切削黄铜(H62)零件圆度可优于0.1μm,表面粗糙度可优于0.03μm,具有较好的工程应用前景。

关键词：空气静压车床主轴径向轴承止推轴承工程应用

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超高速空气静压电主轴的关键技术

中国高新技术企业 2016年第18期 148-149页

作者：吴魁吴志璇广州市昊志机电股份有限公司广东广州510000

超高速空气静压电主轴具有精度高、极限转速高、寿命长、振动小等特点,被广泛应用于精密超高速轻载切削加工。空气电主轴以气体作为支撑,其刚度和承载力以及高速加工中的稳定性相对不足。文章对超高速空气静压电主轴的关键技术进行了探讨。

关键词：空气轴承超高速电主轴关键技术空气静压切削加工

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新型空气静压推力轴承承载能力的实验研究

科技信息 2007年第29期 134-135页

作者：张文豪张君安刘波西安工业大学机电工程学院陕西西安710032

用弹性薄板实现的可变均压槽与固定均压槽结合应用的新型空气静压推力轴承具有高刚度的优点,本文运用空气静压推力轴承性能测试试验台测试空气推力轴承的气膜间隙,气膜压力分布,承载能力。对新型气体静压推力轴承的承载能力进行了实验... 详细信息

用弹性薄板实现的可变均压槽与固定均压槽结合应用的新型空气静压推力轴承具有高刚度的优点,本文运用空气静压推力轴承性能测试试验台测试空气推力轴承的气膜间隙,气膜压力分布,承载能力。对新型气体静压推力轴承的承载能力进行了实验研究和分析,结论证明该新型气体静压推力轴承的计方案能够提高轴承的承载能力。

关键词：空气静压推力轴承承载能力弹性变形

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静压气浮轴承工程设计方法研究

宇航计测技术 2018年第2期38卷 11-16页

作者：王春喜姜云翔张凌东吴跃王强冯伟利北京航天计量测试技术研究所北京100076 火箭军驻首都航天机械公司军事代表室北京100076

静压气浮轴承是惯性器件测试平台回转支撑轴系的关键部件,其承载能力和回转精度对惯性器件测试的准确性有着重要的影响,目前,静压气浮轴承设计、计算过程复杂,为提高设计效率,简化设计方法,在满足静压气浮轴承性能的条件下,推导了静压... 详细信息

静压气浮轴承是惯性器件测试平台回转支撑轴系的关键部件,其承载能力和回转精度对惯性器件测试的准确性有着重要的影响,目前,静压气浮轴承设计、计算过程复杂,为提高设计效率,简化设计方法,在满足静压气浮轴承性能的条件下,推导了静压气浮轴承工程计算公式,在此基础上,设计了一款双向止推空气轴承,确定了几何参数,计算了空气静压径向轴承、空气静压止推轴承的轴承承载力、刚度、耗气量及摩擦力矩,并与有限元仿真结果进行了对比分析,验证了该设计方法的有效性。

关键词：空气静压气浮轴承设计

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一种连续加载的气浮导轨静刚度在位测量方法

现代制造工程 2014年第4期 103-105,85页

作者：刘龙斌徐冲肖跃军中国工程物理研究院机械制造工艺研究所绵阳621900

根据空气静压导轨静态性能测试要求,提出了一种连续加载的气浮导轨静刚度在位测量方法。采用两台电感测微仪测量导轨滑台的位移量、小水泵抽水,以及电子称测量加载质量变化的方式,实现了对空气静压导轨连续加载和负载变化量与气膜间隙... 详细信息

根据空气静压导轨静态性能测试要求,提出了一种连续加载的气浮导轨静刚度在位测量方法。采用两台电感测微仪测量导轨滑台的位移量、小水泵抽水,以及电子称测量加载质量变化的方式,实现了对空气静压导轨连续加载和负载变化量与气膜间隙变化量的测量,实验结果与理论分析结果有较好的一致性,说明该实验方法是合理的,同时也表明了将该方法在空气静压导轨的静态性能测试中应用的可行性。

关键词：空气静压气浮导轨气膜间隙静刚度

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精密回转型工件的偏心倾斜调整测控技术

精密回转型工件的偏心倾斜调整测控技术

作者：田艳荣北京理工大学

学位级别：硕士

随着精密制造加工技术快速的发展趋势,对回转型工件表面形貌测量技术精度的要求越来越高,回转型工件表面形貌测量技术则成为了制约其发展的瓶颈,放置于回转工作台上的被测大口径光学回转型工件与测量仪器的回转轴线不可避免的存在安装... 详细信息

随着精密制造加工技术快速的发展趋势,对回转型工件表面形貌测量技术精度的要求越来越高,回转型工件表面形貌测量技术则成为了制约其发展的瓶颈,放置于回转工作台上的被测大口径光学回转型工件与测量仪器的回转轴线不可避免的存在安装偏心和倾斜等位姿误差,被测工件的位姿误差对表面形状的超精密测量影响极大。对回转型工件表面形貌测量精度的要求越高,实际上则是对回转工作台减小位姿误差的调倾调心操作的可靠性、快速性、精确性的要求越来越高。回转型工件偏心倾斜调整测控技术的研究将促进多门学科的进一步发展,正逐渐成为制造加工和精密工程领域的研究热点,具有重大的科学研究意义和广泛的实用价值。为实现光学超精密测量对回转型工件的表面形状测量过程中对工件的偏心和倾斜等位姿误差的高精度调整和测量,本文结合精密气浮回转轴、偏心和倾斜调整工作台、XYZ向压电陶瓷微位移驱动器等研制了一套精度高、调整速度快的偏心倾斜调整测控系统。该系统基于空气气体润滑支撑技术的大范围高精度偏心倾斜调整回转工作台,采用压电陶瓷微位移器实现纳米分辨力的精密驱动,完成了基于VC++平台的偏心倾斜调整控制软件,实现了大口径回转型工件表面形状测量系统的自动偏心倾斜调整。本文研究的主要内容包括:1.提出了偏心倾斜调整测控系统总体方案。从圆柱轮廓测量的测量原理出发,依据圆柱轮廓的测量模型,综合考虑系统硬件结构、运动控制部分驱动方法以及测量方法提出了测控系统总体方案。2.依据四自由度自动偏心倾斜调整工作台的硬件机械机构,研究分析了偏心调整和倾斜调整之间的耦合关系。依据偏心调整和倾斜调整数学模型,提出了自动偏心和倾斜调整方法,并构建了自动偏心倾斜调整的具体实现流程。3.在对测量模型进行理论分析和滤波方法仿真验证的基础上,针对课题组研制的精密气浮回转工作台,采用模块化设计编制了基于VC++6.0平台的偏心和倾斜自动调整测控软件,对测控软件中的各模块进行封装调用,实现了对圆柱回转型工件轮廓测量的偏心自动调整和偏心倾斜自动调整。4.对四自由度自动调整回转工作台的偏心倾斜调整性能进行了实验验证。首先,对微位移驱动机构的分辨力、稳定度等性能参数进行了测试。然后,利用陶瓷标准球标定了回转工作台调整坐标系和测量坐标系之间的夹角。最后,通过对圆柱回转型工件的偏心、倾斜调整实验验证了所研究的自动偏心和倾斜调整方法的有效性。实验表明:本文所研究的自动调整测控技术可使回转型工件的偏心量收敛至0.5μm,倾斜调整操作最终能使回转型工件的倾斜误差收敛至0.2″,自动调整时间为120 s。

关键词：回转型工件测量倾斜调整偏心调整回转工作台空气静压

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精密空速校准用微小型静压管设计及参数优化

机械设计与制造 2013年第11期 116-119页

作者：刘笃喜赵小军王新刚覃秋霞西北工业大学机电学院陕西西安710072

针对目前国内外使用的拖锥法空气静压测量精度不高的问题,提出一种新型外置式空速精密校准方法,并对新方法测量装置中的核心器件微小型静压管进行了设计研究。微小型静压管的长度、管径、静压孔尺寸、静压孔个数及分布等,均对静压测量... 详细信息

针对目前国内外使用的拖锥法空气静压测量精度不高的问题,提出一种新型外置式空速精密校准方法,并对新方法测量装置中的核心器件微小型静压管进行了设计研究。微小型静压管的长度、管径、静压孔尺寸、静压孔个数及分布等,均对静压测量产生影响,而静压孔孔径的影响尤为显著。将不同静压孔孔径的微小型静压管放置到设定的试飞环境参数下,对静压管流场进行模拟仿真,同时将目前拖锥法中使用的静压管放到相同环境下进行模拟计算,通过分析对比优化静压孔的孔径。优化后的静压孔孔径为1.05mm,管内稳态压力与环境压力的相对误差为0.38%,能大幅提高静压测量精度。

关键词：置式空速校准方法空气静压微小型静压管微型压力传感器流场模拟静压孔

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超精密主轴回转精度测试研究

超精密主轴回转精度测试研究

作者：刘敏哈尔滨工业大学

学位级别：硕士

在超精密主轴回转误差的测量中,主轴回转精度的测量不可避免会混入被测件本身的形状误差,而对于高精密主轴回转精度的测量,混入的形状误差不能忽略,因此主轴回转精度测量技术的研究焦点在于误差分离技术的研究。本文以空气静压轴承主... 详细信息

在超精密主轴回转误差的测量中,主轴回转精度的测量不可避免会混入被测件本身的形状误差,而对于高精密主轴回转精度的测量,混入的形状误差不能忽略,因此主轴回转精度测量技术的研究焦点在于误差分离技术的研究。本文以空气静压轴承主轴作为研究的对象,在对三种主要误差分离技术深入研究的基础上,结合传统的双向测量法和反向测量的误差分离法,运用了一种简便、准确的回转误差测量方法——标准球单点双向测量法,成功地实现了误差分离。首先研究主轴回转误差理论,针对主轴回转误差中的周期性信号进行研究,运用傅立叶多项式对周期性信号进行函数描述。其次分析标准球单点双向法中测量误差的组成,运用傅立叶变换分离了标准球安装偏心,反向法分离标准球的形状误差,多角度法分离轴向、径向误差。设计了超精密轴系回转误差的测量系统,采用标准球、高精度电容测微仪等组成测量系统;完成了触摸屏与PLC组成的电气控制系统设计,设计纯力偶柔性联轴器以减少电机轴与主轴连接时由于偏心、振动带来的回转误差。研究对圆度误差和主轴回转误差的评定,选用最小二乘法对主轴回转误差进行评定,用VB编程实现误差分离的复杂运算,得到了最终的误差评定。分析了空气静压轴承主轴圆度误差与主轴回转误差的关系,对空气静压轴承回转误差产生机理进行静力学模型分析,得到了不同节流孔的空气静压轴系的误差均值系数。对本测量系统进行了误差分析,并对误差进行抑制。最后实验验证了本测量系统的测量准确性和空气静压主轴回转误差静力学模型的正确性。

关键词：超精密主轴回转误差标准球误差分离空气静压电容测微仪