基于一种双环形静压转台结构,采用格子Boltzmann方法(LBM)系统分析了转台内的油液流动,重点讨论了封油边间隙高度、入口速度及油液黏度对转台内油液流动的影响,利用压力分布曲线表征承载能力的情况。结果表明3个参数对流线图中主涡的强烈程度、封油边径向速度分布及承载能力均有不同程度的影响;只有封油边间隙高度较小时,环形设置对转台的承载能力才有显著地提升;入口速度越大,油液黏度越小,中心凹槽与外侧凹槽的承载能力均有相应提升。

针对矩形油腔的静压转台,利用多松弛时间参数的格子玻尔兹曼方法对油液在油腔内的流动进行了分析,讨论了进油口位置、沉淀物位置及沉淀物大小对液压油的流动及流速分布的影响。结果表明进油口位置偏离中心将引起较大的速度起伏波动,而由于杂质或氧化物形成的沉淀物,干扰了液压油的正常流动,当沉淀物出现在中心与边缘的中间位置时,对形成的主涡以及速度分布具有显著影响。沉淀物的大小阻碍了液压油的正常流动,当增至一定程度时,左侧的流动被严重削弱,油液的流动主要集中在沉淀物右侧,且沉淀物的出现间接引起了油腔内部的尺寸突变,进一步引起了速度的波动。上述3个参数虽然还影响了承载能力的变化趋势,但是压力分布的差值较小。

针对液体静压转台的基本结构,介绍了液体静压径向轴承、推力轴承、电动机直驱、转台闭环反馈控制等技术。对液体静压转台轴瓦、轴承轴、止推板等关键零件的加工工艺和液体静压转台的装配工艺进行研究。综述了液体静压转台在立式磨床、超精密金刚石车床、立式车铣复合加工中心等领域的应用,为液体静压转台的设计和应用提供参考。

静压转台油腔的变形会降低静压转台的承载能力,底部支撑点的布局会显著影响油腔的变形量和底部支撑点的应变量。为了提高静压转台的工作能力,提出一种基于流固耦合的静压转台底部支撑布局重构方法。建立静压转台流固耦合模型,基于有限元方法得到静压转台在额定负载下油腔的变形量和底部支撑点处的应变量,利用MATLAB拟合底部支撑点半径和间距对变形和应变的影响规律,得到底部支撑布局的最佳参数。最后对静压转台底部布局进行重构,并通过试验验证其可靠性。结果表明:重构后油腔变形降低了约19.25%,底部支撑点处应变降低了约29.80%。

基于计算流体动力学及传热学理论,以周向可倾式油垫静压转台润滑油膜为对象,选择32号液压油为润滑介质,建立润滑油黏温方程,在0~30 t载荷工况条件,数值计算不同工况微倾斜参数下的油膜热场,揭示出静压转台油膜微倾斜参数下的热影响规律.结果表明:油膜的热场温度值分布不均匀,局部有明显的高温区,油膜微倾斜参数对油膜平均温度值影响不大,但对油膜热场的最高温度值影响很大,不同微倾斜参数下的各工况油膜平均温升约5 K,最薄油膜处的油膜最高温升约14 K,微倾斜参数下油膜润滑较适用于重载工况条件.

该文对高精度液体静压转台设计及研制,用于替代高精度立式车床的原有滚动轴承转台,提高机床转台的回转精度、承载能力、刚度和稳定性,从而提高机床的加工精度,更好地满足使用要求。首先完整地阐述了高精度液体静压转台的设计过程,从总体结构设计、结构形式的确定、参数的确定、具体结构及尺寸的设计、供油液压系统的参数设计,再到对转台的仿真分析,最后到转台投产后的试验测试,详细的分析论述,确保该转台的设计合理,符合技术参数要求。该高精度液体静压转台已经研制完成并投入使用,完全符合技术参数要求,大大提高原有高精度立式车床的加工精度,提高生产效率,达到比较满意的使用效果。

针对静压转台回转运动精度不足的问题,以数控磨床的扇形液体静压转台为对象,对单个静压支承结构的位移率和设计间隙进行理论计算,得到油膜承载力与位移率和设计间隙之间的关系。对油腔内部流场进行仿真计算,得到不同油腔结构对油腔流场中承载性能产生的影响规律;根据仿真结果和转台的参数要求选取合适的油腔结构,设计了扇形静压转台;通过流固耦合分析,验证油腔设计的合理性;通过油膜刚度试验,验证了油腔设计的可行性。

静压转台由于其刚度大、阻尼性能较好及运转平稳等优点，特别适用于精密磨床及铣床。针对精密机床静压转台轴承-转子摩擦副的材料选型问题，通过对其使用工况的分析，获得了对轴承-转子摩擦副的材料选型方案，该方案重点考察摩擦副的摩擦磨损性能及润滑油的粘-温特性。根据选型方案，对几种备选的摩擦副材料（转子材料、轴承材料及润滑油）进行了摩擦磨损实验及润滑油粘-温特性实验，并对实验的结果进行了分析和评价，获得了一组最佳的轴承-转子摩擦副材料搭配。研究结果可为精密机床静压转台摩擦副设计及材料选型提供参考。

主要阐述向恒压闭式静压转台静压轴承提供压力油的液压系统主要功能要求和工作原理，以及主要系统元件的选型方法。