定量供油理論在機(jī)床上的應(yīng)用

林青++姜楠

摘 要：靜壓支承的運(yùn)動(dòng)副之間完全被油膜隔離，極大的減少了因表面加工誤差所產(chǎn)生的影響，通過選取適當(dāng)?shù)挠湍ず穸龋赃_(dá)到消除大平面表面對(duì)精密機(jī)床的影響。液壓支承在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)因液體粘度極小，所以提高大型數(shù)控機(jī)床的效率。因此研究靜壓支承對(duì)工程機(jī)械是有積極意義的。

關(guān)鍵詞：定量供油；工作臺(tái)；靜壓

一、工程概況描述

本文所設(shè)計(jì)的樣機(jī)（如圖1.1）采用定量供油式十墊圓導(dǎo)軌，工作臺(tái)自重（含工作臺(tái)，齒圈，工裝夾具等）G1=22000kg，工件最大重量G2=50000kg。載荷均布在導(dǎo)軌上，不考慮因切削力而引起的偏載（最大切削力30kN，僅為最大工件重量的1%）。最大轉(zhuǎn)速40r/min，底座與工作臺(tái)靜壓腔如圖1.2所示。

圖1.1樣機(jī)成品（GTC630200）

圖1.2底座與工作臺(tái)靜壓腔

二、利用靜壓理論求解

對(duì)于開式定量油腔的計(jì)算均給予下圖2.1的流程。

圖2.1工作臺(tái)靜壓分析流程

圖2.2 導(dǎo)軌有效面積

（1）初定導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)尺寸

根據(jù)結(jié)構(gòu)，已知L=890mm，B=170mm， b=147mm，l=830mm，n=10

（2）計(jì)算一個(gè)油墊的有效承載面積

（3）計(jì)算油腔壓力

每個(gè)油墊的最小載荷為：

每個(gè)油墊的最大載荷為：

每個(gè)油墊的最小壓力為：

每個(gè)油墊的最大壓力為：

載荷變化系數(shù)為：

（4）確定導(dǎo)軌間隙

按照前面的推薦，取滿載時(shí)的最小間隙，

（5）選擇油

因立式車床中切線速度較高，選用22號(hào)機(jī)械油。

（6）計(jì)算每個(gè)油墊的流量

（7）計(jì)算滿載時(shí)導(dǎo)軌的最大剛度

（8）計(jì)算空載時(shí)導(dǎo)軌的最大剛度

三、靜壓系統(tǒng)的裝配及調(diào)整

（一）裝配原則

裝配原則：保證可靠的油膜厚度油膜的變化在對(duì)靜壓系統(tǒng)的諸多影響因素中是最大的，每變化0.001mm都會(huì)產(chǎn)生巨大的作用力。在通常情況下，只要保證可靠的油膜厚度，就基本可以實(shí)現(xiàn)靜壓要求。對(duì)于開式油腔而言，油膜的厚度是通過調(diào)節(jié)靜壓站流量來實(shí)現(xiàn)的。設(shè)計(jì)計(jì)算中，單邊油膜厚度會(huì)取定在0.1±0.05mm范圍內(nèi)，最低不能小于0.05mm。最小值的設(shè)定是在考慮平面度（平面度按0.02mm計(jì)算）要求的情況下，保證留有油膜的最小值。一般情況下，我們?cè)谘b配的過程中，通過流量計(jì)監(jiān)視各靜壓腔流量，同時(shí)用定量泵保證各腔流量相同，有時(shí)為了保證工作臺(tái)浮起量一致，彌補(bǔ)加工與裝配的缺陷，在定量泵各加裝流量控制閥來保證工作臺(tái)各點(diǎn)浮起量的一致性。

（二）調(diào)整原則

保證合理的壓力范圍。恒流量靜壓系統(tǒng)的最大特點(diǎn)是：每個(gè)靜壓腔的壓力與其所受負(fù)載大小成正比例關(guān)系，考慮到諸多因素，比如加工件、修配件的表面粗糙度以及各腔實(shí)際受力，每個(gè)腔的壓力是不一樣的，也是變化的。在設(shè)計(jì)計(jì)算中會(huì)規(guī)定一個(gè)壓力范圍，而在每個(gè)腔的支路中，都會(huì)有一個(gè)壓力檢測(cè)點(diǎn)，以檢測(cè)各個(gè)腔的壓力是否落在要求的壓力范圍內(nèi)。機(jī)械結(jié)構(gòu)的平衡實(shí)際上也是一種受力平衡的狀態(tài)，靜壓油產(chǎn)生的抗力就是為了達(dá)到機(jī)械系統(tǒng)的平衡狀態(tài)，這種效果也就是要求的各個(gè)靜壓腔的壓力差。壓力值的大小也是對(duì)靜壓系統(tǒng)狀態(tài)的一種反饋信號(hào)。比如某個(gè)腔壓力差過大，從基本理論公式中就能夠反映出，這個(gè)腔的油膜間隙過小，反之壓力差過小，則說明這個(gè)腔的油膜間隙大了。

（三）補(bǔ)償原則

靜壓系統(tǒng)的補(bǔ)救措施在靜壓裝配中，有可能會(huì)出現(xiàn)以下兩種最糟糕的情況：一是油壓達(dá)到要求了但是靜壓間隙超出要求，二是靜壓間隙達(dá)到要求了，而油壓無法滿足。這個(gè)時(shí)候就需要對(duì)基本理論公式進(jìn)行靈活運(yùn)用。如果這兩種情況發(fā)生，可根據(jù)實(shí)際情況來定，可以對(duì)定量泵進(jìn)行更換，最壞的情況可以考慮重新計(jì)算靜壓腔尺寸。例如，如果壓力達(dá)到要求，但是個(gè)別腔間隙過小或者過大，首先需要查看與這個(gè)腔相配的面是否滿足粗糙度要求，如果滿足，接觸面平整，可考慮更換大一號(hào)或小一號(hào)的定量泵，并在各油路上加裝流量控制閥與流量傳感器，對(duì)各路進(jìn)行監(jiān)視。

參考文獻(xiàn)：

[1]龐志成.液體靜壓支承動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性理論研究[J].哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1982，9（3）：86-98.

[2]劉成祥.液體靜壓導(dǎo)軌恒流量控制的設(shè)計(jì)與分析[J].機(jī)床與液壓，2008，36（7）：125—128.