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线性模组-静压运动约束的柔度最小化

发布日期:2017-10-10 17:34:37

线性模组-静压运动约束的柔度最小化

  静压运动约束的柔度最小化
  要使静压运动约束最小化,则按实际0所示设计静压运动约束构造。
  机械中一般使用油(近似的非压缩性流体)和空气(压缩性流体)作为流体,本节研究油压的静压运动约束。将具有一定压力的油向滑动体的口袋里供给,从滑动体和约束导轨面之间的间隙向外部排出。滑动体由其下面的油的压力来支承。导轨面和滑动体的相对面的间隙值A必须加工得比表面粗糙度值小。这个静压运动约束来自定吐出量方式、固定节流方式和自动可变节流方式三种,下面分别加以说明。
  1.定吐出量方式
  定吐出量方式的回路如实际1所示。流量0为一定时间的定吐出量。定吐出量是与间隙的大小变化无关而以一定的流量流出的方式,这样的方式一个油腔必须有一台油栗。如果用一台油泵向多个并列的油腔供油,当一处载荷大而油隙小时,液流阻力大而油的流动困难,其他的易流动处流动加快,前者一瞬间与固体运动副相接触。
  几个地方存在着独立的间隙时,构成非常不稳定的体系,这里用一台一台的泵使各个油腔的油强制地按一定量流动。
  2.固定节流方式
  固定节流方式的油压回路如实际3所示。固定节流方式的优点是即使有多数的油腔也可只用一台油栗供给油压。为此,为解决前面所述不稳定度问题在各油腔前面设置节流阀,通过节流阀使油必须通过油腔流动。
  好,但固定节流的方式则更加便宜。
  节流的方式如实际4所示。实际4a所示的毛细管式节流是成本最低的构造,垃圾容易塞住是其一个缺点。针对这个缺点,为了维修方便,可将其放在容易着手维修的地方。这种方式还有一个缺点,即节流量不能变化。
  实际4b所示为锥面型节流方式,与毛细孔式节流方式相比,垃圾不易堵塞,即使装配后也能调节流量而且使用方便。
  固定节流方式的特性如实际5所示。该方式虽不如定吐出量方式,但在必须尽量把柔度设计得小的场合使用该方式可以使性能提高。实际5和实际2相比,定吐出量方式只安在导轨面高精度加工(减小A)时,那么柔度?可以很小,而固定节流方式的柔度不能做成Cinin,因为其性能比定吐出量方式差。
  3.自动可变节流方式
  上文叙述的方式只要载荷变动,就会产生位移变动。即柔度从零变成很大。但是,柔度为零,即对于载荷变动来说能不能不产生位置的移动呢?当然载荷为任意的话,这样的技术是没有的。载荷范围限制的话,柔度无限小而接近于零是可能的。
  回到式(2.8.7)和式(2.8.5)来考虑,这里改写一下-久/A为定数。这里,如果F变化时,(?也能按相应比例变化,即(?/f能够控制在一定值时,滑台和轨面之间的间隙可以没有变化。能够进行这样控制的是自动可变节流阀。自动可变节流方式如实际6所示。
  实际6a所示为膜片式节流阀,载荷F增大时由式(2.8.22)可知,变小,由此和式(2.8.23)可知,油腔压力增大,其结果是膜片上压,间隙心扩大,线性模组油的流量增加,结果可控制在一定值。
  实际6b所示为注射主流道阀式节流阀,如果f增大,则Pt和R也增大,Pv因等于泵的压力而几乎不变,滑阀向右压则图示节流间隙打开,油的流量增加。
  用自动可变节流方式,即使载荷变动而几乎没有位移,即能够实现柔度非常小的静压运动约束。但是,压住膜片的弹簧强度和水平安定面值的调整比较困难。这样,运动约束或其他种类(如磁力轴承)的轨道可以用控制的方法使柔度很小,若限制使用范围,则可调到零。
  由此可得出下面的系。静压运动的定吐出量方式间隙越小,则可以将柔度弄小,而固定节流方式柔度最小的间隙值(使用范围)是有的。
  柔度链概念
  弹性系统刚度链由组成系统的各零件本身刚度和各零件装配时互相接触处的接触刚度合成,而影响机器装配后工作精度和可靠性的主要因素之一正是接触刚度。
  同样,柔度也有链的概念,换成柔度链的四个原理就是:
  详细请参考本书第1篇第7章弹性系统刚度链原理。
  刚度在广义上的定义是:物体受到外力作用时,抵抗变形的能力。
  过去一直是用刚度代替柔度,输入(原因)用变形,输出(结果)用力。柔度与之相反,输入(原因)为力、输出(结果)为变形的关系。
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