重型数控立车工作台静压计算.pdf

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1、第**卷第*期机械工程学报Vol.**No.*200*年*月CHINESEJOURNALOFMECHANICALENGINEERING***.200*重型数控立车工作台静压计算赵明黄正东王书亭陈立平(华中科技大学CAD中心武汉430074)摘要：采用预载恒流静压导轨的重型数控立车的工作台由于承载大，静压计算时必须考虑结构变形对油膜厚度的影响，因此该计算问题为静压－结构耦合问题，通常采用迭代方法求解。工作台主轴z向自由情况下，用有限元法求解工作台变形时，如何处理工作台主轴孔处的z向约束是静压求解的关键，目前有关文献对此问题的处理方法存在问题。

2、为解决此问题，提出一种计算刚性位移的方法；即认为油腔的油膜厚度为工作台的刚性位移与工作台导轨在该油腔封油边处的z向平均变形的代数和，该刚性位移值可通过油腔的静压力与工作台其余z向载荷的平衡条件求出。对直接采用不动点迭代方法求解此耦合问题的发散特点进行分析，提出新的校正改进法，用于静压迭代计算求解，无论工作台主轴z向有无约束均可使用，还可考虑包括切削力在内的外载。采用新方法进行3个工况的静压求解迭代计算，均稳定收敛到指定的精度，验证了新方法的有效性和稳定性。关键词：数控立车工作台预载恒流静压导轨有限元方法静压计算中图分类号：TG502Hydr

3、ostaticPressureCalculationofWorktableinHeavyDutyCNCVerticalTurningMillZHAOMingHUANGZhengdongCHENLiping(CADCenter,HuazhongUniversityofScience&Technology,Wuhan430074)Abstract：SinceworktableofheavydutyCNCverticalturningmill,whichisequippedwithpreloadedconstantcurrenthydrostat

4、icguideway,shouldbeabletobearheavyloads,theinfluenceofstructuraldeformationsonoilfilmthicknessesshouldbetakenintoaccountsintheirhydrostaticpressurecalculations.Hencetheyarehydrostaticpressure-structurecouplingproblemsusuallysolvedbyiterativemethod.Whenfiniteelementmethodsa

5、reusedtoanalyzetheworktabledeformationsforthecasethattheworktablespindlehasnoconstraintinzdirection,itisakeyproblemhowtodealwiththeconstraintofthespindlepartinzdirection.But,intherelatedliterature,thisproblemisnotsolvedproperly.Toaddressthisissue,anewmethodforcalculatingth

6、erigiddisplacementisproposedundertheassumptionthatthepocketfilmthicknessisthealgebraicsumoftheworktablerigiddisplacementandtheaveragedeformationoftheworktableguidewayareathatalignswiththepocketmargin.Therigiddisplacementcanbeattainedthroughanequilibriumconditionconsidering

7、thehydrostaticforces.Afteranalyzingthedivergencecharacteristicofthefixed-pointiterationmethoddirectlyusedtosolvethiscouplingproblem,anovelcorrection-improvementmethodispresentedforthehydrostaticpressurecalculation.Thismethodtakescuttingforcesintoaccountsandisvalidnomatterh

8、owtheworktablespindleisconstrainedinzdirection.Atlast,thecalculationresultsforthreeloadin