[發明專利]徑向靜壓軸承徑向回轉精度評價方法及系統

在審

• 申請號: 202110379842.2
• 申請日: 2021-04-08
• 公開（公告）號: CN113094832A
• 公開（公告）日: 2021-07-09
• 發明（設計）人: 查俊;李超
• 申請（專利權）人: 西安交通大學蘇州研究院;西安交通大學
• 主分類號: G06F30/17
• 分類號: G06F30/17;G06F119/14
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陳翠蘭

本發明一種徑向靜壓軸承徑向回轉精度評價方法，首先分析出影響徑向靜壓軸承的主要幾何誤差，然后根據徑向靜壓軸承的幾何誤差和空間位置關系建立油膜間隙函數，再聯立封油面的雷諾方程、油墊壓力邊界條件、流量連續條件、轉軸的動力學方程建立徑向靜壓軸承的誤差模型，求解模型得到徑向靜壓軸承的偏心率和偏位角，根據偏心率和偏位角計算出徑向靜壓軸承在笛卡爾坐標系下的旋轉軸的軸心軌跡，以軸心軌跡的最小外接圓的直接作為徑向靜壓軸承的徑向回轉精度，從而可以得到徑向靜壓軸承的幾何誤差與徑向回轉誤差之間的映射關系，將回轉精度進行量化，實現客觀評價，從而為徑向靜壓軸承的設計提供理論指導。

技術領域

本發明涉及徑向靜壓軸承誤差領域，具體為徑向靜壓軸承徑向回轉精度評價方法及系統。

背景技術

液體靜壓軸承是靠外部供給壓力油，在軸承內建立靜壓承載油膜以實現液體潤滑的滑動軸承。液體靜壓軸承從起動到停止始終在液體潤滑下工作，所以沒有磨損，使用壽命長，起動功率小，在極低的速度下也能應用。具有回轉精度高、剛性較高、轉動平穩、無振動的特點，廣泛用于超精密機床，保證了超精密機床的回轉軸具有高剛度和回轉精度。通過合理的設計，徑向靜壓軸承易于達到1000N/μm以上的油膜剛度。但徑向靜壓軸承的精度設計和能達到的精度水平主要依靠經驗，沒有定量的徑向靜壓軸承的精度評價方法，不利于提高油靜壓主軸的回轉精度。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種徑向靜壓軸承徑向回轉精度評價方法及系統，設計合理，精度高，實現徑向回轉精度的量化評價。

本發明是通過以下技術方案來實現：

徑向靜壓軸承徑向回轉精度評價方法，包括，

選取影響徑向靜壓軸承徑向回轉精度的幾何誤差；

根據徑向靜壓軸承的幾何誤差和空間位置關系建立油膜間隙函數；

根據徑向靜壓軸承的設計參數建立徑向靜壓軸承封油面的雷諾方程、流量連續方程和回轉軸的動力學平衡方程；

聯立上述油膜間隙函數、封油面的雷諾方程、流量連續方程和動力學方程得到徑向靜壓軸承的誤差模型，求解得到偏心率和偏位角；

根據偏心率和偏位角，計算得到徑向靜壓軸承在笛卡爾坐標系下的旋轉軸的軸心軌跡，以軸心軌跡的最小外接圓的直徑作為徑向軸承的徑向回轉精度，進行回轉精度的定量評價。

優選的，所述選取影響徑向靜壓軸承徑向回轉精度的幾何誤差，包括軸和軸瓦的形狀誤差，軸和軸瓦的形狀誤差為橢圓誤差。

進一步，所述根據徑向靜壓軸承的幾何誤差和空間位置關系建立油膜間隙函數，具體如下式，

h(θ)＝R(θ)-r(θ)+ecosθ；

ε＝e/h_o；

其中，θ為軸旋轉角度，偏心線所在位置為0°，順時針方向為正；e為軸承的偏心值；R(θ)和r(θ)分別為考慮軸和軸瓦的形狀誤差為橢圓誤差時，徑向靜壓軸承的軸和軸瓦在以各自中心為原點的極坐標；ε為軸的偏心率，h₀為徑向靜壓軸承的設計油膜厚度，h₀＝R-r，R為軸瓦的名義半徑，r為軸的名義半徑。

優選的，所述根據徑向靜壓軸承的設計參數建立徑向靜壓軸承封油面的雷諾方程，具體如下，

其中：r為軸的名義半徑；h為油膜間隙；ω為軸的角速度；θ為軸旋轉角度，偏心線所在位置為0°，順時針方向為正；為偏位角；e為軸承的偏心值；p為徑向靜壓軸承封油面上的壓力分布；ρ為潤滑油密度；η為潤滑油動力粘度。

優選的，所述根據徑向靜壓軸承的設計參數建立徑向靜壓軸承的流量連續方程具體如下，