滚动导轨油膜阻尼器减振技术的耦合分析与仿真

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随着制造业向着高速度、高精度、低噪音、复合化的方向发展,对我国数控机床产业的整体技术水平提出更高的要求。滚动直线导轨是当今数控机床中广泛使用的功能部件,但由于其是金属与金属之间的接触,所以减振阻尼能力差。为此,国外企业研发了油膜阻尼器,利用阻尼滑块与导轨之间的油膜阻尼振动,有效地提高了滚动导轨的减振性能。我国在此种阻尼器上的研究还比较缺乏,目前尚无成熟的产品。本文对阻尼器的阻尼减振技术做了详细的分析和研究,为将来高性能阻尼器的产业化奠定了一定的理论基础。  首先,采用润滑理论对阻尼器油膜进行分析,给出了其控制方程的一般形式。讨论了油膜的四种效应的特性,阻尼器油膜以挤压效应为主要表现形式,简化了雷诺方程。阐释了油膜阻尼的能量耗散原理,给出了其数学表达。从振动控制的角度分析了阻尼器的原理,并给出了计算和求解方法。  然后,采用有限元方法对阻尼器系统进行流固耦合分析。选用了Mindlin板理论对阻尼滑块建模,阐述了油膜的有限元方法。采用三节点三角形单元对阻尼器系统进行耦合分析,得到系统整体动力学方程,给出了求解方法。以三节点耦合为例,分析了初始油膜厚度对减振效果的影响。  最后,运用ANSYS Workbench对阻尼器系统进行仿真计算。从模态、简谐响应和响应的差异性三方面对阻尼器进行详细的仿真分析。从而得到了轻载和重载下的固有频率,在简谐激励下,有、无油膜阻尼的响应特点,以及不同方向和载荷的响应差异。
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