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立式车床静压导轨的设计

郭玉英

（齐重数控装备股份有限公司研发中心，黑龙江齐齐哈尔161005）

摘要：静压导轨具有摩擦系数小、导轨磨损少、进给速度的变化对油膜刚度的影响小、低速运动时速度均匀等特点，因此
在重型及超重型立车上较多采用静压导轨。文中以准12.5m立车为例，介绍了其静压导轨设计过程及相关参数的选择。
关键词：油膜厚度；导轨温度；油膜刚度；剪切发热；油粘度
中图分类号：TG502.3文献标识码：A文章编号：1002－2333（2011）06－0118－02

1引言定心，用9069480推力轴承作工作台中心的固定机械卸
静压导轨是指将具有一定压力的液压油注入两个接荷，保持一定的卸荷高度，在工作台导轨温升较高引起凹
触的导轨面间的油腔，使两个接触的导轨面互相分开，形心，或者是直径较小而重量又大的工件压在工作台中心
成承载油膜，实现纯液体的摩擦。静压导轨的优点是：导部位，推力轴承才起作用。一般情况下，重量全部由环形
轨摩擦系数小，相应地使驱动功率变小；导轨的磨损少，导轨承担。
延长了导轨的使用寿命；进给速度的变化对油膜刚度的在底座导轨平行横梁方向的直径上，设有三个油膜
影响小，提高了机床的工作精度，稳定性好；低速运动时厚度测量装置，两个靠近导轨内径，一个靠近外径，根据
速度均匀，不会产生爬行现象；可以降低对导轨材料的要测厚装置所指示的数值来改变变量泵的流量，以调整到
求等。近年来德、日、美等国家生产的重型、超重型立式车恰当的油膜厚度。在同直径上还设有两个导轨温度指示
床多采用静压导轨。器，当运行中发生故障，导轨温升达到一定值时，会发出
2立式车床主要技术参数报警讯号，操作工人应停车检查，否则，如果温度继续上
以准12.5m立车为例，主要技术参数（与导轨有关部升，机床将自动停车。
分）：（1）工作台直径：准8000mm；（2）工作台转速：0.16～流量计算从负荷及油膜厚度考虑：一个油腔的有效
16r/min；（3）最大加工直径：准12500mm；（4）最大加工重承载面积为（图1）：
量：400t；（5）工作台最大扭矩：800kN·m。［（3152-3052）π/36］-40×11=182900mm2
3静压导轨的设计空载及满载时油腔压力分别为
导轨外径准7000mm，内径准6000mm，分36个油腔，每120000/36×1829=0.182N/mm2
个油腔除内外周向回油外，还有径向回油，各油腔压力不520000/36×1829=0.79N/mm2
互相干扰在以外和以内，还有一道
。准7000mm准6000mm30号机械油的粘度μ10℃为280厘泊=0.25Pa·s；μ40℃为
宽30mm、高出导轨面3mm的墙，可使导轨始终浸在油中47厘泊=0.42×10-3Pa·s
工作，以免在高速时因径向回油槽回油，将空气带入油腔油腔节流边系数为：
而失压；突然停车时，导轨间仍保持有油，每个油腔均用3400π/18-210+3100π/18-210+2×300）/100=13.14
一块锌铝铜合金板制成，固定在底座上，结构及油腔详细满载时油膜厚度取0.15mm，根据工作台、底座导轨
尺寸见图1。加工、装配、安装、调整精度，装卡工件的变形、环境温度
工作台在导轨处的厚度为1100mm，其余部分也在等，随时可以调整其厚度，这里只作为设计依据，也作为
700mm以上，有足够的刚度。用3182/670型轴承作径向选择和试验考核多点齿轮分油器的依据。在选择变量泵

0容量时，应在此基础上再酌留储备
3。

一个油腔在及满载的流量分别为满

010℃40℃Q10℃=
1
0
4

0

0
53，

1
30.79×13.14×0.015×60/12×0.25=0.7L/minQ40℃满=0.79×
R

0

03-2
5；满载整个导
100310013.14×0.015×60/12×4.2×10=4.17L/min40℃
10R10
轨的流量为：Q总=4.17×36=150.12L/min,每套变量泵分油
3器的流量则为
0Q=150.12/3=50.04L/min。

0

1

R从油在导轨间受剪切所产生的功率损耗来考虑，导

3
0

0
1
0
0轨间没有直接的金属接触，也就没有摩擦损失，但工作台
10°
0
0
6
3导轨与底座导轨有相对速度，油受剪切，其剪切力的大小
9
2

R图1
与粘度、面积、相对速度成正比，与间隙成反比。即：F=

118机械工程师2011年第6期
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