[發明專利]整體式氣浮導軌在偏載下的等間隙設計方法

有效

• 申請號: 201310297492.0
• 申請日: 2013-07-16
• 公開（公告）號: CN103352917A
• 公開（公告）日: 2013-10-16
• 發明（設計）人: 張君安;宋偉;劉波;楊立芝;方舟;馬晨;王娟;赫東鋒
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術領域

本發明涉及氣浮導軌技術領域，具體涉及一種整體式氣浮導軌在偏載下的等間隙設計方法。

背景技術

用多個氣浮墊裝配動導軌時，氣浮墊用球鉸支撐，這樣可以自找準平衡位置，保持氣膜間隙相等，不過需用到滑架，這時動導軌的體積大承載能力小。而用整體式導軌裝配動導軌時，動導軌的體積小承載能力大，而且整體式氣浮導軌工作間隙越趨于平行，運行精度越高。但在實際工作過程中發現，現有的整體式氣浮導軌還存在著下述的問題：由于載荷或慣性力的作用，整體式氣浮導軌在使用過程中必然會產生偏載，若原有導軌間隙為等間隙，則由于偏載必然導致導軌間隙不相等，進而影響運行精度。并且由于氣膜厚度很小，很小的偏角就有可能引起刮蹭，影響軸承穩定性，減少軸承的使用壽命。以往針對整體式氣浮導軌的設計方法都是以等內徑節流孔給氣膜供氣，這樣的設計方法必然使導軌在運行過程中產生偏角問題，降低導軌運行精度和穩定性。

發明內容

本發明要提供一種整體式氣浮導軌在偏載下的等間隙設計方法，以克服現有技術存在的導軌運行精度低和穩定性差的問題。

為克服現有技術存在的問題，本發明所提供的技術方案是：一種整體式氣浮導軌在偏載下的等間隙設計方法，其特征在于改變各節流孔內徑大小來實現對導軌由于偏載帶來的偏角進行調平。?????

上述整體式氣浮導軌在偏載下的等間隙設計方法，包括以下步驟：

????一、以長導軌平面為XY坐標平面計算氣浮導軌偏載狀態下的各個節流孔出口壓力，氣膜承載力，以及氣膜氣體壓力對X軸與對Y軸的力矩大小;

二、利用雷諾方程以及重積分，計算等間隙狀態下氣膜承載力和氣體對X軸與對Y軸的力矩大小；

三、以等間隙狀態下氣膜承載力和偏載力矩與非等間隙狀態下都相等為收斂條件，調整節流孔出口壓力，得到滿足收斂條件的一組節流孔出口壓力值；

四、選取原節流孔內徑值為調平后節流孔內徑初始值，將XY平面按節流孔個數分為多個區域，分別利用氣體流量守恒方程進行嵌套耦合，即以滿足各區域進出氣體流量相等同時滿足整個氣膜總進出氣體流量相等為收斂條件，若計算過程中某個區域進出氣體流量不守恒，則以小步長調節節流孔內徑值，直到滿足收斂條件。

上述步驟二中，要求導軌調至等間隙后氣膜厚度為調整前受力斜面中心點厚度時，在所述步驟三中，對節流孔出口壓力初始值進行調節時，同時增大相應位置氣膜厚度變高的節流孔出口壓力和減小對應位置氣膜厚度變低的節流孔出口壓力值，以得到滿足力矩收斂條件同時滿足厚度要求的一組節流孔出口壓力值。

上述步驟三中，調節節流孔出口壓力使其滿足力矩收斂條件，當所得一組數據滿足力矩收斂要求而不滿足承載力收斂要求時，可根據承載力偏小或偏大，對每個節流孔出口壓力值同加或同減來改變承載力，再返回重新調節力矩收斂，以此往復，可到一組節流孔出口壓力值，使力矩，承載力都滿足收斂。

上述增大或減少出口壓力值時，針對每個節流孔選用不相等的步長，即把每個節流孔出口壓力的步長按各自相應位置氣膜厚度變化大小的比例關系進行給定。

上述步驟二中，不要求導軌調至等間隙后氣膜厚度為偏載狀態下受力斜面中心點厚度時，即氣膜厚度初始值可高于或低于原傾斜承載面中心點厚度的值，在步驟三中同時調整所有節流孔出口壓力值，或只調節部分節流孔位置相應氣膜厚度增大幅度較多的節流孔出口壓力來滿足力矩的收斂條件。

上述步驟三中，同時調整所有節流孔出口壓力值時，具體方法是先調節節流孔出口壓力使其滿足力矩收斂條件，所得一組數據不滿足承載力收斂要求時，對氣膜厚度進行小步長調整，改變承載力，再返回重新調節力矩收斂，以此往復，可得到一組節流孔出口壓力值，使力矩，承載力都滿足收斂。?

與現有技術相比，本發明的優點是：利用本發明方法，和導軌垂直方向上產生的運動誤差在理論上講是沒有的，即使因加工原因，也僅會產生極小的誤差，相對于現有技術而言，本發明運行精度高，穩定性好。

附圖說明

圖1為整體式氣浮導軌非等間隙狀態一個偏載受力面示意圖；

圖2為經過調整后得到的等間隙氣浮導軌受力面示意圖。

具體實施方式