[发明专利]一种考虑流固耦合影响的静压转台变形的计算方法

说明书

一种考虑流固耦合影响的静压转台变形的计算方法，本发明旨在提供一种静压转台变形的计算方法。该方法的主要特点是在计算静压转台变形的过程中充分考虑了流固耦合作用的影响。首先计算支承油垫的承载力，对静压转台进行受力分析，建立静压转台平衡方程。然后对于静压转台，基于圆形薄板基本理论，将转台等效成外边缘无限大模型，计算静压转台在外力以及初始静压油膜支承力作用下的变形。考虑流固耦合的影响，基于有限迭代法编程计算静压转台的实际变形。本发明考虑了静压转台和液体静压支承油垫的相互作用，即流固耦合作用的影响，求解出了在重载作用下液体静压转台的变形。

技术领域

本发明属于静压转台设计分析领域，涉及一种考虑流固耦合影响的重型机床静压转台变形的计算方法，特别是一种基于圆形薄板理论的考虑流固耦合的静压转台变形的计算方法。

背景技术

静压转台(Hydrostatic Rotary Table)是重型高档数控机床的关键配件，重型静压转台在承载重型工件时，由于转台自身刚度的制约，转台自身将发生弹性变形。由于静压转台由多个油垫与转台导轨间形成的油膜支承，存在应力集中现象，导致油垫处转台导轨变形增加，将直接影响静压油膜流态及其承载能力。因此，准确计算静压转台的变形能够更精确的研究静压油垫的支撑性能以及静压转台的承载能力。

以往对静压转台变形的研究更多的是将静压转台和静压油膜支承分别考虑。本发明基于圆形薄板理论，将静压转台和静压油膜支承综合考率，即考虑流固耦合作用的影响计算静压转台的变形。

发明内容

本发明旨在提供一种静压转台变形的计算方法。该方法的主要特点是在计算静压转台变形的过程中充分考虑了流固耦合作用的影响。

本发明是采用以下技术手段实现的：

1、计算支承油垫的承载力，对静压转台进行受力分析，建立静压转台平衡方程。

2、对于静压转台，基于圆形薄板基本理论，将转台等效成外边缘无限大模型，计算静压转台在外力以及初始静压油膜支承力作用下的变形。

3、考虑流固耦合的影响，基于有限迭代法编程计算静压转台的实际变形。

本发明的特点在于考虑了静压转台和液体静压支承油垫的相互作用，即流固耦合作用的影响，求解出了在重载作用下液体静压转台的变形。下面将结合附图更清晰的阐明本发明的方法及实施例。

附图说明

图1静压转台受力图

图2静压转台受力示意图

图3受单位载荷的平面薄板的弹性变形

图4静压转台变形求解计算流程图

具体实施方式

本发明实施一种考虑流固耦合影响的静压转台变形的计算方法，下面结合附图，对本发明的实施进行具体说明。

图1为转台受力简图，转台的半径为R_t，F_w为偏心外载，它离转台中心的距离为B，θ_x为静压转台在偏心载荷力作用下对x轴的倾角。

第一步，计算支承油垫的承载力，建立静压转台的平衡方程

图2为转台受力简图，转台的半径为R_T，F_w为外载，它与x轴的正向的夹角为它离转台中心的距离为B，θ_x为静压转台在偏心载荷力作用下对x轴的倾角。本方法所涉及的重型静压转台，包含内外两圈导轨，对于内圈支承油垫，其支撑力分别为F_1,j，j＝1～8，油垫与转台中心的连线和受力点与转台中心连线的夹角分别为对于外圈支承油垫，其支撑力分别为F_2,j，j＝1～16，内、外圈支承油垫与转台中心的连线和受力点与转台中心连线的夹角分别为则各支承油垫的油膜厚度分别为