超精密光学加工机床液体静压主轴流场分布及承载特性研究

摘要

液体静压轴承以其摩擦小、刚度高、承载能力大和使用寿命长等优点被广泛应用在精密和超精密加工设备上.为研究液体静压主轴的承载特性,揭示其油腔内流场的分布规律,在理论分析的基础上,采用ANSYS/Fluent软件对油腔的流场进行了仿真,通过修改输入油压、油膜厚度等参数,得出不同仿真参数条件下,油腔内压力和流速的分布规律,并通过积分计算出对应油膜厚度下的承载力,以及流量和油膜厚度之间的变化规律;利用Nanosys-1000 LODTM超精密光学加工机床液体静压主轴进行了主轴承载特性实验研究,研究了不同输入压力、不同负载条件下,油腔压力与负载以及油膜厚度与流量的变化规律.实验与仿真结果吻合较好,综合分析仿真和实验的结果,得出:在一定的边界条件范围内,油腔压力越大,油膜承载力越大,且两者成线性关系;相同负载及承载力下,输入油压越高,油膜厚度越大;相同油膜厚度下,输入油压越大,润滑油流量越大。