本發(fā)明靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)，具體而言，涉及一種擺線型靜壓油腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。

背景技術(shù)：

1、在靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)工，靜壓油腔表面輪廓結(jié)構(gòu)對(duì)于油膜承載能力具有較大的影響，目前靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)中的靜壓油腔主要采用平面型油腔，依據(jù)伯努利最小速度原理，平面型油腔的結(jié)構(gòu)使流體在給定流動(dòng)時(shí)間內(nèi)有效路程有限，流出油腔速度不理想，油膜承載力難以滿足高精度、高負(fù)載加工需求；從流體特性看，平面型油腔的內(nèi)部流動(dòng)模式單一，流量分配缺精細(xì)調(diào)控能力，難以精準(zhǔn)調(diào)配，壓力分布也難靈活調(diào)整，加工時(shí)壓力不均衡，面對(duì)復(fù)雜工況時(shí)因其結(jié)構(gòu)剛性難實(shí)現(xiàn)油膜動(dòng)態(tài)調(diào)整，容易出現(xiàn)油膜破裂、壓力波動(dòng)，加工穩(wěn)定性與精度低的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種擺線型靜壓油腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法備，以至少解決靜壓油腔容易出現(xiàn)油膜破裂、壓力波動(dòng)，加工穩(wěn)定性與精度低的問題。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種擺線型靜壓油腔結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，包括：

3、步驟s1：提取平面型油腔對(duì)應(yīng)的第一流體域模型和擺線型油腔對(duì)應(yīng)的第二流體域模型，對(duì)所述第一流體域模型進(jìn)行網(wǎng)格離散化處理，對(duì)所述第二流體域模型進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分；

4、步驟s2：分別對(duì)所述第一流體域模型及所述第二流體域模型的流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行仿真，根據(jù)仿真結(jié)果分析所述平面型油腔以及所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的油膜承載力與油膜壓力場(chǎng)分布；

5、步驟s3：根據(jù)所述油膜承載力確定所述平面型油腔與所述擺線型油腔之間的油膜承載力差異，根據(jù)所述油膜壓力場(chǎng)分布確定所述平面型油腔與所述擺線型油腔之間的油膜壓力場(chǎng)分布差異；

6、步驟s4：根據(jù)所述油膜承載力差異與所述油膜壓力場(chǎng)分布差異優(yōu)化所述擺線型油腔的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。

7、進(jìn)一步地，所述步驟s1包括：

8、步驟s11：分別獲取平面型油腔及擺線型油腔對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征和流體特征；

9、步驟s12：根據(jù)所述平面型油腔對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征和流體特征生成所述平面型油腔對(duì)應(yīng)的三維模型，根據(jù)所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)特征和流體特征生成所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的三維模型；

10、步驟s13：分別根據(jù)所述平面型油腔及所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)油路結(jié)構(gòu)特征設(shè)定對(duì)應(yīng)的三維坐標(biāo)系；

11、步驟s14：結(jié)合所述油路結(jié)構(gòu)特征與所述三維坐標(biāo)系通過spaceclaim軟件構(gòu)建所述平面型油腔對(duì)應(yīng)的第一流體域模型與所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的第二流體域模型；

12、步驟s15：對(duì)所述第一流體域模型進(jìn)行網(wǎng)格離散化處理，對(duì)所述第二流體域模型進(jìn)行非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分。

13、進(jìn)一步地，所述步驟s15包括：

14、步驟s151：根據(jù)所述平面型油腔的幾何形狀、尺寸信息和邊界條件選擇網(wǎng)格類型并確定網(wǎng)格尺寸和網(wǎng)格分布，基于所述網(wǎng)格類型、所述網(wǎng)格尺寸及所述網(wǎng)格分布對(duì)所述第一流體域模型進(jìn)行網(wǎng)關(guān)離散化處理；

15、步驟s152：根據(jù)所述擺線型油腔的幾何形狀通過非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成算法確定所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的全局尺寸，根據(jù)所述非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格生成算法與所述全局尺寸對(duì)所述第二流體域模型進(jìn)行網(wǎng)關(guān)劃分。

16、進(jìn)一步地，所述步驟s2包括：

17、步驟s21：將所述第一與所述第二流體域模型分別導(dǎo)入fluent模塊中，通過所述fluent模塊分別設(shè)定所述第一流體域模型與所述第二流體域模型的油液分析模式為穩(wěn)態(tài)分析，并設(shè)置對(duì)應(yīng)的方程求解器；

18、步驟s22：基于液壓油的流體類型設(shè)定所述第一流體域模型對(duì)應(yīng)的第一油液流動(dòng)模型及所述第二流體域模型對(duì)應(yīng)的第二油液流動(dòng)模型，配置所述第一油液流動(dòng)模型與所述第二油液流動(dòng)模型的模型參數(shù)；

19、步驟s23：分別設(shè)定所述第一流體域模型及所述第二流體域模型的邊界條件參數(shù)，通過速度-壓力耦合算法分別設(shè)定所述第一流體域模型及所述第二流體域模型對(duì)應(yīng)的方程求解器的空間離散化方法的參數(shù)；

20、步驟s24：對(duì)所述方程求解器進(jìn)行初始化，選擇預(yù)設(shè)步數(shù)與預(yù)設(shè)步長(zhǎng)以模擬所述第一油液流動(dòng)模型與所述第二油液流動(dòng)模型的流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，基于所述流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分析所述平面型油腔與所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的油膜承載力和油膜壓力場(chǎng)分布。

21、進(jìn)一步地，所述步驟s23包括：

22、步驟s231：據(jù)所述第一流體域模型及所述第二流體域模型的實(shí)際邊界參數(shù)在fluent模塊中設(shè)置所述第一流體域模型及所述第二流體域模型的邊界條件參數(shù)，所述模邊界條件參數(shù)包括入口壓力、出口壓力、流量參數(shù)、入口熱邊界參數(shù)、出口熱邊界參數(shù)和壁面熱邊界參數(shù)，所述出口壓力為表壓；

23、步驟s232：通過所述fluent模塊選擇速度-壓力耦合算法為simple算法，基于所述simple算法確定所述第一流體域模型及所述第一流體域模型對(duì)應(yīng)的所述方程求解器的空間離散化方法的梯度、壓力和動(dòng)量；

24、步驟s233：設(shè)置用于控制所述simple算法的收斂程度的松弛因子。

25、進(jìn)一步地，所述步驟s24包括：

26、步驟s241：設(shè)置在所述松弛因子下用于判斷所述方程求解器是否收斂的殘差精度；

27、步驟s242：設(shè)定所述平面型油腔與所述擺線型油腔靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)模擬的時(shí)間步長(zhǎng)，結(jié)合所述時(shí)間步長(zhǎng)根據(jù)運(yùn)行周期設(shè)定時(shí)間步數(shù)；

28、步驟s243：在fluent模塊的calculation單元中設(shè)置流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)對(duì)應(yīng)的模擬動(dòng)畫參數(shù)，基于所述模擬動(dòng)畫參數(shù)結(jié)合所述時(shí)間步長(zhǎng)、所述時(shí)間步數(shù)和所述流場(chǎng)參數(shù)對(duì)分別對(duì)所述平面性油腔與所述擺線型油腔的流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)進(jìn)行模擬得到運(yùn)動(dòng)狀態(tài)模擬動(dòng)畫；

29、步驟s244：根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)狀態(tài)模擬動(dòng)畫確定所述平面型油腔及所述擺線型油腔的包括油液流量和油膜承載力。

30、進(jìn)一步地，所述步驟s3包括：

31、步驟s31：根據(jù)所述油膜承載力分別生成所述平面型油腔與所述擺線型油腔的油膜承載力收斂曲線，根據(jù)所述平面型油腔與所述擺線型油腔的所述油膜承載力收斂曲線計(jì)算所述擺線型油腔的承載力差異；

32、步驟s32：根據(jù)所述油液流量分別計(jì)算所述平面型油腔與所述擺線型油腔在不同位置的油液壓力，根據(jù)所述油液壓力分別生成所述平面型油腔與所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的油膜壓力場(chǎng)分布圖；

33、步驟s33：根據(jù)所述平面型油腔與所述擺線型油腔的所述油膜壓力場(chǎng)分布圖確定所述擺線型油腔的油膜壓力場(chǎng)分布差異。

34、進(jìn)一步地，對(duì)所述平面型油腔和所述擺線型油腔的油膜承載力進(jìn)行仿真時(shí)，所述平面型油腔與所述擺線型油腔的出口流量相同。

35、進(jìn)一步地，對(duì)所述平面型油腔與所述擺線型油腔的油膜壓力場(chǎng)分布進(jìn)行仿真時(shí)，所述平面型油腔與所述擺線型油腔對(duì)應(yīng)的靜壓轉(zhuǎn)臺(tái)轉(zhuǎn)速相同。

36、進(jìn)一步地，所述步驟s4包括：

37、步驟s41：結(jié)合所述油膜承載力差異與所述油膜壓力場(chǎng)分布差異設(shè)定所述擺線型靜壓油腔的結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)值；

38、步驟s42：根據(jù)所述結(jié)構(gòu)優(yōu)化目標(biāo)值調(diào)整所述擺線型靜壓油腔的預(yù)設(shè)結(jié)構(gòu)。

39、在本發(fā)明中，通過提取平面型油腔和擺線型油腔對(duì)應(yīng)的流體域模型，并分別進(jìn)行網(wǎng)格處理，后續(xù)仿真分析提供了精確的模型基礎(chǔ)，網(wǎng)格離散化處理和非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分能夠捕捉流體域內(nèi)的復(fù)雜流動(dòng)特性，特別是擺線型油腔的非結(jié)構(gòu)化網(wǎng)格劃分，更能適應(yīng)其復(fù)雜的幾何形狀，從而提高了仿真的準(zhǔn)確性和精度。這一步驟的技術(shù)效果在于為后續(xù)分析提供了高質(zhì)量、高精度的流體域模型，確保了仿真結(jié)果的可靠性。通過流體運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的仿真，深入分析了平面型油腔和擺線型油腔的油膜承載力和油膜壓力場(chǎng)分布。能夠直觀地展示兩種油腔在流體動(dòng)力學(xué)特性上的差異。通過對(duì)比仿真結(jié)果，可以清晰地看到擺線型油腔在油膜承載力和壓力分布方面的潛在優(yōu)勢(shì)。通過量化平面型油腔和擺線型油腔在油膜承載力和油膜壓力場(chǎng)分布上的差異，生成收斂曲線和分布圖，不僅提供了直觀的對(duì)比結(jié)果，還為后續(xù)的油腔結(jié)構(gòu)優(yōu)化提供了明確的方向和目標(biāo)，確保了優(yōu)化過程的針對(duì)提高了擺線型油腔的油膜承載能力和壓力分布的均勻性，從而解決靜壓油腔容易出現(xiàn)的油膜破裂、壓力波動(dòng)以及加工穩(wěn)定性與精度低的問題。實(shí)現(xiàn)了油腔性能的提升，為高精度、高負(fù)載的加工需求提供了有力的支持。同時(shí)，優(yōu)化后的擺線型油腔還具有更好的適應(yīng)性和靈活性，能夠應(yīng)對(duì)復(fù)雜工況下的挑戰(zhàn)。