静压轴承具有摩擦系数小、承载能力大、刚度高、运行平稳、使用寿命长等优点,被广泛应用于各类重型设备中,特别是在重型机床上,静压轴承已成为其核心部件。节流器是决定静压轴承能否正常运转的关键部件之一,对静压轴承的精度和承载能力起着非常重要的作用。传统的固定节流器和可变节流器在使用中无法主动调节,不能实现对主轴轴心位置的精确控制。为了使静压轴承达到更高的支撑精度,本文提出一种可实现主动控制的节流器,该节流器能根据静压轴承的要求,控制节流间隙,改变轴承的支撑状态。一方面,可以使主轴轴心位置不随外载荷变化,即具有无穷大刚度。另一方面,轴心位置能根据需要进行控制,用以实现微量进给。主要研究内容如下:1.以典型恒压供油四油腔静压轴承为例,根据轴承的工作原理及流体润滑理论,建立静压轴承间隙油膜的雷诺方程;采用有限差分法对雷诺方程进行求解,并使用MATLAB编制程序,实例计算毛细管节流器与薄膜节流器静压轴承的油腔压力、流量和承载力。2.提出使用压电陶瓷对薄膜节流器进行控制,并设计两种控制方案:压电双晶片薄膜节流器与压电叠堆型薄膜节流器。通过对两种节流器进行分析,最终选定压电叠堆型薄膜节流器作为主动控制节流器,并构建其三维模型,得出电压与压电叠层致动器的力和位移的关系。3.对压电叠堆型薄膜节流器的控制关系进行分析,采用流固耦合方法在FLUENT中分析压电叠堆型薄膜节流器薄膜在油液压力和压电叠层致动器作用下的变形情况,分别得到电压与薄膜位移、薄膜位移与油腔压力、油腔压力与外载荷之间的关系,最终求得主轴所承受的外载荷与控制电压之间的关系。此外,对可能影响控制关系的因素(如频率、节流器尺寸等)进行相关分析。4.建立普通薄膜节流器与压电叠堆型薄膜节流器的控制模型,使用Simulink对两个系统进行动态仿真,求得主轴在承受不同载荷时的偏心位移与响应时间;通过比较两个节流器的动态响应,证明采用压电叠堆型薄膜节流器对静压轴承控制的优越性。