閉式靜壓滑軌使用薄膜節流器之動態特性分析

Dynamic Anailsis in Close-type Hydrostatic Slideways with Membrane Restrictors

吳奎漢(Kuei-Han Wu)

指導教授 ： 康淵 ； 張永鵬

中原大學/工學院/機械工程學系/碩士(2006年)

https://doi.org/10.6840/CYCU.2006.00486

摘要

本文研究閉式滑軌採用圓形和矩形兩種封閉型工作台靜壓油膜支承工作台的動態特性，並採用雙向與單向兩種薄膜式節流器。探討不同位準的供油壓力及壓力比，不同的薄膜剛度，抵抗工作台的施加靜態力，簡諧力之激振力幅及激振頻率，以及步階力等，對於圓形及矩形兩種閉式靜壓滑軌，分別使用單腔及雙腔兩種薄膜節流器，根據分析的結果加以比較。
本文應用雷諾方程式所推導之壓力分佈型式，以及假設油膜厚度建立流量方程式，求解流量平衡方程式，得到作用於工作台及薄膜節流器的壓力，將求出的無因次壓力代入作用力方程式，分別得到油膜作用於工作台及薄膜之油膜作用力，再將其分別帶入工作台及薄膜無因次動態方程式，與工作台之動態方程式聯立求解，得到閉式滑軌工作台之靜態以及動態反應。
本文共分五章，第一章為導論，說明靜壓支承系統與薄膜節流器之研究背景與相關發展；第二章為理論分析，建立了封閉式圓形及矩形工作台，雙腔及單腔薄膜節流器的流量方程式，聯立求解解出壓力分佈，將壓力分別帶入工作台與節流器的作用力方程式，再帶入工作台與節流器的動態方程式，求解即可得到工作台之靜態以及動態反應；第三章及第四章分別為封閉式圓形及矩形工作台之特性分析，探討在不同外力下，工作台的靜態和動態反應，並比較雙腔及單腔兩種薄膜節流器之影響；第五章為結論。

關鍵字

激振頻率 ； 矩形工作台 ； 薄膜節流器 ； 圓形工作台 ； 週期反應 ； 封閉式滑軌 ； 薄膜剛度 ； 步階反應

並列摘要

This thesis studies　the dynamic characteristics of two kinds of close-type worktables, which are circular　and rectangular with single-chamber and double-chamber of membrane-type restrictions. With various supply pressure, various pressure ratio and various membrane stiffness, the resistance of worktable under static force, harmonic force and step force are analyzed.
On the basis of Reynold’s equation, the pressure distribution are formulated for the continuity equations of lubricant flow, which are solved for recess pressures acting on the worktable and pressure acting on restrictor membrane. The solutions of these coupled equtions provide the static and dynamic amplitudes of working table.
There are five chapters in this thesis. The first chapter is the introduction which introduces the study background and correlative developments of the hydroststic slideways and membrane restrictor. The second chapter is the analysis for the formulations of equatons. The continuity equations are used to determine pressures which give bearing and membrane dynamics. The third and fourth chapters present characteristic analyses of the circular and the rectangular close-type working table with both single-chamber and double-chamber membrane-type restrictors. The fifth chapter is the conclusion of this thesis. Analysis results present the optimal combinations of static load, we can use the membrane stiffness, supply pressure and pressure ratio for the minimal responses due to static load, harmonic load, and step load, respectively.
Unusually, when a membrane is too soft or the supply pressure is too high, working table will be supported by negative stiffness. With the same parameters, double-chamber membrane restrictor can provide more stiffness than single-chamber one for a specific working table.

並列關鍵字

excitation frequency ； harmonic response ； rectangle worktable ； close-type hydrostatic slideways ； membrane stiffness ； circular worktable ； membrane restrictor ； step respond

參考文獻

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