劉福全

摘 要：液壓支承軸承技術(shù)已經(jīng)在機(jī)床行業(yè)中被廣泛應(yīng)用。本文主要對立式車床工作臺(tái)中的液壓軸承進(jìn)行研究，通過對不同負(fù)載情況下液壓型腔壓力的變化以及工作臺(tái)的位移（也就是工件的位移），探討如何對液壓軸承進(jìn)行合理的改進(jìn)，以應(yīng)用于更大規(guī)格立式車床工作臺(tái)中，實(shí)現(xiàn)提高精度的目的。

關(guān)鍵詞：液壓軸承；恒壓力供油；恒流量供油

0 引言

在機(jī)械行業(yè)，軸承被廣泛應(yīng)用。但對于大回轉(zhuǎn)直徑、大負(fù)載的立式車床來說，滾動(dòng)軸承在使用上有很大的局限性，因此液壓軸承成為各機(jī)床生產(chǎn)企業(yè)的優(yōu)先選擇，下面就現(xiàn)階段液壓軸承在立式車床上的應(yīng)用做簡要分析

1 現(xiàn)階段立式車床液壓軸承型腔特點(diǎn)

目前國內(nèi)大多數(shù)廠家的立式車床工作臺(tái)液壓軸承普遍采用的是動(dòng)靜壓軸承相結(jié)合的形式。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)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(tài)，使運(yùn)動(dòng)副在啟動(dòng)之前就脫離接觸。

（2）由于動(dòng)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(yīng)流量之和，可以保證足夠的流量到達(dá)下游階梯，從而使階梯效應(yīng)得以充分發(fā)揮。

但這種系統(tǒng)也存在一些弊端。當(dāng)立式車床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)進(jìn)一步加大，承載力也進(jìn)一步加大的情況下，液壓軸承的偏心率將會(huì)變的越來越大，取得較好動(dòng)壓支承的淺腔的最佳深度將越來越淺，但此時(shí)，軸承在靜壓工況下性能就會(huì)很差。

2 現(xiàn)階段立式車床液壓軸承供油壓力源的特點(diǎn)

目前立式車床采用動(dòng)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(tǒng)采用的是一個(gè)壓力恒定的壓力源。

當(dāng)沒有外加負(fù)載時(shí)，系統(tǒng)處于穩(wěn)定狀態(tài)。若加入外加負(fù)荷，使油腔壓力增加。壓力增加后，工作臺(tái)上移，使間隙增加，液阻變小，油腔壓力將會(huì)繼續(xù)增加，促使物體向上浮起，并在平衡位置穩(wěn)定下來。

上述變化過程都是在壓力源對油腔穩(wěn)定供油的情況下得出的，而實(shí)際上，系統(tǒng)中壓力源的供油對象顯然不僅局限于油腔。結(jié)合液壓系統(tǒng)的波動(dòng)特性，在大回轉(zhuǎn)直徑的立式工作臺(tái)動(dòng)靜壓軸承中將會(huì)體現(xiàn)的更加明顯。

因此，當(dāng)載荷進(jìn)一步增大，回轉(zhuǎn)直徑也進(jìn)一步增大的情況下，如果仍采用這種傳統(tǒng)的恒壓供油，相互之間存在影響關(guān)系的單腔方式，液壓支承的綜合效果就會(huì)大打折扣。由此，對大回轉(zhuǎn)直徑情況下的動(dòng)靜壓軸承提出了新的設(shè)計(jì)思路。

3 恒流量供油動(dòng)靜壓軸承應(yīng)用于立式車床的想法

這里提出一個(gè)各油腔采用采用獨(dú)立且恒流量油泵作為壓力源的動(dòng)靜壓軸承設(shè)計(jì)方式。

此時(shí)各油腔分別連接一個(gè)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(gè)支承單元。

運(yùn)動(dòng)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(jù)流量連續(xù)性定理，任何時(shí)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(dòng)力粘度（10-2Pa.s）。

當(dāng)載荷在預(yù)定范圍內(nèi)變化時(shí)，封油面間隙h也在一定范圍內(nèi)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(huì)相應(yīng)有相對較大的變化。所以，當(dāng)載荷Fn變化時(shí)，封油面間隙做相應(yīng)的變化，油腔壓力也相應(yīng)的變化，使承載力同外載平衡，從而保持一定壓力油膜，實(shí)現(xiàn)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(bǔ)償變的可能而且容易實(shí)現(xiàn)。這一點(diǎn)，在數(shù)控立式車床中會(huì)很重要。

4 綜合以上的分析，我們可以得出這樣的結(jié)論

（1）在立式車床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的液壓軸承中，動(dòng)靜壓混合的方式是理想的。

（2）對于大回轉(zhuǎn)直徑、大負(fù)載的立式車床，采用各支承單元相互獨(dú)立的恒流量供油方式將會(huì)使動(dòng)靜壓軸承工作更加穩(wěn)定，粒度補(bǔ)償?shù)靡詫?shí)現(xiàn)，提高機(jī)床精度。

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（作者單位：大連機(jī)床集團(tuán)）