作為落實(shí)機(jī)械加工高速率、高精密度和高穩(wěn)定性的裝備,液體靜壓導(dǎo)軌已成為當(dāng)今制造領(lǐng)域高速、精密及重載運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的主要發(fā)展方向。機(jī)床工作過(guò)程中油膜厚度受載荷影響,維持油膜厚度居于穩(wěn)定狀況是保證導(dǎo)軌精度的必要環(huán)節(jié)。目前檢測(cè)油膜厚度主要是定點(diǎn)檢測(cè)油膜厚度大小,不能模擬出切削力的變化,檢測(cè)無(wú)實(shí)時(shí)性,也無(wú)自動(dòng)檢測(cè)的能力。本文設(shè)計(jì)了機(jī)床液體靜壓導(dǎo)軌油膜厚度檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái),不僅能夠?qū)崟r(shí)檢測(cè)機(jī)床工作過(guò)程中油膜厚度的大小,而且能夠模擬出變化的切削力,具備自動(dòng)檢測(cè)的能力。本文主要研究?jī)?nèi)容包括:(1)建立了試驗(yàn)臺(tái)總體設(shè)計(jì)方案,闡述了導(dǎo)軌油膜厚度控制的重要意義;設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu),描述了該結(jié)構(gòu)的組成與工作過(guò)程并基于NX軟件建立了該結(jié)構(gòu)的三維模型原理圖。(2)設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)液壓控制系統(tǒng)原理圖,對(duì)該系統(tǒng)的元件組成及工作原理采取了詳盡的分析,并對(duì)系統(tǒng)中各構(gòu)件開(kāi)展了相應(yīng)的計(jì)算與選型,為了驗(yàn)證該系統(tǒng)是否符合要求,校核了系統(tǒng)性能;使用AMESim軟件對(duì)該系統(tǒng)實(shí)行相應(yīng)的仿真與分析。(3)建立了電液力伺服系統(tǒng)原理圖并確定靜壓導(dǎo)軌壓力控制方案,完成了試驗(yàn)臺(tái)電液力伺服控制系統(tǒng)建模,對(duì)其開(kāi)展了動(dòng)、靜態(tài)分析;基于Matlab軟件仿真并分析了該控制系統(tǒng)性能,并且采取了二次型最優(yōu)控制與極點(diǎn)配置對(duì)其優(yōu)化。(4)由PID控制的快速超調(diào)鋪墊自抗擾控制,通過(guò)零極點(diǎn)相消、算法建立與編程、自定義模塊庫(kù)和子系統(tǒng)的創(chuàng)建與封裝,設(shè)計(jì)完成了自抗擾控制器;利用該控制器對(duì)試驗(yàn)臺(tái)電液力伺服控制系統(tǒng)開(kāi)展了自抗擾優(yōu)化,并通過(guò)觀察電液力伺服控制系統(tǒng)在線(xiàn)性二次型最優(yōu)控制、極點(diǎn)配置、PID控制以及自抗擾控制下的響應(yīng)曲線(xiàn),進(jìn)行了優(yōu)劣比較。(5)根據(jù)所設(shè)計(jì)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu),完成了試驗(yàn)臺(tái)的制造和整體裝配,確定了各部件操作規(guī)程;利用電液力伺服控制系統(tǒng)對(duì)動(dòng)導(dǎo)軌添加載荷來(lái)實(shí)時(shí)模擬機(jī)床切削力的變化,完成了油膜厚度檢測(cè)的相關(guān)實(shí)驗(yàn);通過(guò)自抗擾控制優(yōu)化系統(tǒng)性能,完成了相關(guān)檢測(cè)實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:試驗(yàn)臺(tái)加載力的跟隨性和厚度檢測(cè)精度較好,加入自抗擾控制算法后的試驗(yàn)臺(tái)電液力伺服控制系統(tǒng)可以提高油膜厚度穩(wěn)定性。本文為了能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)油膜厚度的變化,設(shè)計(jì)了試驗(yàn)臺(tái)總體結(jié)構(gòu)并完成制造與搭建,通過(guò)電液力伺服控制系統(tǒng)模擬機(jī)床切削力產(chǎn)生的整個(gè)過(guò)程,并通過(guò)自抗擾控制算法來(lái)優(yōu)化該系統(tǒng)的控制性能。仿真與實(shí)驗(yàn)表明:在自抗擾控制環(huán)境下,試驗(yàn)臺(tái)電液力伺服控制系統(tǒng)性能變好,油膜厚度趨于穩(wěn)定。
【學(xué)位單位】：安徽工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TG502
【部分圖文】：

圖 1-1 靜壓導(dǎo)軌模型 圖 1-2 帶靜壓導(dǎo)軌的數(shù)控機(jī)床為了減少動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間的磨損，改善機(jī)床加工精度與效率，提高加工平臺(tái)性能與承受載荷能力，在各類(lèi)機(jī)床中通常采取液體靜壓導(dǎo)軌[1,8]。靜壓導(dǎo)軌包含兩個(gè)與導(dǎo)軌間隙油膜厚薄密切相關(guān)的參數(shù)，分別為油膜剛度與承載能力[9]。油膜剛度具有一定的剛度值范圍，即隨著外部載荷的變化，油膜厚度變化量符合設(shè)計(jì)要求的最大極限，而承載能力需要達(dá)到動(dòng)導(dǎo)軌自重與機(jī)床切削力之和[10-11]。油膜厚度不穩(wěn)定將會(huì)對(duì)油膜剛度和承載能力產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，因此，能否維持油膜厚度居于理想狀況成為改善導(dǎo)軌精度的重要考量，測(cè)量油膜厚度是判斷其是否位于理想狀況的直接方法[1,3]。1.3 試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 電液力伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

圖 1-1 靜壓導(dǎo)軌模型 圖 1-2 帶靜壓導(dǎo)軌的數(shù)控機(jī)床為了減少動(dòng)導(dǎo)軌與支撐導(dǎo)軌之間的磨損，改善機(jī)床加工精度與效率，提高加工平臺(tái)性能與承受載荷能力，在各類(lèi)機(jī)床中通常采取液體靜壓導(dǎo)軌[1,8]。靜壓導(dǎo)軌包含兩個(gè)與導(dǎo)軌間隙油膜厚薄密切相關(guān)的參數(shù)，分別為油膜剛度與承載能力[9]。油膜剛度具有一定的剛度值范圍，即隨著外部載荷的變化，油膜厚度變化量符合設(shè)計(jì)要求的最大極限，而承載能力需要達(dá)到動(dòng)導(dǎo)軌自重與機(jī)床切削力之和[10-11]。油膜厚度不穩(wěn)定將會(huì)對(duì)油膜剛度和承載能力產(chǎn)生負(fù)面效應(yīng)，因此，能否維持油膜厚度居于理想狀況成為改善導(dǎo)軌精度的重要考量，測(cè)量油膜厚度是判斷其是否位于理想狀況的直接方法[1,3]。1.3 試驗(yàn)臺(tái)控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)1.3.1 電液力伺服控制系統(tǒng)研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)

安徽工程大學(xué)碩士學(xué)位論文此，靜壓導(dǎo)軌作業(yè)性能關(guān)鍵在于油膜厚度是否穩(wěn)定[3]。本文設(shè)計(jì)的油膜厚度檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)可以實(shí)時(shí)檢測(cè)導(dǎo)軌間隙油膜厚度，并實(shí)時(shí)油膜厚度，使之處于穩(wěn)定狀態(tài)，從而提高了導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)精度。該試驗(yàn)臺(tái)是評(píng)壓導(dǎo)軌性能參數(shù)的手段，是確定油膜厚度控制系統(tǒng)性能的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，也是研膜厚度控制策略的有效設(shè)備，此試驗(yàn)臺(tái)對(duì)維持間隙厚度穩(wěn)定性非常關(guān)鍵[3]。.2 試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)油膜厚度檢測(cè)試驗(yàn)臺(tái)的機(jī)械結(jié)構(gòu)部分設(shè)計(jì)了水平和垂直兩個(gè)移動(dòng)模塊，用擬機(jī)床切削力的變化[3]。試驗(yàn)臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)三維模型如圖 2-3 所示。

【參考文獻(xiàn)】

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1 龔儉龍;趙翼翔;劉強(qiáng);陳新;王昆;;超精密定位工作臺(tái)靜壓導(dǎo)軌靜態(tài)特性及流場(chǎng)仿真分析[J];機(jī)床與液壓;2015年07期

2 李松;宋錦春;王長(zhǎng)周;任廣安;;精密數(shù)控機(jī)床閉式靜壓導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及油腔流場(chǎng)研究[J];機(jī)床與液壓;2014年15期

3 SHI Hu;GONG GuoFang;YANG HuaYong;MEI XueSong;;Compliance of hydraulic system and its applications in thrust system design of shield tunneling machine[J];Science China(Technological Sciences);2013年09期

4 李杰;齊曉慧;韓帥濤;;基于自抗擾技術(shù)的四旋翼姿態(tài)解耦控制方法[J];電光與控制;2013年03期

5 郭棟;付永領(lǐng);盧寧;龍滿(mǎn)林;;自抗擾控制技術(shù)在電液力伺服系統(tǒng)中的應(yīng)用[J];北京航空航天大學(xué)學(xué)報(bào);2013年01期

6 呂猛;張齊生;劉春慶;任光合;;基于自抗擾控制器的電液位置伺服控制系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)研究[J];流體傳動(dòng)與控制;2012年04期

7 屈重年;伍良生;肖毅川;張仕海;;機(jī)床導(dǎo)軌技術(shù)研究綜述[J];制造技術(shù)與機(jī)床;2012年01期

8 韓青;任杉;;液壓位置伺服系統(tǒng)的仿真及二次型最優(yōu)控制[J];林業(yè)機(jī)械與木工設(shè)備;2010年06期

9 付永領(lǐng);陳輝;劉和松;祁曉野;;基于自抗擾控制的導(dǎo)彈電液舵機(jī)系統(tǒng)研究[J];宇航學(xué)報(bào);2010年04期

10 王兵樹(shù);姜萍;林永君;郝靖宇;;SIMULINK中自抗擾控制技術(shù)自定義模塊庫(kù)的創(chuàng)建[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2010年03期

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1 王U

本文編號(hào)：2832316