液体静压导轨及其设计研究.pdf

2004年7月
润滑与密封
July 2004
第4期(总第164期)
LUBRICATION ENGINEERING
No 4 (serial No 164)
液体静压导轨及其设计研究
王东锋
(陕西秦川机械发展股份有限公司技术研究院陕西宝鸡721009)
摘要:介绍了液体静斥导轨作原埋、特点、分类及适用场合,分析了承载能力、油膜刚度、油膜厚度以及导轨
间隙等静压导轨设计的影响因素。
关健词:液体静压导轨:开式导轨;闭式导轨;油膜厚度:导轨间隙:承载能力:油膜刚度
中图分类号:TH37文献标识码:B文章编号:0254-0150(2004)4-11~-2
Hydrostatic Slide and its Design Research
Wang Dongfet
(Techmology Research Institute of Shaanxi Qinchuan M: H ey [.elopment Co. Ltd., Baoji 7210, China)
Abract: The hydrostatic lide s principle, charactestic, cla ). plicable ituation were introduced, and the effect
factors for slide design including load capacity, oil film rig dity ll film thickness as well as slide clearance were analyzed
Key words: hydrostatic slide pened lide losed slide oil film thickness slide clearance, load capacity oll film ngi dity
液体静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通当浮起量人于支承上ト两个半面的表面不半度时,即
入压力油,使运动件浮起,下作过程中油膜炷力随外形成纯液体摩擦
载荷变化而变化以半衡作用在导轨上的外负载,在不
当作用在上下支承的载荷尸增大时,则上支承
同速度(包括静)下都能保证导轨面间始终处丁纯有下沉的趋势,油膜被压缩,导轨面间的油液外流的
液体摩擦状态,从而人大械小了两导轨面作相对运动液阻增人,由于节流器的调巫作用,使油腔压力p
时的摩擦阻力,减小了拖动导轨运动时的动力消耗,随之増人(在.承载能力范田内),以平衡外载荷。当
并具有很高的运动精度
采用固定节流器时,由于油腔压力p与导轨间隙h
1静压导轨的工作原理及其特点
的:次方成反比,故导轨间隙的微量变化,就能获得
以定压供油井式静压导轨为例,说明静压导轨的较大的油腔压力増量,此,油膜刚度较高。当采用
作原埋。
可变节流帑时,则能获得近似丁死穷大的油膜刚度
液体静压导轨通
液体静压导轨具有下列优点
常将移动件导轨分成
(1)由于导轨面间是纯液体摩擦,其摩擦系数极
若下段,每一段相
小(约为0.0005左右),枚驱动功率可大大降低。
于一个独立的支承
(2)囚系纯液体摩擦,故导轨不会磨损,寿命
每个支承山油腟和封7
长,能长期保持制造精度,减少了维修工作量。
油面组成。如图1所へ
3)油膜厚度儿乎不受速度的影响,即使在极低
经流器流后
示,米自油泵并经过4、
速吋,也不会产生爬行。
滤的压力为2的油液
貝
(4)油膜具有误差均化作用,可提高导轨运动精
度
降为,进入导轨油三
(5)油膜承载能力大,刚度高,吸振性良好,导
腟。当?轨面上有足
轨运动平稳。
够的总压力半衡运动:油池2.进油滤油器3.油泵电
但液体静压导轨的缺点是需要一套具有艮好过滤
件的重量时,支承即动机4.油泵5.溢流阀6.粗滤效果的液床装置
被浮起,此时油液通汕器7.精滤汕器8.压力表9.2液体静压导轨的分类及适用的场合
过上、ド支承的间隙节流10.上支承1ド支承
静压导轨特別适用于各种大、重型机床、数控机
流出、力降为零。图1定ア式静止导轨原理
床、精密札床的工.作台及其他运动件上。
收稿目期:2003-08-04
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润滑与密封
总第164期
由于导轨承受的载荷情況不同,在结构形式上有井式
(1)能够承受、反方间的载荷,油膜刚度高。
导轨和式导轨之分。在供油方式上有定压供油和定
(2)承受偏载及颅覆力矩的能力较高
量供油之分。
(3)加T制造及油膜调整较复杂。
2.1开式静压导轨的基本形式
(4)导轨木身的结构刚度要求较高,尤其是副导
开式静压导轨仪靠运动件的自重及外载荷保持轨的结构刚度要求较高
移动件不从床身上分离,它属丁力封闭形式。开式静
()式导轨一般采用不等面积的油腔结构,比
压导轨住往只在导轨的一个方向上井有油腔、只能水较经济
平放置或倾斜一个较小的角度。主要结构形式如图2
闭式导轨应用于载荷分布不均匀、偏载大及有
所示。
正、反方向载荷或立式导轨等场合。
静压导轨的设计
3.1承载能力及油膜刚度比较
作为静压导轨,尢论丌式或闭式,在理论上和买实
际应用中,均必须具有一定的承载能力和油膜刚度。
(a)矩形平导轨
b)V-平形导轨
所谓承载能力是指静片导轨的洲膜在设计状态下
Y LA
允许承受的最大负承力。而所谓油膜刚度是指油膜在
承受载荷时,当负载发变化时,油膜抵抗负载变化
的能力。也就是油膜厚度相对于负载变化的变化率。
承载力必须达倒机床导轨上导轨白重、工件重量、切
削力等外力总和。而油膜刚度必须达倒在负载变化
(c)回转平导轨
(d)双Ⅴ形导轨
油膜厚度变化量达到设计要求的限度,或省说不能超
图2开式静压导轨基本形式
出一定的劇度值限制。
?般开式静压导轨的特点如ド
油膜刚度的比较如图
毛轴管爷
)承受正向载荷能力大。
小孔节流
4所示。由图知,刚度さ
定量供海
2)承受偏载荷及覆力矩的能力較差,不能承最高的是反馈节流、其次
南性无限大
受反向力。
是定流量供油、小孔节流、反式节液器
3)结构简单制造调整容易。
毛细管节流
井式静压导轨用在载荷分布均匀、偏載小、蚊覆3.2号轨精度及油膜厚度
清轨载重W
力矩小的水半放置或仪有较小倾角的场合
液体静压导轨应保持
2.2闭式静压导轨常用的结构形式
?个相对运动的导轨面处图4不同节流器形式之静
式静下导轨只有向其移玅方向的一个自山度,于纯液体摩擦状,同时
压滑轨刚度的比较
民余白出度都出导轨结构所约束(小称儿何封闭)。应保证导轨有良好的运动精度、高的油膜劇度,较小
式导轨常用的结构形式如图3所示。
的洲泵功率消耗,因此对静压导轨面的儿何精度有
定的要求。通常需保证
ム≤(1/2~1/3)ho