非标准机械设计项目实例详解
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1.10.3 静压导轨油腔的结构设计

对于静压导轨,一般将油腔设计在移动部件——工作台的导轨面上。这是因为移动部件的负荷往往是不均匀的,为此可将工作台各油腔的压力调整为不同的数值来解决。但是,由此也带来了管路连接不便的问题。因为各油腔的油管要随工作台的往复运动而运动,而且管路又很多,既不美观又易出故障。为了避免这一问题,这台专用磨床把油腔设计在了床身的导轨上。为了解决工作台运动时油腔工作负荷的变化,选用了“单边薄膜节流器”。这种节流器可随工作负荷的变化自动调节节流器的流量,从而可使导轨间隙不发生较大的变化。

确定将油腔加工在床身导轨上,那么油腔应如何布置呢?加工油腔的区域应该是多大范围呢?这些问题都要根据工作台导轨和床身导轨的长度及运动范围来确定。由测绘床身和工作台的图样可知:工作台导轨长度为2020mm,床身导轨长度为1810mm。由图1-3可知,工作台的最大行程右方为200mm,左方为400mm。由计算可知,当工作台处于右端极限位置时,床身导轨的左端将有95mm长度外露;当工作台处于左端极限位置时,床身导轨右端将有295mm长度外露。外露部分是不能开油腔的,而且油腔区域的两端还要各留出10mm长度封油,所以油腔区域的最大长度应按下式计算

L=1810mm-(95+295+2×10)mm=1400mm

根据以上计算结果布置的油腔位置如图1-24所示。图中将平导轨和V形导轨的两个导轨面各分成四个油腔。油腔的结构形式是参考表1-8的资料确定的。平导轨的宽度为55mm,可开工字形油腔;V形导轨面宽35mm,只能开一字形油腔。在两个相邻的油腔之间,都开有回油槽,其尺寸如图1-24C—C视图所示。

表1-8 油腔结构形式及尺寸 (单位:mm)

可参考以下规则,依据静压导轨确定油腔的参数,也可适当地变通。

1)对于直线运动的导轨,油腔应开在移动部件的导轨面上;对于回转运动的导轨,油腔应开在固定件上。

2)为了使导轨能保持良好的运动精度,平导轨的油腔不得少于两个,V形导轨的油腔不得少于四个(两个导轨面)。如果移动部件导轨较长,或质量分布不均匀,应适当增多油腔的数量。

3)不开油腔的部件(如床身)应开回油槽,使油腔溢出的油流回油池。

4)油腔的形式和尺寸可参考表1-8,根据导轨的宽度选择。

5)节流边(即封油边)的宽度,一般取s≥10mm,或按BL=2bl选取。

图1-24 床身导轨油腔尺寸图

6)导轨间隙h由计算并通过实际测试确定。间隙越小,则油膜的刚度就越高,且运动就越平稳。但是,对导轨面的几何精度和表面粗糙度要求也就越高。对于中小型机床,取hmin=0.02~0.04mm;对于重型机床,取hmin=0.04~0.06mm。

这台专用磨床油腔的参数,就是参考以上规则确定的。