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Modellierung des Aufschwimmverhaltens hydrodynamischer Linearführungen bei konstanter Geschwindigkeit

Modeling floating behaviour of hydrodynamic guides at constant velocity
 
: Zhang, Y.; Wittstock, V.; Putz, M.

:

Forschung im Ingenieurwesen 83 (2019), Nr.2, S.267-272
ISSN: 0015-7899
ISSN: 1434-0860
Deutsch
Zeitschriftenaufsatz
Fraunhofer IWU ()

Abstract
Aufgrund des hydrodynamischen Drucks schwimmen hydrodynamische Linearführungen bei hohen Geschwindigkeiten stark auf. Um die Arbeitsgenauigkeit der Führung ohne Verlust am Produktivität zu steigern, müssen die Kippung, die Aufschwimmhöhe und die Reibung gleichzeitig reduziert werden. Grundlage der Simulation ist die Berechnung der hydrodynamischen Druckverteilung im Schmierspalt, aus der das Aufschwimmverhalten abgeleitet werden kann. Basiert die Berechnung der Druckverteilung auf der Reynolds’schen Differentialgleichung, ist die Berechnungsgenauigkeit jedoch nicht ausreichend, da sie verschiedene Effekte nicht berücksichtigt. Die Druckverteilung im Schmierspalt ist nicht nur abhängig von der Geschwindigkeit und der Geometrie des Schmierspaltes, wie in der Reynolds’schen Differentialgleichung dargestellt, sondern zusätzlich von weiteren Bedingungen, wie z. B. dem Schmierverfahren, der Rauheit der Kontaktoberfläche etc. Aus diesem Grund ergänzen im vorgeschlagenen Modell weitere tribologische Ansätze die Reynolds’sche Differentialgleichung.

 

High speeds and the resulting hydrodynamic pressure lead to a significant floating of the linear guides. In order to also increase the accuracy of hydrodynamic guides, it is necessary to simultaneously reduce tilting, floating and friction. The developed simulation method is based on the calculation of the pressure distribution in the lubrication wedge with the Reynolds equation, from which the floating behaviour can be derived. The simulation accuracy just with the Reynold equation is not sufficient, because the other effects are not considered. The hydrodynamic pressure distribution in the lubrication wedge depends not only on speed and the geometry of the lubrication wedge, as shown in the Reynolds equation, but also on numerous other conditions, such as the lubrication method, the roughness of the contact surface, etc. For this reason, in the model are added tribological approaches to the common Reynolds equation. The model described in this paper can be used for calculation of the dynamic floating behaviours, as they occur during reversing movements of the slide. The developed simulation method is based on the use of finite difference elements and was implemented using Simulink and Matlab, allowing flexible implementation of further influences to increase the accuracy of the calculation. After adapting the simulation model and determining the parameters, the calculated floating behaviour corresponds well with the experimental results that the model can be used for the design tasks.

: http://publica.fraunhofer.de/dokumente/N-558582.html