静压导轨油腔数量对运动精度影响的分析仿真

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Simulation Efect of Motion Precise to the Number of oil Chamber Caused byHydrostatic GuidewayWU Zhi-qun.LI Jian-yuan(Mechanics Manufacture Technology Research Institute，China Academy of Engineering Physics，Sichuan Mianyang 621900，China)Abstract：There cite some efectivefactors On the hydrostatic guideway，SO to evaluate accuratethe motionpcise oftheguideway is diftculty.In the general des，n，the length and shape and the chamber number ofthe hydrostatic guideway oreexperiential value to be recommended The correlated theory mostly how to calculate the rigidity and the co，Tying capacity ofthe hydrostaic guideway.It brings forward虢 algorithm to simulate the motion precise of the hydrostatic guideway.bycomparing the number of oil chamber It introduces a new method simulating the motion precise ofhydrostatic guideway，which the muhiobjective genetic algorithms(MGA)./t also explains the theory of the algorithm and the optimizationevolutionary strategy and detail steps.With the method，the guidewayprecise COlt be analyzed quantifcationaly whenpreciseofgeometry andthe hydraulic component in the guideway andthe numbers ofoil chambers are variant。

Key Words：Hydrostatic Guideway；Genetic Algorithms；Fitness1 I舀由于影响静压导轨的因素很多，如几何形状 、几何精度、供油系统误差、载荷变化、切削振动等因素都会对导轨的精度产生影响，因此精确评估导轨的运动精度难度很大。常规设计中，静压导轨油腔的长度、形状及个数-般都是经验推荐值，少有相关理论计算针对静压导轨，采用多目标遗传算法进行对比仿真，尝试分析油腔数量对导轨运动精度的影响。

2静压导轨工作原理2.1受力分析静压导轨工作原理，如图1所示。液压油经泵3经过滤器4、5后，通过阀调节流量后输送至导轨，导轨上的油腔进 口处的流量恒定不变。当导轨面上的总压力足以平衡运动部件的重量时，滑台被浮起，此时液压油通过上、下支承的间隙流出，压力降为0。

71.油箱 2.过滤器 3.多头恒流泵 4.过滤器 5.过滤器6.压力计 7.定量阀 8.导轨 9.滑台图 1恒流闭式静压导轨工作原理Fig.1 The Structure of the Hydrostatic Guideway22导轨面的压力计算为了简化模型仅对无外载荷情况下 ，导轨水平方向静态运动精度进行仿真，如图2所示。导轨部件重量 仅影响导轨的刚性和滑台的初始位置，对导轨的静态运动精度没有影响，为了简来稿日期：2012-10-10作者简介：吴祉群，(1970-)，男，山东济宁人，高级工程师，硕士研究生，主要研究方向：精密机械及装备设计262 机械设计与制造No.8Aug.2013力分布，如图 4、图5所示。压力相对值随油膜间隙变化而变化，滑台平衡状态所受合力和合力矩的形态与真实情况-致。

图5两油腔滑台压力分布图Fig.5 The Pressure Distributionof Two Oil Chambers在运动过程中，两个油腔滑台位置偏移量 与四个油腔滑台位置偏移量 变化范围差异基本相同，如图6、图7所示∩以推断滑台油腔数量多少对滑台位置偏移量影响很校也就是当滑台油腔数量增加时，滑台与导轨接触面增加时对工作台质心位置的影响不大。

图6两个油腔滑台位置偏移量 变化图Fig.6 Th e Range of Two Oil Chambers Position Ofset XI l ll L九 I - ll J I l I Ill ly l i I n A l，、.I -.J."L.。 。.l I flMU1. l-I.I.。 1I.JJ。 .j。

， r日f1I， . i 1f li L ， . Jjf I f Y Y U1nf- y I I， I 1 rf 1 I 1 T图7四个油腔滑台位置偏移量 变化图Fig.7 The Range of Four Oil Chambers Position Ofset如图8、图 9所示，四个油腔滑台角度偏移量 与两个油腔滑台角度偏移量 变化范围相差 4倍 ，可以推断滑台油腔数量对滑台角度偏移量 0影响很大。也就是当油腔数量增加时，滑台与导轨接触面增大时，会导致滑台偏摆角度误差的增加。

0.0040.0o3O.oo20.001O- 0.001- 0.o02- 0.003- 0.004. I 1 . I，1. .1 I。l 1l l l础 .1lJ.1/3t1[1l .1-uJll鼢l. . J.nJ. .1Jll1 l Jl”IlJlJ l 埘 l。 1 BuI飘I y I 1 Il 1 。 1T I I 、 1图 8四个油腔滑台角度偏移量0变化图Fig.8 The Rang of Two Oil Chambers Angle Ofset 01 。

IJ、 .I -I 巩I I J . 。. I Jll上。 hAL. 1.。J .I且.JIrl。 ， .LJ.姗L 。

V IfW lllJ 7W IIV lI f l，ItI ” 13P 46 6I。.， 。 7 sI甲1附 f U f Ⅱ fl Il图9两个油腔滑台角度偏移量 0变化图Fig.9 Th e Rang of Four Oil Chambers Angle Offset 05结论根据对比仿真试验可知，在静压导轨设计中，当滑台载荷较小的工作状态下，尽量减少油腔数量或选择接触面积较小的油腔形状，对提高静压导轨直线度有利，这与实验验证的结果基本-致。