重型数控立式车床静压导轨的设计方法研究

摘要

随着科学技术的发展,对液体静压技术理论的研究及静压轴承在工程中的应用逐步扩大,尤其在重大型机械中采用此项技术,可以充分发挥其流体静压的特点,由于静压支承的运动副之间完全被油膜隔离,就大大地减少了因表面加工误差所产生的影响,此特点正弥补了大型机床加工平面粗糙度的局限性,选取适当的油膜厚度就可以即保证浮起量,又消除了大平面表面对精密机床的影响。同时由于液体的粘度极小,液压支承在高速运动时功率很小,所以可以提高大型数控机床的效率因素。综上研究流体及静压支承对工程机械是非常有意义的。
　　本文以GTC630200龙门式数控立式车床为例,分析了车床圆工作台的在不同工作路径下的工况,将最大载荷及进给工况作为研究的极限值;考虑工作台受偏载力时各油腔的不同应力及最大变形量;初始化油膜厚度后得出油腔需要的最小供油量;计算油膜刚度;通过样机验证计算结果,并提出了误差的产生及应对原则。
　　分析了立车横滑板导轨副的特点;导轨副形式以及几何尺寸的对比与选择;进行了静力学分析,建立了平衡方程并求解出对置油腔的合力通过引入初始条件初定6个油腔的油量,假定了对置油膜的总厚度,计算出对置油腔的油量;阐述了恒流量等面积和不等面积闭式油腔的设计思路及计算方法,以及恒流量等面积和不等面积闭式油腔的承载能力和刚度的计算,进行定性和定量分析,对样机试验结果进行了分析,并提出了优化方法。提出了导轨副的装配方法及注意事项来减小误差;
　　通过以上理论的研究与实际的应用,使我们深刻理解了静压理论在工程上的应用,通过样机的验证证实了静压支承的各项参数,并制作了:单向受力油腔参数计算工程表,对置油腔合力工程表,对置油腔流量与油膜厚度工程表,对置油腔动刚度工程表,对置油腔加减速工程表等,可以快速并直接的显示各项指标,为今后的设计提供理论依据。

目录

声明

摘要

引言

1 静压导轨设计的有关基础理论

1．1 静压导轨两固定平板

1．2 矩形平面油垫的流量

1．3 矩形平面油垫的承载能力和有效承载面积

1．4 补偿元件的作用和分类

1．4．1 定量供油

1．4．2 定压供油

1．4．3 补偿元件

1．5 静压导轨的分类

1．6 油垫形式的选择

1．6．1 多油垫平面支承

1．6．2 对置双向支承(闭式支承)

2 定量供油开式静压圆导轨

2．1 工作原理和结构特点

2．2 承受均布轴向载荷的圆导轨

2．2．1 流量和油膜厚度

2．2．2 承载能力和油膜刚度(无偏载)

2．2．3 摩擦功率(无偏载)

2．2．4 承受偏载的圆导轨

2．3 定量供油理论在机床上的应用

2．3．1 工程概况描述

2．3．2 机床工作台受力分析

2．3．3 利用静压理论求解

2．3．4 工程制表

2．4 静压系统的装配及调整

2．4．1 装配原则

2．4．2 调整原则

2．4．3 补偿原则

2．5 样机测试结果及分析

2．5．1 样机测试过程

2．5．2 样机数据分析

3 定量供油闭式静压导轨

3．1 工作原理和结构特点

3．2 承受非均布载荷的导轨

3．3 定量供油理论在机床上的应用

3．3．1 工程概况描述

3．3．2 利用静压理论求解

3．3．3 机床工作台受力分析

3．3．4 利用MATLAB求解多元一次方程

3．3．5 静压支承启动时闭合油腔开启所需压力的计算

3．3．6 无工作载荷滑板浮起时各油腔的流量和压力

3．3．7 有外载时各油腔的间隙、压力、刚度特性浅析

3．4 静压系统的装配及调整

3．4．1 装配原则

3．4．2 调整原则

3．4．3 补偿原则

3．5 样机测试结果及分析

3．5．1 样机测试过程

3．5．2 样机数据分析

结论

参考文献

致谢