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臺灣博碩士論文加值系統

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研究生:黃文賢
論文名稱:液靜壓系統之動態參數鑑別
論文名稱(外文):Identification of hydrostatic system with the membrane restrictor
指導教授:陳明飛陳明飛引用關係
學位類別:碩士
校院名稱:國立彰化師範大學
系所名稱:機電工程學系所
學門:工程學門
學類:機械工程學類
論文種類:學術論文
畢業學年度:103
語文別:中文
論文頁數:72
中文關鍵詞:小孔節流器液靜壓軸承頻域分析轉移函數
外文關鍵詞:orifice restrictorhydrostatic thrust bearingstability analysistransfer function
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本文針對具節流器之液靜壓系統的動態參數(剛性、阻尼)進行鑑別與分析。首先,進行液靜壓旋轉工作檯實驗;利用擊槌模擬脈衝力,紀錄軸墊與質量塊之間油膜厚度變化,使用新式的時域鑑別方法得到靜壓軸承動態參數。
其次分析小孔節流之液靜壓軸承的動態性能特性,利用力平衡方程式、質量守恆定律及流量連續方程求出系統轉移函數。藉由改變小孔節流器與軸承之相關參數,觀察靜壓軸承之頻域響應的變化,以了解液靜壓系統的穩定性。
結果顯示,改變軸墊間隙,從奈氏圖得知軸墊間隙越大,系統越不穩定,原因間隙變大造成油膜剛度不足而使系統相對比間隙小更不穩定;改變供油壓力,供油壓力越大,因油膜剛性上升而系統越穩定;改變油液種類,從奈氏圖判斷得知,油液越黏稠,相對穩定度越高。

The purpose of this study is to analyze and identify the membrane restrictors of the hydrostatic bearing dynamic characteristics (stiffness and damping). The first step in this project is to experiment the hydrostatic spindle, which use the hammer analog pulse force to record oil film thickness variation between the pad and the mass, using the new time-domain identification methods to obtain hydrostatic bearing dynamic parameters.
Secondly, it is analyzed the hydrostatic bearing dynamic characteristics with orifice restrictor, we solve the function of the system by equation of force balance, Law of conservation of mass, and the continuity equations of lubricant flow. According to the conditions of the equation with the basic assumptions of the system transfer function is derived. It observed that the hydrostatic bearing frequency domain response changes by changing the parameters with the bearing of orifice restrictor, in order to understand the stability of hydrostatic system.
The results that changes in the circular recess pad with interval, the circular recess pad interval become large is unstable system from Nyquist plot. Because pad interval larger make that film stiffness caused by inadequate. It is stable that change oil pressure rise due to the film stiffness get larger ; By change the oil type, the more viscous the oil relative stability of the steady from Nyquist plot.

目錄
口試簽名 I
博碩士論文授權頁 II
中文摘要 III
Abstract IV
謝誌 V
目錄 VI
圖目錄 VIII
表目錄 XI
符號說明 XII
第一章 緒論 1
1-1 前言 1
1-2 研究目的 2
1-3 文獻回顧 3
1-4 研究方法 5
1-5 論文架構 6
第二章 具薄膜節流器之圓形軸墊設計概要 7
2-1 靜壓軸承系統原理[10] 7
2-2 液靜壓系統之潤滑油供應方式分類[11] 8
2-3 節流器之基本類型與介紹 11
2-4 實驗設備 15
第三章 液靜壓系統鑑別理論分析 19
3-1 振動學基本概念[20] 19
3-2 振動的種類 20
3-3 阻尼的種類[14][15] 22
3-4 單自由度阻尼系統之振動分析 24
3-5 利用C(t)、K(t)鑑定與分析液靜壓系統之特性[16] 27
第四章 液靜壓暫態系統鑑別 31
4-1 定流量、小孔節流器、簡易型薄膜節流器、複合型薄膜節流器的實驗分析 31
4-2 利用C(t)、K(t)鑑定與分析節流器之特性分析 34
第五章 具小孔節流之液靜壓系統動態特性 53
5-1 基本方程式[14、18、19] 53
5-2 轉移函數求解與分析 58
5-3 參數變化對系統穩定性分析與探討 59
5-3-1 改變供油壓力的影響 62
5-3-2 改變油液種類的影響 64
5-3-3 改變不同軸墊間隙的影響 67
第六章 結論與未來展望 69
6-1 結論 69
6-2未來與展望 70
參考文獻 71

圖目錄
圖1.1實驗工作檯實體圖 2
圖2.1液靜壓系統架構圖[10] 7
圖2.2 液靜壓系統之潤滑油供應方式種類[11] 8
圖2.3不同節流形式之軸承剛性比較圖[11] 9
圖2.4小孔節流示意圖[13] 11
圖2.5小孔節流器種類[13] 12
圖2.6毛細孔節流器示意圖[12] 12
圖2.7滑閥反饋節流器[14] 13
圖2.8單向節流閥[13] 13
圖2.9薄膜反饋節流器[14] 14
圖2.10單向(簡易型)薄膜節流器[15] 14
圖2.11複合型薄膜節流器[15] 15
圖2.12動態實驗架構圖[14] 16
圖2.13衝擊鎚[14] 17
圖2.14加速規[14] 17
圖2.15頻譜分析儀NI 9234擷取卡[14] 18
圖2.16資料擷取器實體照片[15] 18
圖3.1振動系統概念圖 19
圖3.2週期性的振動 21
圖3.3隨機振動 21
圖3.4黏滯阻尼系統示意圖 22
圖3.5單自由度阻尼振動系統示意圖 24
圖3.6Ct-Kt平面上代表M、C、K系統的斜截直線式動態示意圖[16] 28
圖3.7Ct-Kt座標平面上代表M.C.K.系統的斜截直線式動態圖[16] 29
圖4.1時域響應實驗流程圖 31
圖4.2不同節流器的時間響應(軸墊間隙=14μm) 32
圖4.3不同節流器的時間響應(軸墊間隙=23μm) 33
圖4.4不同節流器的時間響應(軸墊間隙=30μm) 33
圖4.5利用C(t)、K(t)鑑定與分析之流程圖 34
圖4.6定流量 38
圖4.7小孔節流器 42
圖4.8簡易型薄膜節流器 46
圖4.9複合型薄膜節流器 50
圖5.1液靜壓系統動態分析示意圖 53
圖5.2具小孔節流之液靜壓求解轉移函數流程圖 54
圖5.3軸墊數學模型示意圖 55
圖5.4步階響應圖示意圖 60
圖5.5波德圖示意圖 61
圖5.6奈氏圖示意圖 62
圖5.7不同供油壓力之步階響應圖 63
圖5. 8不同供油壓力之波德圖 63
圖5.9不同供油壓力之奈氏圖 64
圖5.10不同油液種類之步階響應圖 65
圖5. 11不同油液種類之波德圖 66
圖5.12不同油液種類之奈氏圖 66
圖5.13不同軸墊間隙之步階響應圖 67
圖5. 14不同軸墊間隙之波德圖 68
圖5. 15不同軸墊間隙之奈氏圖 68


表目錄
表2.1定流量作動方式和定壓力作動方式之比較[11] 10
表5.1實驗參數 59

參考文獻
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