基于压电型薄膜式差动节流阀的静压主轴轴心轨迹理论研究与仿真*

doi:10.3901/JME.2016.21.071

机械工程学报 ›› 2016, Vol. 52 ›› Issue (21): 71-77.doi: 10.3901/JME.2016.21.071

基于压电型薄膜式差动节流阀的静压主轴轴心轨迹理论研究与仿真^*

刘自超, 潘伟, 路长厚, 张永涛

山东大学机械工程学院济南 250061

出版日期:2016-11-05 发布日期:2016-11-05
作者简介:刘自超，男，1990年出生。主要研究方向为流体润滑。
E-mail：zichaol@sina.cn
潘伟(通信作者)，男，1976年出生，博士，讲师，硕士研究生导师。主要研究方向为轨道动力学、测试技术。
E-mail：panw@sdu.edu.cn
基金资助:
* 国家自然科学基金资助项目(51375275); 20151022收到初稿，;

Theory Research and Simulation of Hydrostatic Spindle Axis Trajectory Based on the Piezoelectric Thin Film Differential Throttling Valve

LIU Zichao, PAN Wei, LU Changhou, ZHANG Yongtao

School of Mechanical Engineering， Shandong University， Jinan 250061

Online:2016-11-05 Published:2016-11-05

摘要/Abstract

摘要：

提出一种压电型薄膜式差动节流阀，实现出油口压力的差动控制，并建立节流阀的数学模型，得出了流量公式。静压主轴前端采用静压轴承支撑，后端采用滚动轴承支撑，建立了静压主轴的动力学模型，且忽略静压轴承的动压效应，得到了静压轴承的油膜力以及流量公式。利用压电型薄膜式差动节流阀的差动效应，使节流阀的两个出油口分别连接静压轴承的对置油腔以期实现期望轴心轨迹，且仿真分析了期望轴心轨迹与压电陶瓷位移之间的关系，并得到了初始节流间隙与压电陶瓷位移间的关系。

关键词: 薄膜节流阀, 差动, 轴心轨迹, 压电陶瓷

Abstract: The piezoelectric thin film differential throttling valve which can realize the pressure of the oil outlet differential control is proposed. The mathematical model of the valve is established to obtain the flow equation. The dynamic model of the hydrostatic spindle whoese front end is supported by hydrostatic bearing and back end is supported by rolling bearing. The oil film force and flow formula of the hydrostatic bearing is obtained overlooking the hydrodynamic action of the hydrostatic bearing. In order to obtain the hydrostatic spindle axis trajectory expected, the contraposition recesses of the hydrostatic bearing are connected to the two oil outlets of the valve. The spindle axis trajectory can be controlled by controlling the piezoelectract. Finally, the relationship between the hydrostatic spindle axis trajectory expected and the displacement of the piezoelectric is simulated and the the relationship between the initial throttle clearance and the displacement of the piezoelectric is obtained.

Key words: differential, hydrostatic spindle axis trajectory, thin filn throttling valve, piezoelectric

刘自超, 潘伟, 路长厚, 张永涛. 基于压电型薄膜式差动节流阀的静压主轴轴心轨迹理论研究与仿真^*[J]. 机械工程学报, 2016, 52(21): 71-77.

LIU Zichao, PAN Wei, LU Changhou, ZHANG Yongtao. Theory Research and Simulation of Hydrostatic Spindle Axis Trajectory Based on the Piezoelectric Thin Film Differential Throttling Valve[J]. Journal of Mechanical Engineering, 2016, 52(21): 71-77.

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基于压电型薄膜式差动节流阀的静压主轴轴心轨迹理论研究与仿真^*

Theory Research and Simulation of Hydrostatic Spindle Axis Trajectory Based on the Piezoelectric Thin Film Differential Throttling Valve

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