液体静压导轨之选择

摘要：本文就定量式和定壓式两种液体静压导轨进行了论述，在充分阐明了各自特点的基础上进行了比较，并给出了选用原则。

关键词：静压导轨;定量式和定压式;选用原则

液体静压导轨通常是利用压力油将导轨与移动部件隔开。当外部载荷发生变化时，可以通过油膜厚度的变化调节油腔内的压力，从而使载荷平衡。导轨处始终保持纯液体摩擦的状态，摩擦系数极小，能量损失小，传动效率极高。导轨间几乎不产生磨损，所以其使用寿命长。同时，导轨的加工精度能够长期保持。液体静压导轨的油膜厚度较小，油膜支承的刚度较大，承受载荷的能力强，具有良好的吸振作用，低速无爬行，运动稳定可靠。但是液体静压导轨的结构非常复杂，制造难度大，通常需要额外提供一套良好的供油系统，不容易调试，要求润滑油的清洁程度比较高，成本非常高。所以，液体静压导轨多用于精度要求比较高的大、重型数控机床。

液体静压导轨一般可分为定量和定压两种供油方式，这两种供油方式有着各自特别的供油系统。

定量式液体静压导轨的工作原理：一般采用多头泵供油系统供油。多头泵只有一个进油口和多个出油口。每个出油口的流量相同。将各个出油口分别与一个油腔相连接，则每个油腔的油液流量相同。

其供油系统的工作原理如图1所示：首先将液压泵3打开。油箱1中的油液经过粗滤油器2过滤。防止油箱中的杂质进入供油系统。然后油液流入液压泵3。再通过精滤油器5进一步过滤，保证非常清洁的油液流入多头泵6。多头泵的进口压力取决于液压泵3的出口压力，溢流阀作为安全阀。多头泵6将油液送到移动部件7的各个油腔，通过移动部件7与导轨8之间的间隙流回油箱。当载荷W增大时，移动部件7与导轨8之间的间隙会变小。而采用定量供油时，流量Q为一定值，如果不考虑油液粘度变化的影响，油膜厚度会变小，油腔压力会快速变大，最后使得载荷与其平衡。

定压式液体静压导轨的工作原理：通常使用一个油泵给各个油腔供油，保证每个油腔的压力相等。为了达到装置需求，会在装置中安装节流器。油液经过节流器产生压力降来控制流入移动部件7各油腔的压力。

其供油系统的工作原理如图2所示：首先将液压泵3打开，油箱1中的油液经过粗滤油器2过滤。防止油箱中的杂质进入供油系统。然后油液流入液压泵3。再经过溢流阀4流回油箱。通过溢流阀4来保证液压泵3的出口压力为一定值Ps。从液压泵3出来的油压油再经过精滤油器5进入节流器6，再流入移动部件7的各个油腔，通过移动部件7与导轨8之间的间隙流回油箱。移动部件7与导轨8之间的油膜厚度h的大小与流出节流器的流量Q有关。流量Q与节流器6入口压力Ps和出口压力p1的差以及通流截面面积A有关。节流器的通流截面面积A一定时，入口压力由溢流阀4设定，出口压力由负载决定。当负载W增大时，导轨之间的间隙减小，进入各油腔的流量变少。导致节流器的出口压力增大，即流入油腔的油液压力增大，最终与载荷W平衡。

由于上述两种液体静压导轨的供油系统不同，工作原理有所不同，在使用时存在较大的差距。

（1）定量式液体静压导轨所需要的油膜厚度相对较小，刚度高，承受载荷的能力强。而有固定节流器的定压式液体静压

导轨所需要的油膜厚度相对较大，刚度低，承载能力较小。

（2）对于大型和重型机床，定压式液体静压导轨会增加安装与调试的工作量，对工人的技术要求很高;且系统中使用节流器，油液容易被加工中的切屑等杂质污染，而使节流器发生堵塞，使静压导轨不能正常工作。而定量式的导轨在工作前只要对整个油路冲洗干净，在使用中的性能更加稳定，从而使工作更加可靠。

（3）对于定压式液体静压导轨，由于节流器的阻尼作用，使得油腔的压力比油泵流出的压力小。在这个过程中会伴随着热量的产生。同时油路中的溢流阀用来调节油腔压力，处于常开状态，也会有热量的产生。这些热量会造成油液温度增加，严重时会导致机床热变形，在加工时产生误差。但是定量供油式采用多头泵供油，油液直接从油泵流入油腔，能量损失较小，油液温升也很小。

通过上述分析可知，定量式静压导轨比定压式静压导轨工作更加稳定可靠，能量损失小。油液温升小，不会出现节流器堵塞现象。结构简单，维修方便;在重载的情况下，更加具有优势。

选用原则：由于定量式液体静压导轨的诸多优点，在大、重型数控机床选择大行程的导轨时，应予优先考虑。不利的情况是企业没有生产小流量多头泵的能力，这时可采取外购的方案加以解决。同时还要注意培养操作者使用该套供油系统的方法和技巧，从而发挥出定量式液体静压导轨的真正优势。

参考文献

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