液體靜壓導(dǎo)軌之選擇

摘要：本文就定量式和定壓式兩種液體靜壓導(dǎo)軌進(jìn)行了論述，在充分闡明了各自特點(diǎn)的基礎(chǔ)上進(jìn)行了比較，并給出了選用原則。

關(guān)鍵詞：靜壓導(dǎo)軌;定量式和定壓式;選用原則

液體靜壓導(dǎo)軌通常是利用壓力油將導(dǎo)軌與移動(dòng)部件隔開。當(dāng)外部載荷發(fā)生變化時(shí)，可以通過油膜厚度的變化調(diào)節(jié)油腔內(nèi)的壓力，從而使載荷平衡。導(dǎo)軌處始終保持純液體摩擦的狀態(tài)，摩擦系數(shù)極小，能量損失小，傳動(dòng)效率極高。導(dǎo)軌間幾乎不產(chǎn)生磨損，所以其使用壽命長(zhǎng)。同時(shí)，導(dǎo)軌的加工精度能夠長(zhǎng)期保持。液體靜壓導(dǎo)軌的油膜厚度較小，油膜支承的剛度較大，承受載荷的能力強(qiáng)，具有良好的吸振作用，低速無爬行，運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定可靠。但是液體靜壓導(dǎo)軌的結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜，制造難度大，通常需要額外提供一套良好的供油系統(tǒng)，不容易調(diào)試，要求潤(rùn)滑油的清潔程度比較高，成本非常高。所以，液體靜壓導(dǎo)軌多用于精度要求比較高的大、重型數(shù)控機(jī)床。

液體靜壓導(dǎo)軌一般可分為定量和定壓兩種供油方式，這兩種供油方式有著各自特別的供油系統(tǒng)。

定量式液體靜壓導(dǎo)軌的工作原理：一般采用多頭泵供油系統(tǒng)供油。多頭泵只有一個(gè)進(jìn)油口和多個(gè)出油口。每個(gè)出油口的流量相同。將各個(gè)出油口分別與一個(gè)油腔相連接，則每個(gè)油腔的油液流量相同。

其供油系統(tǒng)的工作原理如圖1所示：首先將液壓泵3打開。油箱1中的油液經(jīng)過粗濾油器2過濾。防止油箱中的雜質(zhì)進(jìn)入供油系統(tǒng)。然后油液流入液壓泵3。再通過精濾油器5進(jìn)一步過濾，保證非常清潔的油液流入多頭泵6。多頭泵的進(jìn)口壓力取決于液壓泵3的出口壓力，溢流閥作為安全閥。多頭泵6將油液送到移動(dòng)部件7的各個(gè)油腔，通過移動(dòng)部件7與導(dǎo)軌8之間的間隙流回油箱。當(dāng)載荷W增大時(shí)，移動(dòng)部件7與導(dǎo)軌8之間的間隙會(huì)變小。而采用定量供油時(shí)，流量Q為一定值，如果不考慮油液粘度變化的影響，油膜厚度會(huì)變小，油腔壓力會(huì)快速變大，最后使得載荷與其平衡。

定壓式液體靜壓導(dǎo)軌的工作原理：通常使用一個(gè)油泵給各個(gè)油腔供油，保證每個(gè)油腔的壓力相等。為了達(dá)到裝置需求，會(huì)在裝置中安裝節(jié)流器。油液經(jīng)過節(jié)流器產(chǎn)生壓力降來控制流入移動(dòng)部件7各油腔的壓力。

其供油系統(tǒng)的工作原理如圖2所示：首先將液壓泵3打開，油箱1中的油液經(jīng)過粗濾油器2過濾。防止油箱中的雜質(zhì)進(jìn)入供油系統(tǒng)。然后油液流入液壓泵3。再經(jīng)過溢流閥4流回油箱。通過溢流閥4來保證液壓泵3的出口壓力為一定值Ps。從液壓泵3出來的油壓油再經(jīng)過精濾油器5進(jìn)入節(jié)流器6，再流入移動(dòng)部件7的各個(gè)油腔，通過移動(dòng)部件7與導(dǎo)軌8之間的間隙流回油箱。移動(dòng)部件7與導(dǎo)軌8之間的油膜厚度h的大小與流出節(jié)流器的流量Q有關(guān)。流量Q與節(jié)流器6入口壓力Ps和出口壓力p1的差以及通流截面面積A有關(guān)。節(jié)流器的通流截面面積A一定時(shí)，入口壓力由溢流閥4設(shè)定，出口壓力由負(fù)載決定。當(dāng)負(fù)載W增大時(shí)，導(dǎo)軌之間的間隙減小，進(jìn)入各油腔的流量變少。導(dǎo)致節(jié)流器的出口壓力增大，即流入油腔的油液壓力增大，最終與載荷W平衡。

由于上述兩種液體靜壓導(dǎo)軌的供油系統(tǒng)不同，工作原理有所不同，在使用時(shí)存在較大的差距。

（1）定量式液體靜壓導(dǎo)軌所需要的油膜厚度相對(duì)較小，剛度高，承受載荷的能力強(qiáng)。而有固定節(jié)流器的定壓式液體靜壓

導(dǎo)軌所需要的油膜厚度相對(duì)較大，剛度低，承載能力較小。

（2）對(duì)于大型和重型機(jī)床，定壓式液體靜壓導(dǎo)軌會(huì)增加安裝與調(diào)試的工作量，對(duì)工人的技術(shù)要求很高;且系統(tǒng)中使用節(jié)流器，油液容易被加工中的切屑等雜質(zhì)污染，而使節(jié)流器發(fā)生堵塞，使靜壓導(dǎo)軌不能正常工作。而定量式的導(dǎo)軌在工作前只要對(duì)整個(gè)油路沖洗干凈，在使用中的性能更加穩(wěn)定，從而使工作更加可靠。

（3）對(duì)于定壓式液體靜壓導(dǎo)軌，由于節(jié)流器的阻尼作用，使得油腔的壓力比油泵流出的壓力小。在這個(gè)過程中會(huì)伴隨著熱量的產(chǎn)生。同時(shí)油路中的溢流閥用來調(diào)節(jié)油腔壓力，處于常開狀態(tài)，也會(huì)有熱量的產(chǎn)生。這些熱量會(huì)造成油液溫度增加，嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致機(jī)床熱變形，在加工時(shí)產(chǎn)生誤差。但是定量供油式采用多頭泵供油，油液直接從油泵流入油腔，能量損失較小，油液溫升也很小。

通過上述分析可知，定量式靜壓導(dǎo)軌比定壓式靜壓導(dǎo)軌工作更加穩(wěn)定可靠，能量損失小。油液溫升小，不會(huì)出現(xiàn)節(jié)流器堵塞現(xiàn)象。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維修方便;在重載的情況下，更加具有優(yōu)勢(shì)。

選用原則：由于定量式液體靜壓導(dǎo)軌的諸多優(yōu)點(diǎn)，在大、重型數(shù)控機(jī)床選擇大行程的導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)予優(yōu)先考慮。不利的情況是企業(yè)沒有生產(chǎn)小流量多頭泵的能力，這時(shí)可采取外購的方案加以解決。同時(shí)還要注意培養(yǎng)操作者使用該套供油系統(tǒng)的方法和技巧，從而發(fā)揮出定量式液體靜壓導(dǎo)軌的真正優(yōu)勢(shì)。

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