一种基于云平台的静压支撑系统模型制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明是一种基于云平台技术的静压支撑系统制造模型，属于支撑与润滑设计技 术领域。
【背景技术】
[0002] 目前静压系统是重型机床中关键的支撑结构，其性能分析是一个涵盖固体、流体、 热力等复杂大系统工程。同时静压支撑系统也是一种定制化程度很高的产品，从用户到生 产商，各生产环节的参与者需要深入的交流才能制造出符合用户需求的静压系统。云技术 与大数据平台能够很好的满足静压支撑系统设计过程中数据处理、传输量大的需求。外通 常静压系统的油膜的厚度不会超过100微米，同时需要承载上百吨的负重，所以封油边支 撑表面微小的误差都会对它的承载性能产生影响。由于静压支撑系统广泛的应用范围，用 户可以将其应用到很多种支撑结构中，所以定制化的需求很高。但微小的偏差往往是无法 完全避免的，例如零件的粗糙度、加工波纹度、形位公差等。同时此类微小偏差只有在零件 生产完成后才能够真实测定。通常零件制造商有能力测量零件的几何误差，但不能通过新 的研究方法进行分析。而设计者通常受限与资金或地理位置等因素而难以自主生产并调试 实验台。这便需要建立一种新的设计与生产模式，将实验室中的设计者与工厂中的生产商 联系起来，进行实时的数据交流，以得到更加真实、准确的分析结果，提高静压支撑系统设 计的可靠性。
[0003] 在求解静压导轨中封油边内压强分布的问题时，雷诺方程是主要的分析方法。在 求解雷诺方程时，有限差分方法是一种常用的数值方法，可以通过有限差分方法将雷诺方 程近似转变为代数方程，再通过代数方程的数值求解方法进行求解，最终得到封油边内压 强分布的近似解。云平台技术目前是一种新兴的网络数据交互技术，通过处理能力强大服 务器为各联网用户提供实时的数据交流平台。借助与云平台强大的数据处理能力，静压支 撑系统各环节的参与者可以进行高效的数据交流或处理。
【发明内容】
[0004] 本发明根据一般的静压系统设计与制造模式，提出了一种基于云平台的静压支撑 系统制造模型，以提高成产效率，更好地满足用户需求。首先，用户向设计者提出功能要求， 设计者根据一般静压支撑系统的油垫形式，建立一种考虑油膜间隙变化的雷诺方程。通过 数值方法进行求解，得出压强分布，进而积分得出承载能力。在设计与分析过程中，零件制 造商需要为设计者提供零件实测的粗糙度、波纹度、形位公差等将影响油膜厚度的几何误 差。设计者以此作为雷诺方程求解的条件，分析几何误差对于承载性能的影响，校核原有设 计，得出更加符合实际条件的优化结果，保证设计的可靠性。由于设计者与生产商之间可能 存在很远的地理距离，所以云技术为此云制造模型提供了数据交互的基础条件。多批次零 件的几何误差或者分析过程中的数值方法通常都需要处理大量的数据，所以此云制造模型 对数据的传输能力有比较高的要求。设计者也可以依据理论计算结果向生产商提供零件加 工或机床装配标准。同时借助于此模型，静压支撑系统的使用者也可以实时地将机床的监 控数据反馈给设计者，为后续设计提供更多参考依据。
[0005] 本发明提供的一种基于云平台的静压支撑系统模型制造方法，该方法包括以下步 骤：
[0006] S1.首先提供理论基础。静压支撑系统云制造模型的设计核心依然是对于静压系 统的承载能力分析，求解常用油垫的雷诺方程，通过求解得出压强分布，再积分得出承载能 力，进而根据模型需要分析刚度或阻尼等动态特性：
[0007] 矩形油垫：
[0009] 圆形油垫：
[0011] 径向油垫：
[0013] 其中为无量纲压力；f为无量纲长度；罗为无量纲宽度；L为静压导轨油垫长 度；B为静压导轨油垫宽度？为无量纲半径；f或φ为无量纲角度；&为无量纲导轨移动 速度；S为无量纲油膜厚度；
[0014] S2.再对雷诺方程进行有限差分离散：
[0015] 矩形油垫：
[0017] 圆形油垫：
[0019] 径向油垫：
[0021] 其中为X方向离散步长；3^@为y方向离散步长；i为X方向微元计数；j 为y方向微元计数；通过求解得出油垫内压强的数值解；
[0022] S3.在通过数值积分求解油垫的承载力：
[0023]
[0024] 其中：砑为无量纲承载力；Qe为每个油垫的供油流量。
[0025] S4.在此承载力的计算理论基础上，云平台内搭设有与设计方、制造方、使用方交 互的数据窗口模块，云平台的数据库包括几何误差的云数据库、微缩模型实验的云数据库、 装配调试实验综合的云数据库。其中使用方与设计方需要通过云平台交流静压系统的外形 尺寸、油垫形式、承载力需求、刚度需求等参数，便于设计者有目标地进行静压系统设计。制 造方通过数据窗口模块将S3中分析得到的油垫的承载力参数传输至云平台的几何误差的 云数据库，设计方通过数据窗口模块获取云平台的几何误差的云数据库中制造方的几何参 数，并进行设计指导与校正，保证最终生产的产品符合实际工况。使用者在静压系统的使用 过程中将机床的实时监控数据上传至云服务器，并与设计者进行相关性能信息分析共享， 根据工作情况确定维护周期，并验证校准先前的设计模型。
[0026] S5.当云平台的数据传输能力能实现S4中的交流前提下，静压制造模型借助云平 台高效地数据处理能力为生产过程各环节参与者提供设计交互平台。设计交互平台的设计 方应用三维建模软件或力学仿真软件或数值计算软件等进行设计；制造方通过多通道数据 采集系统、大数据处理与分析软件等进行数据分享。通过计算机处理将上述分析过程转移 至云服务器进行处理，以期使信息借由数据动态分享并充分交流以提高生产效率；还可以 降低参与者的硬件门槛，使得更多设计方或制造方能够参与静压系统的生产当中。
[0027] -种基于云平台技术的静压支撑系统制造模型具有如下优点。
[0028] 1、搭建了一种针对机床静压支撑系统的云制造平台，为异地的设计者、生产商、用 户提供实时的数据交流平台，保证设计生产的静压性能系统更加符合实际工况要求。
[0029] 2、通过有限差分方法分析静压支撑系统承载性能，应用数值解法将复杂的几何误 差近似表达并离散地引入油膜厚度，更全面地分多种油垫在几何误差影响下的承载能力， 充分发挥现有云服务器的大数据处理能力。
[0030] 3、设计者、生产商、用户可以参与到静压系统生产的每个环节，及时的数据交流可 以及时发现并修正问题，