立式液壓工作臺技術探討

劉福全

摘 要：液壓支承軸承技術已經在機床行業中被廣泛應用。本文主要對立式車床工作臺中的液壓軸承進行研究，通過對不同負載情況下液壓型腔壓力的變化以及工作臺的位移（也就是工件的位移），探討如何對液壓軸承進行合理的改進，以應用于更大規格立式車床工作臺中，實現提高精度的目的。

關鍵詞：液壓軸承；恒壓力供油；恒流量供油

0 引言

在機械行業，軸承被廣泛應用。但對于大回轉直徑、大負載的立式車床來說，滾動軸承在使用上有很大的局限性，因此液壓軸承成為各機床生產企業的優先選擇，下面就現階段液壓軸承在立式車床上的應用做簡要分析

1 現階段立式車床液壓軸承型腔特點

目前國內大多數廠家的立式車床工作臺液壓軸承普遍采用的是動靜壓軸承相結合的形式。

這種方式的優點是：

（1）在靜壓工況下，封閉式淺腔可以提供足夠的承載能力而形成完全的潤滑狀態，使運動副在啟動之前就脫離接觸。

（2）由于動靜壓混合軸承在混合工況下，它的流量是入口邊的有效裹入流量和供應流量之和，可以保證足夠的流量到達下游階梯，從而使階梯效應得以充分發揮。

但這種系統也存在一些弊端。當立式車床回轉工作臺進一步加大，承載力也進一步加大的情況下，液壓軸承的偏心率將會變的越來越大，取得較好動壓支承的淺腔的最佳深度將越來越淺，但此時，軸承在靜壓工況下性能就會很差。

2 現階段立式車床液壓軸承供油壓力源的特點

目前立式車床采用動靜壓混合的方式，油腔采用的都是集中油泵的恒壓力供油方式，也就是說系統采用的是一個壓力恒定的壓力源。

當沒有外加負載時，系統處于穩定狀態。若加入外加負荷，使油腔壓力增加。壓力增加后，工作臺上移，使間隙增加，液阻變小，油腔壓力將會繼續增加，促使物體向上浮起，并在平衡位置穩定下來。

上述變化過程都是在壓力源對油腔穩定供油的情況下得出的，而實際上，系統中壓力源的供油對象顯然不僅局限于油腔。結合液壓系統的波動特性，在大回轉直徑的立式工作臺動靜壓軸承中將會體現的更加明顯。

因此，當載荷進一步增大，回轉直徑也進一步增大的情況下，如果仍采用這種傳統的恒壓供油，相互之間存在影響關系的單腔方式，液壓支承的綜合效果就會大打折扣。由此，對大回轉直徑情況下的動靜壓軸承提出了新的設計思路。

3 恒流量供油動靜壓軸承應用于立式車床的想法

這里提出一個各油腔采用采用獨立且恒流量油泵作為壓力源的動靜壓軸承設計方式。

此時各油腔分別連接一個流量相同的油泵，此泵將恒流量潤滑油直接輸入各油腔，本圖中只表示了一個支承單元。

運動物體的油腔中輸入恒流量油后，形成壓力p，將物體浮起。根據流量連續性定理，任何時候流入油腔的流量，恒等于從封油面流出的流量，其值為：

式中Q為封油面流出流量 cm3/s，p為油腔壓力Mpa；

h為封油間隙cm，L、l、B、b為支承的尺寸cm，見下圖，η為油的動力粘度（10-2Pa.s）。

當載荷在預定范圍內變化時，封油面間隙h也在一定范圍內變化，但從封油面流出的流量，恒等于流入油腔的流量并恒等于泵的恒流量。由上式可以看出，Q為常量，所以，油腔壓力p和封油間隙h的立方成反比。即封油面間隙h稍有改變，油腔壓力p就會相應有相對較大的變化。所以，當載荷Fn變化時，封油面間隙做相應的變化，油腔壓力也相應的變化，使承載力同外載平衡，從而保持一定壓力油膜，實現靜壓平衡，這種靜壓平衡方式，只有正位移。這種情況下，對位移的補償變的可能而且容易實現。這一點，在數控立式車床中會很重要。

4 綜合以上的分析，我們可以得出這樣的結論

（1）在立式車床回轉工作臺的液壓軸承中，動靜壓混合的方式是理想的。

（2）對于大回轉直徑、大負載的立式車床，采用各支承單元相互獨立的恒流量供油方式將會使動靜壓軸承工作更加穩定，粒度補償得以實現，提高機床精度。

參考文獻

[1]雷天覺主編.液壓工程手冊[M].北京：機械工業出版社，1990.

[2]池長青著.流體力學潤滑[M].北京：國防工業出版社，1998.

[3]薛景文編著.摩擦學及潤滑技術[M].北京，兵器工業出版社，1992.

[4]陳伯賢，裘祖千，張慧生編著.流體潤滑理論及其應用[M].北京：機械工作出版社，1991.

（作者單位：大連機床集團）