[发明专利]一种弹簧变形补偿方法

摘要

一种弹簧变形补偿方法，针对悬臂式结构件伸出后因自重下垂变形进行补偿处理；其特征在于其具体采用弹簧拉杆力补偿结构对悬臂式结构件弯曲变形进行补偿；所述弹簧拉杆力补偿结构具体是两端分别固定在悬臂式结构件前端及移动基础件上的弹簧；弹簧的拉力由弹簧拉伸提供，通过弹簧的拉长长度来调整对悬臂式结构件挠曲变形的具体补偿量。本发明通过补偿装置能够明显改善悬臂式结构件因自重而下垂带来的精度损失，所述精度补偿装置结构简单，可靠性好，便于使用和维护；使用寿命长，可靠性高，其具有可预期的较为巨大的经济价值和社会价值。

主权项

一种弹簧变形补偿方法，针对以大型卧式机床的滑枕(1)为代表的悬臂式结构件以悬臂梁方式从滑台(2)中伸出后因自重下垂变形进行补偿处理；其具体采用液压拉杆力补偿结构对悬臂式结构件挠曲变形进行补偿；所述液压拉杆力补偿结构具体是：一端固定在滑枕(1)前端，另一端固定在远离滑枕(1)伸出端的滑台(2)上的两个液压拉杆(99)上；两个液压拉杆(99)的拉力由两个液压油缸提供，通过调整拉力来调整对滑枕(1)挠曲变形的具体补偿量；所述两个液压拉杆(99)都布置在靠近悬臂式结构件即滑枕(1)的上表面处，且二者在同一水平面内布置；设F1和F2为两个液压拉杆(99)的拉力，因为两个液压拉杆(99)共同作用会产生偏心压缩的效果；设e为在横截面上液压拉杆力作用点到滑枕(1)中心轴线的距离；θ为液压拉杆(99)中心到滑枕(1)中心连线与滑枕(1)中性层的夹角；为保证滑枕(1)悬伸主轴端面中心的挠曲变形为最小，要求液压拉杆(99)的拉力产生的挠度与滑枕(1)本身因重力产生的挠度方向相反、大小相等；即有：ML22EI=G0L33EI+qL48EI---(1)]]>式(1)中：M为液压拉杆力所产生的力矩；E为滑枕(1)材料的弹性模量；I为滑枕(1)截面的惯性矩；L为滑枕(1)的伸长量；q为滑枕(1)自身重力；G0为伸出的滑枕(1)部分受到主轴总成(77)的重力；由于两个液压拉杆(99)上的拉力相等，即设F1＝F2＝F，所以补偿力F产生的力矩M表达为：M＝2eFsinθ           (2)两个液压拉杆(99)安装的位置确定后，θ和e也随之确定，将式(2)带入式(1)中即得：F=M2esinθ=8G0+3qL224esinθ---(3)]]>即补偿力按照式(3)确定；所述两个液压拉杆(99)所提供的补偿力按照下述要求确定：利用计算机建模软件的估算模块，首先定义实体的材料属性，分别算出未知量：当滑枕(1)伸出最大行程L为某一确定值时，根据q、G0的数值将相关参数带入公式(3)中，既得到滑枕(1)行程为某一定值时要求液压拉杆(99)提供的补偿力；同理，算出滑枕(1)在不同行程的液压拉杆(99)应提供的补偿力的初始值，利用有限元的方法对滑枕(1)施加液压拉杆(99)补偿力后的变形分析，能够得到滑枕(1)挠曲变形补偿后的变形量；之后要求根据分析结构对补偿力的初始值进行更改修正，直至滑枕(1)的挠曲变形量满足要求为止，最终得到确定的补偿力控制依据并获得最佳补偿效果；液压拉杆(99)的补偿力啮合曲线按下述要求确定以便用作控制依据：采用最小二乘法，根据一组实验数据(xi，yi)(i＝0,1,2….，m)中寻找自变量x与因变量y之间的函数关系：y=Σj=1majxj---(4)]]>且使得总误差Q达到最小；Q=Σi=1N(yi-Σj=1majxj)2---(5)]]>此时，Q视为关于aj(j＝0,1,2…，m)的多元函数，所以(5)式的系数求解问题转化为以aj(j＝0，1,2…，m)为变量的多元函数极值问题，得到如下正则方程组(方程组中m＝0,1,2…，m)：上述正则方程组的解即为式(1)中的系数，且这组解存在唯一值；设对下述八个行程的补偿力初始值中的数据做多项式最小二乘法拟合，采用三次多项式最小二乘法拟合得到液压拉杆补偿力F(KN)与滑枕行程量L(mm)的函数关系；所述八个行程的补偿力初始值为：