【液体静压导轨静态特性研究2400字（论文）】

液体静压导轨静态特性研究目录TOC\o"1-3"\h\u174671.1流场边界条件求解 1295691.2对于液体静压导轨静态性能的研究 253081.2.1油垫的承载能力 227721.2.2静刚度 298241.2.3静压导轨工作中的功率损失 3308941.3相关参数对于导轨静态性能的影响 3306241.3.1油腔油液粘度 3110471.3.2油膜厚度 424761.3.3封油边宽度 592801.3.4液体静压导轨油膜相关压力分布 6对于液体静压导轨静态性能的研究，研究的主要是两个参数，分别为静压导轨的承载力和油膜刚度。而对于两者的研究，都离不开对于油垫的研究。所以说，为了更便于研究导轨的油膜刚度和承载力，需要对油垫进行仿真分析。通常认为在静载荷条件下油腔的压力是一个定值。本小节将会采用有限差分法对求得的数据结果进行离散分析。流场边界条件求解物理学的压力边界条件通常有三种类别，对于液体静压导轨在封油边上的压力边界条件而言，我们把它归纳为第一类边界条件。而对于油腔内部存在的压力以及封油边处的外界压力是不能忽略的。当达到该边界条件时，外界的大气压强通常是0。而内部的边界条件是需要对平板缝隙流动的流量进行求解得出。下图即为关于平板缝隙流动示意图图3-1平板缝隙流动示意图对于液体静压导轨静态性能的研究静压导轨的承载能力往往是由多种因素共同决定的，通过研究发现静压导轨的承载能力和它是开式结构，还是闭式结构有着很大的影响。一般情况下，开式静压导轨，它的承载能力更大。但也正是因为这样，闭式的静压导轨，它的刚度更大。在实际生活中，需要根据现实条件，合理选用开式和闭式静压导轨。设计定量式液体静压导轨，主要依据是外负载情况。导轨所受的外力负载是直接影响导轨静态性能的诸多方面的，就如上面章节所说的那样，没有与外负载相匹配的合适刚度，油膜的厚度选择也必然受到较大的影响。这三个阶段需要好好进行选择分析，如果能选出合理的油膜厚度，那就会方便对油腔压力下的进出流量进行计算。油垫的承载能力通过有限差分法求出封油边上的压力分布，再对压力积分，求出整个油垫的承载力。计算公式如下面所示：式子中Ae指的是把单元压力节点作为中心的四边形面积。而如果对于整个封油边来进行积分计算，那么就能求出关于静压导轨油膜承载能力的公式，所得结果如下：其中：A表示的是油腔的面积；Pa表示的是油腔的压力。静刚度静刚度指的是导轨对于外载荷（静态载荷）的相关承载能力，对于闭式液体静压导轨来说，它的静刚度等于对置油垫刚度和。静压导轨油膜的计算公式为：其中：ΔW指的是当油膜厚度的变化是Δh时，相关承载力的变量；Δh表示的是静压导轨油膜厚度相关变量。静压导轨工作中的功率损失静压支承工作时，必然会发生功率上的消耗，比如导轨在运动中，会产生油膜摩擦的功率损耗。而支承件与被支承件之间，也会有摩擦导致的功率损耗。最后，还需要注意的是导轨发生进给运动时，外负载所提供的压力。当在一定的压力作用下，油腔油液会发生流动，会流经液压管路、相关工作装置等。这些过程都会造成功率损失。当不考虑流经管路等功率损失，那么油泵在供油压力P输出的流量q的功率为：相关参数对于导轨静态性能的影响油腔油液粘度液体静压导轨一旦进行进给运动，就必然产生功率损耗（如上文所述），而功率的损失，就一定会散发热量，这样的话，会使油腔内的温度升高，使得油液温度变高。通常情况下，温度一旦升高，那么作为油腔中的液体，也会随之发生变化。具体来讲就是：温度变高，液体中的分子热运动十分明显，使得液体的黏度大大下降，更容易产生变形，流动性大大增强了。而对于油腔中的气体来说，气体分子的热运动也会十分剧烈，但是与液体分子相反的是，它反而流动性变差了。一旦油液的黏度出现变化，那么静压导轨的油腔压力必然受到重大影响，而开式静压支承的油膜厚度，以及刚度，流量等导轨的静动态特性。因为油液黏度随着温度的升高而下降，两者是呈现出反比来的，所以需要好好利用二者之间的相互关系。当油液黏度增大时，导轨的静刚度和承载能力都会提高，并且和油液的黏度线性相关。反之，如果动了，那么也会加大系统总功率的损失。而这些，都是由于油液黏度的升高，它受到的外力也会变大，这样还会加剧相关摩擦。摩擦增大了，产生的热量就会变多，就会进一步加大功率的损耗。而下图就是润滑油的粘温特性曲线：图3-1润滑油粘温特性曲线油膜厚度设计静压导轨，是根据所给的承载力的范围，从而设计出导轨的结构参数。然后根据所给的初始油膜厚度ho，最后通过相关计算，得出设计的静压导轨的流量流速，以及该液压系统在工作过程中的功率损耗。在设计导轨时，不能让导轨的间隙过大，不然的话，会对油膜的刚度产生影响，甚至对开式机床导轨来说，还易产生飘移。通过研究可知，为了得到较大的刚度，可以让所设计的油膜刚度选取的小一些，推荐选取的范围为20μm到40μm。而对于重载导轨来说，因为它损失的功率是比较大的，所以通常油膜厚度选取的范围为30μm到60μm。而下面的两个图表示的是油膜厚度与承载力、静刚度以及总功率损失的关系曲线：图3-2油膜厚度与静刚度、承载力曲线图3-3油膜厚度与总功率损失曲线封油边宽度静压导轨在进给运动中，能够通过油腔内存在的润滑油，进行摩擦阻力极小的液体摩擦。而在导轨的上下表面间，会形成一层很薄的油膜。而这层油膜的作用，就是使得工作台进行上升和下沉。正因为此，封油边的尺寸对于油膜的形成以及相关油膜的静态承载性能都有较大的影响。对于定流量闭式静压导轨来说，如果设计的流量不变，那么它的承载能力将会随着油液黏度的增加而增大，但导轨的刚度对于封油边宽度是没有太大联系的，通常认为封油边的宽度是几乎影响不到静压导轨的刚度的，同样的情况也适用于导轨的承载能力。上下导轨之间的间隙大小却对整个系统总功率损失有着重大影响。从以上论述，不难发现，导轨油膜厚度是静压导轨最重要的性能参数指标。下面为封油边宽度和静刚度、承载力以及总功率损失关系的两图:图3-4封油边宽度与承载力、静刚度曲线图3-5封油边宽度和总功率损失图液体静压导轨