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靜壓導軌設計的基礎理論分享

發布日期:2022-5-26 15:38:08瀏覽次數:

機械系統中承擔一定載荷的相對運動副(摩擦副)統成為支撐。按摩擦性質分為滑 動支撐和滾動支撐兩類。其中,液體摩擦動壓滑動支撐和滾動支撐早已獲得了廣泛的應 用。同時,也出現了一些新型支撐導軌,例如:流體摩擦靜HI滑動支撐、固體強力潤滑 支撐、磁力支撐等。

滑動支撐按摩擦方式可分為流體摩擦支撐(滑動表面完全被流體潤滑膜隔開),普 通干摩擦支撐(滑動表面沒有潤滑劑)和普通混合流體摩擦支撐(滑動表面不完全被潤 滑膜隔開)。

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動壓滑動支撐是由摩擦表面間的相對運動,借助液壓流體的粘性而建立起流體壓力 膜,又稱為自建壓力滑動支撐。

靜壓滑動支撐是靠外部的液壓或氣壓流體壓力源向摩擦表面之間供給一定壓力的 流體媒介,借助流體媒介靜壓力來承載,又稱為外部供壓滑動支撐。

靜壓支撐的特點是:流體媒介潤滑狀態的建立與其相對速度無關。所以靜壓支撐可 在很寬的速度范圍(包括靜止狀態)和載荷范圍內無磨損的持續工作。

由于靜壓支撐導軌的運動副之間完全被油膜或氣膜隔開,就大大的忽略了導軌因表 面加工誤差所產生的不利影響,而使該支撐具有較高的運動精度。

雖然液體或氣體的靜壓支撐都具備上述兩個優點,但因液體和氣體物理特性的不同 在實際應用中而各有長處和短處。由于氣體粘度?。ㄒ话闶褂每諝?,約為油類的幾百分 之一)和具有可壓縮性,因此在設計時不得不采取較低的供氣氣源壓力(通常為6? 7bar),以避免氣體流量過大,所以通常情況下,氣體靜壓支撐導軌對于同樣尺寸的液 體靜壓支撐導軌相比,承載能力要小得多。但是,氣體支撐導軌在高速運動時的摩擦功 率小,近似無摩擦運轉,優于液體支撐導軌。此外,由于氣體的可壓縮性使氣體支撐導 軌更容易出現不穩定現象,在設計中要充分考慮這些因素。

液體和氣體靜壓支撐導軌的基本工作原理雖然相似,但是它們的設計準則、計算方 法和結構形式都有不同。

液體靜壓支撐導軌在法國早已應用,但是,在上世紀中期,才逐漸引起人們的重視。 隨著其他技術的應用,于1938年一個大型光學望遠鏡水平轉臺采用了液體靜壓軸承,

使在重達五百噸和每天一轉的極低速情況下,即高負載低轉速情況下,只需1/12馬力即 可驅動,使這種新型支撐方式在低速重載下,顯示出優異的性能。1948年,法國在磨床 工作臺往復移動方式上應用液體靜壓支撐導軌,提高了機床的精度和壽命。

隨著科學技術的發展,工程人員進一步認識了液體靜壓方式的原理和特點,逐漸的 擴大了應用范圍。不僅在高精度機床釆用靜壓軸承和導軌外,也在高效率機床、重載和 精密機床上也獲得了大量應用。液體靜壓技術不僅應用在支撐,也可應用于傳動和連接, 如靜壓螺旋結構,渦輪蝸桿齒條和花鍵等結構形式。采用靜壓和動壓滑動軸承聯合或混 合工作的軸承,可以充分發揮它們各自的優點。近年來工程技術人員正在研究把靜壓與 滾動軸承聯合工作的軸承,應用于高速渦輪發動機上。不但液體靜壓軸承在結構上有優化,應用領域上逐步擴大,而且在應用機理和計算方式上也進一步得到發展。此外,液 體靜壓軸承在高精密儀表儀器上也得到應用,如硬度計、圓度儀和軸承波紋度測量儀等。

在靜壓支撐方式系統中,液體流經的縫隙形狀一般有:圓環形縫隙;毛細管縫隙; 兩平行平板縫隙;平面圓臺縫隙和薄壁小孔,及開式和閉式結構等。


 


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