2024年4月27日发(作者：印珠)
静压导轨工作原理 静压导轨的工作原理与静压轴承相同。将具有一定压力的润滑油
经节流器输入到导轨面上的油腔即可形成承载油膜使导轨面之间处于纯液体摩擦状
态。 优点导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小载荷的变化对油膜厚度的影响
很小液体摩檫摩檫系数仅为0.005左右油膜抗振性好。 缺点导轨自身结构比较复杂
需要增加一套供油系统对润滑油的清洁程度要求很高。 主要应用精密机床的进给运
动和低速运动导轨 静压导轨分类 按结构形式分 开式、闭式 开式静压导轨压力油
经节流器进入导轨的各个油腔使运动部件浮起导轨面被油膜隔开油腔中的油不断地
通过封油边而流回油箱。当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时导轨间隙变
小增加了回油阻力使油腔中的油压升高以平衡外载荷。 闭式导轨在上、下导轨面上
都开有油腔可以承受双向外载荷保证运动部件工作平稳。 按供油情况可分为定量式
静压导轨和定压式静压导轨。 定压式静压导轨 是指节流器进口处的油压压强ps是
一定的这是目前应用较多的静压导轨。 定量式静压导轨 指流经油腔的润滑油流量
是一个定值这种静压导轨不用节流器而是对每个油腔均有一个定量油泵供油。由于
流量不变当导轨间隙随外载荷的增大而变小时则油压上升载荷得到平衡。载荷的变
化只会引起很小的导轨间隙变化因而油膜刚度较高但这种静压导轨结构复杂。 φ1.6
米圆台立式磨床采用恒流静压导轨的研制 来源机电在线 发布时间2009-4-16
8:59:44 1 引言 对于精密圆台立式磨床来说要保证磨削工件的大平面粗糙度低、精
度高除了要求磨头好以外还要求工作台的工作性能要好。目前国内外生产的φ1.6米
精密圆台立式磨床中工作台导轨基本上采用滚动导轨经调查滚动体磨损后高精度易
于丧失抗振能力不强在磨削高精度的大平面时粗糙度值也不理想。而静压导轨与它
比较具有更小的摩擦阻力使用寿命长动态特性好运动刚度好有一定的吸振能力运动
精度高。滚动导轨难于与静压导轨媲美且国产静压系统与进口大型特级平面滚动轴
承在价格上也相差不大。因此我们在研制φ1.6米精密圆台立磨该项目为原机械工业
部1997年机械工业科学技术发展计划项目中采用了静压导轨效果好。下面对本课题
中静压导轨的设计作一介绍。 2 静压导轨供油方式的确定 ?凸┯头绞蕉砸禾寰惭
导轨目前分为恒压和恒流供油两大类。近年来德国、日本、美国等工业发达国家生
产的机床对液体静压导轨的供油方 式不是千篇一律采用某种方式有采用恒流供油
方式也有采用恒压供油方式这样做有可能取决于传习惯和供油系统的辅助件研制过
关与否而定。 图1所示为每两个油腔共用一个节流器油泵供油压力用溢流阀调整始
终将压力控制在某个合理数值上即所谓恒压式图2所示为每个油腔均有一个油泵全
流量供油即所谓恒流式两种供油方式比较如下 图1 图2 1由于工作重量不均基础件
刚度有限卡紧力引起局部变形以及欲想基础件加工精度、粗糙度和安装调试要求特
高和稳定均难达到。由此导轨上各个油腔压力不可能均匀若某个油腔达到或接近一
定的油泵压力时静压就无法建立。采用恒流导轨没有溢流阀只要有足够的流量就能
够保持导轨之间脱离接触形成纯液体摩擦。该系统的压力储备大过载能力强。 2由
于外界飞扬尘埃运转中某些剥离下金属油中析出的杂质以及基础件内腔中某些残存
脏物会使油污染节流器一旦被堵塞恒压导轨的油腔失压破坏了静压。若采用恒流静
压无节流器即无堵塞现象发生工作安全可靠性高但润滑油仍需精密过滤以防研伤导
轨。 3恒压式油泵供油压力高于油腔压力时即通过节流器产生压力降有压力降就会
有热量产生要维持供油压力溢液阀一定要溢流该部分溢流既消耗功率又产生热量结
果油温升高导致机床热变形大降低机床运动精度甚至于还有可能使静压导轨不能正
常工作。 4就油膜刚度而言恒流静压系统所具有的刚度比恒静压系统中有反馈节流
系统要差一些但比有固定节流系统要好得多。 根据上述二者之利弊目前选择恒流供
油方式是比较合理的。同时基于湖北某机床厂二十多年采用恒流静压导轨的机床无
一因供油方式而产生故障。因此本磨床液体静压导轨的供油采用湖北某机床厂现行
生产的1WZS04型十个头恒流量分油器其原理图见图3。恒流量分油器的工作原理、
工作性能和参数以及工作安全性在此不作叙述。 1—电动机 2—飞轮 3—精滤器
4—变量泵 5—精滤器 6—溢流阀 7—恒流量分油器 8—压力继电器 9—压力表
10—底座油腔 11—工作台 图3 3 静压导轨的设计与计算 11.6米圆台立式磨床的工
作台与底座设计主要技术参数 ①工作台直径1600mm ②工作台转速0.832r/min ③
最大磨削直径1800mm ④工作台重量W118kN ⑤工作台上磁吸盘重量W212kN ⑥
工件最大重量W360kN 2液体静压导轨的设计 如图4所示导轨外径为1200mm内径为
1000mm均布十个油腔每个油腔除外周回油外还设臵径向回油槽径向回油槽作用有
二既可作内周回油道又可作油腔之间断压槽用以免压力互相干扰。内外有一道高
1.5mm围墙使导轨始终泡在润滑油中工作以免在回转时将空气带入油腔而失压若油
路系统发生故障忽然停车导轨间仍保持有油润滑不会产生干摩擦。油腔开在底座上
工作台导轨镶有锌铝铜合金导轨板为了液体静压导轨预载工作台至导轨处高
375mm使其承受刚度是足够的。 3液体静压导轨计算 ①油腔压力计算 油腔尺寸如
图5所示虚线表示每个油腔承受压力的有效面积Ae 图4 图5 空载时一个油腔压力
满载时一个油腔压力 ②静压导轨机械油的选择 众所周知机械润滑油的动力粘度与
温度有关假如粘度随温差变化大则流量的变化大 这对恒流静压导轨很不利需要经
常调整变量泵。下面通过查手册取二种 机械润滑油的动力 粘度进行比较。 10机械
润滑油 μ10℃44.64×10-3Pa〃sμ40℃1429×10-3Pa〃s 30机械润滑油 μ10℃
250×10-3Pa〃sμ40℃42×10-3Pa〃s 由上可知10机械润滑油μ10℃/μ40℃3.124倍30机
械润滑油μ10℃/μ40℃5.952倍显然10机械润滑油的动力粘度随温差变化量小。因此
选用10机械润滑油。 ③油腔流量计算 Qpλh3/12μ p——油腔压力Pa h——油膜厚度
m λ——节流边系数 μ——润滑油动力粘度Pa〃s。 取h9×10-5m。 10℃时满载的总
流量 Qεμ10℃10Qμ40℃6L/min 40℃时满载的总流量 Qεμ40℃10Qμ40℃19L/min
选用YBX型变量泵供油额定流量为25L/min。根据油膜剪切消耗功率计算若贮油箱
容量选用大于600L则油液温升只在≤20℃左右足以保持安全可靠工作。 ④油膜的剪
切功率计算 当工作台旋转时油在导轨间受剪切必须消耗功率。由于液体静压导轨无
直接金属接触也就无摩擦损失。因此只有工作台导轨与底座导轨的相对速度使油受
剪切其剪切力大小与润滑油动力粘度、面积、相对速度成正比与间隙成反比其公式
FμAvh 剪切力矩 MFr 剪切所消耗功率N1.075×107μΑr2n2/h 式中A——底座上的
静压导轨与工作台导轨实际接触面积油腔、径向回油槽不计算在内
A62π32×34×2×105×10×10206632cm22.06632×10-1m2 r——导轨宽度
的几何中心到导轨圆心O的半径r60-50÷2 5055cm0.55m n——工作台最高转速r/min。
⑤油膜刚度计算 JFe 式中F——载荷 e——从原始载荷状态开始计算的位移量
FW1W2W390000N e0h09×105m090μ ∴Jmin9Nμ 4 结束语 由于静压导
轨具有一系列的特点加之又采用了恒流量供油方式所以使得磨床的摩擦阻力小工作
可靠动态特性好抗振性强运动刚度好运动精度高从而磨削工件精度高。
2024年4月27日发(作者：印珠)
静压导轨工作原理 静压导轨的工作原理与静压轴承相同。将具有一定压力的润滑油
经节流器输入到导轨面上的油腔即可形成承载油膜使导轨面之间处于纯液体摩擦状
态。 优点导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小载荷的变化对油膜厚度的影响
很小液体摩檫摩檫系数仅为0.005左右油膜抗振性好。 缺点导轨自身结构比较复杂
需要增加一套供油系统对润滑油的清洁程度要求很高。 主要应用精密机床的进给运
动和低速运动导轨 静压导轨分类 按结构形式分 开式、闭式 开式静压导轨压力油
经节流器进入导轨的各个油腔使运动部件浮起导轨面被油膜隔开油腔中的油不断地
通过封油边而流回油箱。当动导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时导轨间隙变
小增加了回油阻力使油腔中的油压升高以平衡外载荷。 闭式导轨在上、下导轨面上
都开有油腔可以承受双向外载荷保证运动部件工作平稳。 按供油情况可分为定量式
静压导轨和定压式静压导轨。 定压式静压导轨 是指节流器进口处的油压压强ps是
一定的这是目前应用较多的静压导轨。 定量式静压导轨 指流经油腔的润滑油流量
是一个定值这种静压导轨不用节流器而是对每个油腔均有一个定量油泵供油。由于
流量不变当导轨间隙随外载荷的增大而变小时则油压上升载荷得到平衡。载荷的变
化只会引起很小的导轨间隙变化因而油膜刚度较高但这种静压导轨结构复杂。 φ1.6
米圆台立式磨床采用恒流静压导轨的研制 来源机电在线 发布时间2009-4-16
8:59:44 1 引言 对于精密圆台立式磨床来说要保证磨削工件的大平面粗糙度低、精
度高除了要求磨头好以外还要求工作台的工作性能要好。目前国内外生产的φ1.6米
精密圆台立式磨床中工作台导轨基本上采用滚动导轨经调查滚动体磨损后高精度易
于丧失抗振能力不强在磨削高精度的大平面时粗糙度值也不理想。而静压导轨与它
比较具有更小的摩擦阻力使用寿命长动态特性好运动刚度好有一定的吸振能力运动
精度高。滚动导轨难于与静压导轨媲美且国产静压系统与进口大型特级平面滚动轴
承在价格上也相差不大。因此我们在研制φ1.6米精密圆台立磨该项目为原机械工业
部1997年机械工业科学技术发展计划项目中采用了静压导轨效果好。下面对本课题
中静压导轨的设计作一介绍。 2 静压导轨供油方式的确定 ?凸┯头绞蕉砸禾寰惭
导轨目前分为恒压和恒流供油两大类。近年来德国、日本、美国等工业发达国家生
产的机床对液体静压导轨的供油方 式不是千篇一律采用某种方式有采用恒流供油
方式也有采用恒压供油方式这样做有可能取决于传习惯和供油系统的辅助件研制过
关与否而定。 图1所示为每两个油腔共用一个节流器油泵供油压力用溢流阀调整始
终将压力控制在某个合理数值上即所谓恒压式图2所示为每个油腔均有一个油泵全
流量供油即所谓恒流式两种供油方式比较如下 图1 图2 1由于工作重量不均基础件
刚度有限卡紧力引起局部变形以及欲想基础件加工精度、粗糙度和安装调试要求特
高和稳定均难达到。由此导轨上各个油腔压力不可能均匀若某个油腔达到或接近一
定的油泵压力时静压就无法建立。采用恒流导轨没有溢流阀只要有足够的流量就能
够保持导轨之间脱离接触形成纯液体摩擦。该系统的压力储备大过载能力强。 2由
于外界飞扬尘埃运转中某些剥离下金属油中析出的杂质以及基础件内腔中某些残存
脏物会使油污染节流器一旦被堵塞恒压导轨的油腔失压破坏了静压。若采用恒流静
压无节流器即无堵塞现象发生工作安全可靠性高但润滑油仍需精密过滤以防研伤导
轨。 3恒压式油泵供油压力高于油腔压力时即通过节流器产生压力降有压力降就会
有热量产生要维持供油压力溢液阀一定要溢流该部分溢流既消耗功率又产生热量结
果油温升高导致机床热变形大降低机床运动精度甚至于还有可能使静压导轨不能正
常工作。 4就油膜刚度而言恒流静压系统所具有的刚度比恒静压系统中有反馈节流
系统要差一些但比有固定节流系统要好得多。 根据上述二者之利弊目前选择恒流供
油方式是比较合理的。同时基于湖北某机床厂二十多年采用恒流静压导轨的机床无
一因供油方式而产生故障。因此本磨床液体静压导轨的供油采用湖北某机床厂现行
生产的1WZS04型十个头恒流量分油器其原理图见图3。恒流量分油器的工作原理、
工作性能和参数以及工作安全性在此不作叙述。 1—电动机 2—飞轮 3—精滤器
4—变量泵 5—精滤器 6—溢流阀 7—恒流量分油器 8—压力继电器 9—压力表
10—底座油腔 11—工作台 图3 3 静压导轨的设计与计算 11.6米圆台立式磨床的工
作台与底座设计主要技术参数 ①工作台直径1600mm ②工作台转速0.832r/min ③
最大磨削直径1800mm ④工作台重量W118kN ⑤工作台上磁吸盘重量W212kN ⑥
工件最大重量W360kN 2液体静压导轨的设计 如图4所示导轨外径为1200mm内径为
1000mm均布十个油腔每个油腔除外周回油外还设臵径向回油槽径向回油槽作用有
二既可作内周回油道又可作油腔之间断压槽用以免压力互相干扰。内外有一道高
1.5mm围墙使导轨始终泡在润滑油中工作以免在回转时将空气带入油腔而失压若油
路系统发生故障忽然停车导轨间仍保持有油润滑不会产生干摩擦。油腔开在底座上
工作台导轨镶有锌铝铜合金导轨板为了液体静压导轨预载工作台至导轨处高
375mm使其承受刚度是足够的。 3液体静压导轨计算 ①油腔压力计算 油腔尺寸如
图5所示虚线表示每个油腔承受压力的有效面积Ae 图4 图5 空载时一个油腔压力
满载时一个油腔压力 ②静压导轨机械油的选择 众所周知机械润滑油的动力粘度与
温度有关假如粘度随温差变化大则流量的变化大 这对恒流静压导轨很不利需要经
常调整变量泵。下面通过查手册取二种 机械润滑油的动力 粘度进行比较。 10机械
润滑油 μ10℃44.64×10-3Pa〃sμ40℃1429×10-3Pa〃s 30机械润滑油 μ10℃
250×10-3Pa〃sμ40℃42×10-3Pa〃s 由上可知10机械润滑油μ10℃/μ40℃3.124倍30机
械润滑油μ10℃/μ40℃5.952倍显然10机械润滑油的动力粘度随温差变化量小。因此
选用10机械润滑油。 ③油腔流量计算 Qpλh3/12μ p——油腔压力Pa h——油膜厚度
m λ——节流边系数 μ——润滑油动力粘度Pa〃s。 取h9×10-5m。 10℃时满载的总
流量 Qεμ10℃10Qμ40℃6L/min 40℃时满载的总流量 Qεμ40℃10Qμ40℃19L/min
选用YBX型变量泵供油额定流量为25L/min。根据油膜剪切消耗功率计算若贮油箱
容量选用大于600L则油液温升只在≤20℃左右足以保持安全可靠工作。 ④油膜的剪
切功率计算 当工作台旋转时油在导轨间受剪切必须消耗功率。由于液体静压导轨无
直接金属接触也就无摩擦损失。因此只有工作台导轨与底座导轨的相对速度使油受
剪切其剪切力大小与润滑油动力粘度、面积、相对速度成正比与间隙成反比其公式
FμAvh 剪切力矩 MFr 剪切所消耗功率N1.075×107μΑr2n2/h 式中A——底座上的
静压导轨与工作台导轨实际接触面积油腔、径向回油槽不计算在内
A62π32×34×2×105×10×10206632cm22.06632×10-1m2 r——导轨宽度
的几何中心到导轨圆心O的半径r60-50÷2 5055cm0.55m n——工作台最高转速r/min。
⑤油膜刚度计算 JFe 式中F——载荷 e——从原始载荷状态开始计算的位移量
FW1W2W390000N e0h09×105m090μ ∴Jmin9Nμ 4 结束语 由于静压导
轨具有一系列的特点加之又采用了恒流量供油方式所以使得磨床的摩擦阻力小工作
可靠动态特性好抗振性强运动刚度好运动精度高从而磨削工件精度高。