一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法
【專(zhuān)利摘要】一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法，該方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下，使用微元法推導(dǎo)適用于圓形靜壓油墊的雷諾方程及油腔壓力和承載力計(jì)算公式；根據(jù)油墊的傾角計(jì)算傾斜油墊各處的時(shí)油膜厚度；將雷諾方程轉(zhuǎn)化為差分方程并確定收斂條件；使用matlab編寫(xiě)計(jì)算程序，計(jì)算出油膜壓力分布再對(duì)油墊積分得到油墊的承載力；本發(fā)明的特點(diǎn)在于使用微元法推導(dǎo)油墊適用的雷諾方程而后使用有限差分法計(jì)算轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜時(shí)的承載力，為轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及使用提供指導(dǎo)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法 【技術(shù)領(lǐng)域】
[〇〇〇1] 本發(fā)明涉及一種定量定量供油的轉(zhuǎn)臺(tái)支承油墊在傾斜時(shí)其承載力的計(jì)算方法，尤 其涉及一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法，屬于靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)分析領(lǐng)域。 【背景技術(shù)】
[0002] 靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)（Hydrostatic Rotary Table)用有壓力的流體使有相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩個(gè)表 面分開(kāi)并借助流體靜壓來(lái)承載。由于運(yùn)動(dòng)副之間完全被油膜隔開(kāi)，所以運(yùn)動(dòng)副間的摩擦力 大大減小，同時(shí)其承載能力、運(yùn)動(dòng)精度與壽命卻大大提高。正因?yàn)橐后w靜壓支承的諸多優(yōu) 點(diǎn)，所以它廣泛的應(yīng)用于重型機(jī)床并成為其關(guān)鍵部件之一。然而轉(zhuǎn)臺(tái)在使用過(guò)程中受載情 況復(fù)雜，經(jīng)常處于偏載工作狀態(tài)這樣支承油墊與導(dǎo)軌面并不平行，這對(duì)油墊的承載力有較 大的影響尤其是定量供油的油墊，所以在轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及使用過(guò)程中需要充分預(yù)估傾斜的影 響，所以發(fā)展一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法對(duì)與轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及使用均有益處。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是提供一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法，該方法首先使用微元法 推導(dǎo)靜壓油墊適用的雷諾方程及油腔壓力和承載力計(jì)算公式，之后使用中心差分格式將雷 諾方程轉(zhuǎn)化為差分方程，而后使用有限差分法求解雷諾方程得到油膜的壓力分布，最后油 膜壓力分布對(duì)整個(gè)油墊求積分得到油墊的承載力。
[0004] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用的技術(shù)方案為一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方 法，該方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下，
[0005] S1使用微元法推導(dǎo)適用于圓形靜壓油墊的雷諾方程及油腔壓力和承載力計(jì)算公 式；根據(jù)油墊的傾角計(jì)算傾斜油墊各處的時(shí)油膜厚度。
[0006] S2將雷諾方程轉(zhuǎn)化為差分方程并確定收斂條件。
[0007] S3使用matlab編寫(xiě)計(jì)算程序，計(jì)算出油膜壓力分布再對(duì)油墊積分得到油墊的承 載力。
[0008] 本發(fā)明的特點(diǎn)在于使用微元法推導(dǎo)油墊適用的雷諾方程而后使用有限差分法計(jì) 算轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜時(shí)的承載力，為轉(zhuǎn)臺(tái)的設(shè)計(jì)及使用提供指導(dǎo)。 【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 圖1靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜時(shí)油墊的簡(jiǎn)圖。
【權(quán)利要求】
1. 一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法，其特征在于：該方法首先使用微元法推導(dǎo)靜壓 油墊適用的雷諾方程及油腔壓力和承載力計(jì)算公式，之后使用中心差分格式將雷諾方程轉(zhuǎn) 化為差分方程，而后使用有限差分法求解雷諾方程得到油膜的壓力分布，最后油膜壓力分 布對(duì)整個(gè)油墊求積分得到油墊的承載力； 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是采用的技術(shù)方案為一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法，該 方法的實(shí)現(xiàn)步驟如下， S1使用微元法推導(dǎo)適用于圓形靜壓油墊的雷諾方程及油腔壓力和承載力計(jì)算公式； 根據(jù)油墊的傾角計(jì)算傾斜油墊各處的時(shí)油膜厚度； S2將雷諾方程轉(zhuǎn)化為差分方程并確定收斂條件； S3使用matlab編寫(xiě)計(jì)算程序，計(jì)算出油膜壓力分布再對(duì)油墊積分得到油墊的承載力。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種計(jì)算傾斜時(shí)油墊承載力的方法，其特征在于：轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜 時(shí)轉(zhuǎn)臺(tái)導(dǎo)軌面與支承油墊的結(jié)構(gòu)中，Θ為傾角，1?為初始油膜厚度，1"和#是柱坐標(biāo)系下的 坐標(biāo)參量，油墊為定量供油，供油量為Q,油腔壓力為p s經(jīng)封油邊流出的油液流量為％ ; 根據(jù)圓形油墊油膜上任取一微元的受力簡(jiǎn)圖，那么， 步驟（1)，微元法推導(dǎo)相關(guān)方程 1. 1油膜壓力分布計(jì)算 轉(zhuǎn)臺(tái)傾斜時(shí)油墊的油膜厚度計(jì)算式為：


式中的k代表弟k次迭代ai，a2為誤差限取1(Γ6就已足夠精確了； 差分方程的求解過(guò)程為：ι.首先要確定油液的密度ρ，粘度η，油墊的結(jié)構(gòu)參數(shù)1^，1?2 及供油量Qo;而后設(shè)置徑向網(wǎng)格數(shù)nr及周向網(wǎng)格數(shù)2.按（18)式計(jì)算Pi」其中i由2 增加到nr j由2增加到》3.整個(gè)油墊的壓力分布計(jì)算完成后按（19)式計(jì)算誤差如不 滿足精度要求則返回第2步繼續(xù)進(jìn)行計(jì)算直到誤差量小于誤差限為止； 步驟3計(jì)算程序編寫(xiě) 使用中心差分格式安步驟2將雷諾方程（14)轉(zhuǎn)化為差分方程；其計(jì)算程序?qū)⑹褂?matlab編寫(xiě)計(jì)算流程為：（1)設(shè)置初始參數(shù)如油墊大小，油液密度與粘度，網(wǎng)格大小等參數(shù) 并計(jì)算差分方程的系數(shù)A，B，C，D，E及A1，B1，C1，D1，E1 ;(2)根據(jù)轉(zhuǎn)臺(tái)的傾角計(jì)算油墊各處 的油膜厚度；（3)計(jì)算差分方程的系數(shù)；(4)用逐次超松弛迭代法求解差分方程；(5)計(jì)算 油腔壓力P s ; (6)計(jì)算相對(duì)誤差并判斷是否滿足收斂條件如滿足則迭代結(jié)束，如不滿足收斂 條件則返回第（2)步繼續(xù)進(jìn)行迭代直到收斂為止；（7)通過(guò)newton-cotes數(shù)值積分法計(jì)算 油墊承載力。
【文檔編號(hào)】G06F17/50GK104091021SQ201410328583
【公開(kāi)日】2014年10月8日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】劉志峰, 湛承鵬, 李小燕, 董湘敏, 馬雷, 李彥虎 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)