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静压导轨设计的基础理论分享

发布日期:2022-05-26 15:38:08浏览次数:228

机械系统中承担一定载荷的相对运动副(摩擦副)统成为支撑。按摩擦性质分为滑 动支撑和滚动支撑两类。其中,液体摩擦动压滑动支撑和滚动支撑早已获得了广泛的应 用。同时,也出现了一些新型支撑导轨,例如:流体摩擦静HI滑动支撑、固体强力润滑 支撑、磁力支撑等。

滑动支撑按摩擦方式可分为流体摩擦支撑(滑动表面完全被流体润滑膜隔开),普 通干摩擦支撑(滑动表面没有润滑剂)和普通混合流体摩擦支撑(滑动表面不完全被润 滑膜隔开)。

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动压滑动支撑是由摩擦表面间的相对运动,借助液压流体的粘性而建立起流体压力 膜,又称为自建压力滑动支撑。

静压滑动支撑是靠外部的液压或气压流体压力源向摩擦表面之间供给一定压力的 流体媒介,借助流体媒介静压力来承载,又称为外部供压滑动支撑。

静压支撑的特点是:流体媒介润滑状态的建立与其相对速度无关。所以静压支撑可 在很宽的速度范围(包括静止状态)和载荷范围内无磨损的持续工作。

由于静压支撑导轨的运动副之间完全被油膜或气膜隔开,就大大的忽略了导轨因表 面加工误差所产生的不利影响,而使该支撑具有较高的运动精度。

虽然液体或气体的静压支撑都具备上述两个优点,但因液体和气体物理特性的不同 在实际应用中而各有长处和短处。由于气体粘度小(一般使用空气,约为油类的几百分 之一)和具有可压缩性,因此在设计时不得不采取较低的供气气源压力(通常为6? 7bar),以避免气体流量过大,所以通常情况下,气体静压支撑导轨对于同样尺寸的液 体静压支撑导轨相比,承载能力要小得多。但是,气体支撑导轨在高速运动时的摩擦功 率小,近似无摩擦运转,优于液体支撑导轨。此外,由于气体的可压缩性使气体支撑导 轨更容易出现不稳定现象,在设计中要充分考虑这些因素。

液体和气体静压支撑导轨的基本工作原理虽然相似,但是它们的设计准则、计算方 法和结构形式都有不同。

液体静压支撑导轨在法国早已应用,但是,在上世纪中期,才逐渐引起人们的重视。 随着其他技术的应用,于1938年一个大型光学望远镜水平转台采用了液体静压轴承,

使在重达五百吨和每天一转的极低速情况下,即高负载低转速情况下,只需1/12马力即 可驱动,使这种新型支撑方式在低速重载下,显示出优异的性能。1948年,法国在磨床 工作台往复移动方式上应用液体静压支撑导轨,提高了机床的精度和寿命。

随着科学技术的发展,工程人员进一步认识了液体静压方式的原理和特点,逐渐的 扩大了应用范围。不仅在高精度机床釆用静压轴承和导轨外,也在高效率机床、重载和 精密机床上也获得了大量应用。液体静压技术不仅应用在支撑,也可应用于传动和连接, 如静压螺旋结构,涡轮蜗杆齿条和花键等结构形式。采用静压和动压滑动轴承联合或混 合工作的轴承,可以充分发挥它们各自的优点。近年来工程技术人员正在研究把静压与 滚动轴承联合工作的轴承,应用于高速涡轮发动机上。不但液体静压轴承在结构上有优化,应用领域上逐步扩大,而且在应用机理和计算方式上也进一步得到发展。此外,液 体静压轴承在高精密仪表仪器上也得到应用,如硬度计、圆度仪和轴承波纹度测量仪等。

在静压支撑方式系统中,液体流经的缝隙形状一般有:圆环形缝隙;毛细管缝隙; 两平行平板缝隙;平面圆台缝隙和薄壁小孔,及开式和闭式结构等。


 


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