《靜壓軸承橢圓軸心軌跡控制技術研究》是依託山東大學，由路長厚擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：靜壓軸承橢圓軸心軌跡控制技術研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：路長厚
- 依託單位：山東大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
橢圓異形內孔的精密加工一直是一個重要的技術難題，目前的方法，需要在鏜桿上附加機構，存在安裝空間小、技術難度高等局限。本項目提出一種利用靜壓軸承控制技術形成期望橢圓軸心軌跡的成形方法。通過合理設計靜壓油腔和主動控制油腔壓力，使主軸在繞軸心自轉的同時，軸心本身按期望的橢圓軌跡作周期進動，這樣，在不附加任何其它機構情況下，直接實現加工橢圓迴轉曲面要求的運動軌跡。主要研究內容包括：研究期望橢圓軸心軌跡的形成方法；開發滿足可控性要求的靜壓軸承；建立橢圓軸心軌跡動力學模型及相應主軸-轉子系統控制模型；研究滿足橢圓軸心軌跡的最優控制策略與實現方法；本項目的完成，將為橢圓異形銷孔的加工開闢新途徑。
結題摘要
針對非圓異形內曲面的精密加工要求，提出一種利用靜壓軸承控制技術形成期望橢圓軸心軌跡的成形方法。通過合理設計靜壓油腔和主動控制油腔壓力，使主軸在繞軸心自轉的同時，軸心本身按期望的橢圓軌跡作周期進動，這樣，在不附加任何其它機構情況下，直接實現加工橢圓迴轉曲面要求的運動軌跡。開展的主要研究工作如下： (1)開發了滿足運動空間和可控性要求的新型靜壓軸承，提出了兩種新型結構--橢圓廓形及嵌套油腔結構，前者滿足了運動空間要求，後者減小了控制油液容量，即提高了動態回響速度，又提高了反應靈敏度。 (2)對新型靜動態特性進行了系統研究。建立了靜動態計算模型，研究了結構參數對控制特性的影響，提出了一種利用動靜壓比來測試封油麵上非線性動壓油膜對軸承控制性能影響的方法。 (3)研究了基於軸心軌跡的非圓內曲面運動成形方法。證明了利用軸心進動與刀尖自轉合成橢圓刀尖軌跡的必要充分條件。 (4)開展了靜壓軸承主軸系統的建模和動力學特性研究；建立了軸心軌跡計算和控制模型，研究了滿足橢圓軸心軌跡的最優控制策略與實現方法； (5)研究了軸心期望軌跡位置與油腔壓力、控制電流的定量關係；在不考慮轉子傾轉條件下建立轉子的動力學方程，得到軸心運動軌跡位置坐標與油膜力的關係，在期望軌跡上選擇配置點，求得每個配置點處所需的油膜力，最後通過程式疊代計算得到配置點處液壓迴路系統中電液伺服閥的控制電流參數以及油腔壓力參數。 (6)研究了靜壓主軸軸心做期望橢圓軌跡的最優控制問題。以軸心位置坐標為待最佳化的狀態變數，控制油膜力為控制變數；以期望軸心坐標和待最佳化的軸心坐標偏差作為性能指標，建立最優控制模型，利用高斯偽譜法求解最優軸心運動軌跡和最優控制規律。 (7)改裝了試驗台，搭建了軸心軌跡測量與控制裝置；利用現代控制方法，開展了橢圓軸心軌跡控制試驗研究，得到了橢圓軸心軌跡。證明了方法的有效性和可行性。
