立式液压工作台技术探讨

刘福全

摘 要：液压支承轴承技术已经在机床行业中被广泛应用。本文主要对立式车床工作台中的液压轴承进行研究，通过对不同负载情况下液压型腔压力的变化以及工作台的位移（也就是工件的位移），探讨如何对液压轴承进行合理的改进，以应用于更大规格立式车床工作台中，实现提高精度的目的。

关键词：液压轴承；恒压力供油；恒流量供油

0 引言

在机械行业，轴承被广泛应用。但对于大回转直径、大负载的立式车床来说，滚动轴承在使用上有很大的局限性，因此液压轴承成为各机床生产企业的优先选择，下面就现阶段液压轴承在立式车床上的应用做简要分析

1 现阶段立式车床液压轴承型腔特点

目前国内大多数厂家的立式车床工作台液压轴承普遍采用的是动静压轴承相结合的形式。

这种方式的优点是：

（1）在静压工况下，封闭式浅腔可以提供足够的承载能力而形成完全的潤滑状态，使运动副在启动之前就脱离接触。

（2）由于动静压混合轴承在混合工况下，它的流量是入口边的有效裹入流量和供应流量之和，可以保证足够的流量到达下游阶梯，从而使阶梯效应得以充分发挥。

但这种系统也存在一些弊端。当立式车床回转工作台进一步加大，承载力也进一步加大的情况下，液压轴承的偏心率将会变的越来越大，取得较好动压支承的浅腔的最佳深度将越来越浅，但此时，轴承在静压工况下性能就会很差。

2 现阶段立式车床液压轴承供油压力源的特点

目前立式车床采用动静压混合的方式，油腔采用的都是集中油泵的恒压力供油方式，也就是说系统采用的是一个压力恒定的压力源。

当没有外加负载时，系统处于稳定状态。若加入外加负荷，使油腔压力增加。压力增加后，工作台上移，使间隙增加，液阻变小，油腔压力将会继续增加，促使物体向上浮起，并在平衡位置稳定下来。

上述变化过程都是在压力源对油腔稳定供油的情况下得出的，而实际上，系统中压力源的供油对象显然不仅局限于油腔。结合液压系统的波動特性，在大回转直径的立式工作台动静压轴承中将会体现的更加明显。

因此，当载荷进一步增大，回转直径也进一步增大的情况下，如果仍采用这种传统的恒压供油，相互之间存在影响关系的单腔方式，液压支承的综合效果就会大打折扣。由此，对大回转直径情况下的动静压轴承提出了新的设计思路。

3 恒流量供油动静压轴承应用于立式车床的想法

这里提出一个各油腔采用采用独立且恒流量油泵作为压力源的动静压轴承设计方式。

此时各油腔分别连接一个流量相同的油泵，此泵将恒流量润滑油直接输入各油腔，本图中只表示了一个支承单元。

运动物体的油腔中输入恒流量油后，形成压力p，将物体浮起。根据流量连续性定理，任何时候流入油腔的流量，恒等于从封油面流出的流量，其值为：

式中Q为封油面流出流量 cm3/s，p为油腔压力Mpa；

h为封油间隙cm，L、l、B、b为支承的尺寸cm，见下图，η为油的动力粘度（10-2Pa.s）。

当载荷在预定范围内变化时，封油面间隙h也在一定范围内变化，但从封油面流出的流量，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为常量，所以，油腔压力p和封油间隙h的立方成反比。即封油面间隙h稍有改变，油腔压力p就会相应有相对较大的变化。所以，当载荷Fn变化时，封油面间隙做相应的变化，油腔压力也相应的变化，使承载力同外载平衡，从而保持一定压力油膜，实现静压平衡，这种静压平衡方式，只有正位移。这种情况下，对位移的补偿变的可能而且容易实现。这一点，在数控立式车床中会很重要。

4 综合以上的分析，我们可以得出这样的结论

（1）在立式车床回转工作台的液压轴承中，动静压混合的方式是理想的。

（2）对于大回转直径、大负载的立式车床，采用各支承单元相互独立的恒流量供油方式将会使动静压轴承工作更加稳定，粒度补偿得以实现，提高机床精度。

参考文献

[1]雷天觉主编.液压工程手册[M].北京：机械工业出版社，1990.

[2]池长青著.流体力学润滑[M].北京：国防工业出版社，1998.

[3]薛景文编著.摩擦学及润滑技术[M].北京，兵器工业出版社，1992.

[4]陈伯贤，裘祖千，张慧生编著.流体润滑理论及其应用[M].北京：机械工作出版社，1991.

（作者单位：大连机床集团）