静压动力装置——多头泵、齿轮分油器样本

洪哥 · 发表于 2011-10-11 20:06:48

我们现在很需要使力大师的帮助啊: u3 h) J( V+ F" e: n: m7 E( n
sxhdmt 发表于 2011-10-11 18:13 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

可以在此留言。

sxhdmt · 发表于 2011-10-14 16:15:07

我们设计了一台重型龙门移动式镗铣床，龙门架重量大约是50T，想采用恒流闭式静压导轨，龙门架立柱托板的尺寸是3470*1265。初步设计的油垫尺寸是L=400，B=300，l=200，b=240。在一个立柱的托板水平面上平行对应分布有8+8个这样的油腔，两个立柱托板就是16+16个油腔。侧面油腔（尺寸未定）打算采用1侧4个，那么一个立柱托板就是4+4个，两个立柱托板是4+4+4+4=16个。也就是一个托板上有16个承载油腔和8个侧油腔，总计24个，一套静压导轨油2个托板合计48个油腔。

sxhdmt · 发表于 2011-10-14 16:22:58

按照负载和有效承载面积，单个油腔的压力是2kg/cm2，取油垫间隙=0.2mm，算下来流量是6L/min。想问几个问题：
1、是否一定要设计对置油腔？由于龙门架移动速度很慢，快速时才1m/min，因此不打算设对置油腔，仅有承载油腔和侧油腔，可以吗？
2、油膜厚度取0.2mm是否合适？20丝和我们6.3米立车的浮起量差不多，所以取了这个值，但在论坛里看大家取用的都是0.0Xmm，才几丝的油膜厚度，不知道有什么优劣。
3、流量算的6L/min自己都有点怀疑是否正确，如果流量如我计算的6L/min，是否只能选择多点齿轮分油器？
有没有大家在龙门移动式机床上静压导轨的经验分享下，万分感谢！

sxhdmt · 发表于 2011-10-14 16:23:59

本帖最后由 sxhdmt 于 2011-10-14 16:26 编辑

未命名.JPG

这是轨道和托板的剖面图

sxhdmt · 发表于 2011-10-14 16:23:59

版主，我电脑上的图片如何贴上来啊？[img][img]

使力 · 发表于 2011-10-14 20:56:40

本帖最后由使力于 2011-10-14 21:00 编辑

0.2肯定是不适合的。
直接上图，龙门移动式镗铣床滑座油腔。

sxhdmt · 发表于 2011-10-14 21:15:48

终于看到使力大师出手了！那一般厚膜厚度取多少？0.05mm？
看图上油腔是“回”字形的，我们打算用“口”字形的，我再算算0.05mm的流量需要多少。流量和油膜厚度是3次方的关系吧，我从0.2-->0.05，流量会小很多啊。
从这个图片上不好看出有没有侧油腔和对置油腔，使力大师，我的第一个问题能解答下吗，谢谢！

sxhdmt · 发表于 2011-10-14 21:17:44

对了，使力大师，我的这种50T负载的情况，通常是用多头泵还是多点齿轮分油器？谢谢！

sxhdmt · 发表于 2011-10-15 21:04:43

说不定和使力的QX能进行一些业务上的合作，希望能联系上

使力 · 发表于 2011-10-16 06:57:27

关于油腔布置：
龙门移动式镗铣床滑座油腔油腔布置最简单，不像落地镗铣床，需考虑滑枕、镗轴出入；主轴箱上下时的工作扭矩变化等对支承的影响；它只需求得重心后，油腔布置的承载对称于重心，使立柱在运行和静止时不得有倾斜。这就要求油腔布置如同人的脚掌，有支承还需稳定，在我上的图中能看出有的油腔是导向用和卸荷，有的只是卸荷。
关于油膜厚度：
油膜厚度选用需综合考虑，其1，床身导轨的形状误差，不至于工作时有的位置临界摩擦，有的地方滑动摩擦，这样对运行精度有太大的影响，重复定位精度就达不到要求；其2，对于低速运行的静压导轨副，摩擦功率很小，设计时不必考虑。
关于静压流量：
流量×压力=功率，选定了油膜厚度，流量即可计算出来，计算出的流量一定在多头泵型号流量参数之间，流量选择可取大的流量，保险。流量选择还可先确定流量，调整油腔各部尺寸，满足油膜厚度。
以上纯文字，希望有原则上的帮助。

sxhdmt · 发表于 2011-10-16 16:09:23

谢谢使力的大力帮助！一下子清楚很多，多谢！我会继续再计算下。
我们这台龙门移动镗铣床，不单在横梁上有Z轴的铣、镗，在左或右立柱也会设计一个侧面的镗铣头，因此也有类似落地镗铣床的功能。不过因为是龙门架式的结构，立柱上的这个动力头对导轨的影响应该较落地镗铣床小。

sxhdmt · 发表于 2011-10-17 17:11:54

我算下来46#油，油膜厚度0.1mm，总共24个承载油腔，一个立柱拖板是12个，比原设计减少了4个。流量是180ml/min，我打算买16头300ml的多头泵。

使力 · 发表于 2011-10-17 19:54:54

把图发上来，我们探讨一下。
好像0.1太大。直觉，你一定计算有问题。是否在考虑平面度误差后油膜厚度能到0.02-0.025为好。
油，别看好多人用46#，你就也用它，建议22#或32#，这样就不需温控。

sxhdmt · 发表于 2011-10-17 20:57:57

我明天到单位把图发上来，谢谢帮助！
选0.1是出于这样的考虑：
1、拖板底部是厂里自己磨的，而非刮研，整个拖板长3米47，因此考虑误差大一些
2、油腔是直接在拖板底部铣出来的，而非导轨板做油垫再装在拖板底部的，因此拖板磨削的误差会叠加在这里
3、考虑到整个液压站的元件的效率和装配的优劣，可能设计是0.1，实际能浮起的最多是0.08吧，范围设计的宽一些，期望在前给泵上做一些调节
选46#油是我们厂一直都在用46#做液压油，也就从了经验，还是用46#，22或32会不会太稀？

sxhdmt · 发表于 2011-10-18 10:54:44

这是拖板的上平面图。12个大螺栓孔就是立柱的投影位置，上平面没有标注油腔的尺寸

上面.JPG

sxhdmt · 发表于 2011-10-18 10:58:56

这是拖板的下平面图，油腔还是原设计的一边8个，一个拖板总计16个。油腔尺寸是200*240，在拖板长度上是200mm，在拖板宽度上是240mm。油垫尺寸：长（取两油腔中间）400，宽300mm。

底面.JPG

sxhdmt · 发表于 2011-10-18 11:08:40

再上一个剖面图，拖板有镶板和压板，在两侧有侧面油腔，一边4个，一个拖板共8个。由于负载基本恒定，对置油腔没有设计。

剖面.JPG

sxhdmt · 发表于 2011-10-18 11:46:12

本帖最后由 sxhdmt 于 2011-10-18 11:50 编辑

因为理解的实在不深，很多地方是套公式，不知其所以然，所以结果上肯定有不合理的地方，先谢
谢使力的帮助！也算是抛砖引玉，大家都可以借这个例子学习下吧。谢谢！

1、负载为整个龙门架的重量，按50T计算。承载油腔暂时还是按原设计32个，因此每个油腔的负载
是50*1000/32=1562.5kg≈16000N（取略大点）

2、有效承载面积：油腔l=200mm，b=240mm，油垫L=400mm，B=300mm，A=[（200+400）/2]*
[(240+300)/2]=81000m㎡=810c㎡

3、每个油腔的压力P=16000N/810c㎡=19.75N/c㎡≈20N/c㎡（取略大点）

3、46#油粘度取u=4.3*10^-8(N.s/m㎡) = 4.3*10^-6(N.s/c㎡) ，油膜厚度取h=0.1mm=0.01cm

4、流量Q= (P*h^3/6u)*[(l/(B-b))+(b/(L-l))] = (20*(0.01)^3/6*4.3*10^-6)*[(20/(30-24))+(24/(40-20))] =3.514c㎡/s=210.84ml/min

5、得：每个油腔的流量是210.84ml/min，范围取大，就需要300ml的多头泵。

我是这样计算的，请使力和大家看看有何不妥或错误，非常感谢！

洪哥 · 发表于 2011-10-18 13:00:25

再上一个剖面图，拖板有镶板和压板，在两侧有侧面油腔，一边4个，一个拖板共8个。由于负载基本恒定，对置油腔没有设计。
! A. O. C2 ~9 x f ^2 f I3 j, n: M0 M6 x5 N( u. V3 X
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sxhdmt 发表于 2011-10-18 11:08 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

从这张设计图的比例来看，似乎有以下问题：
1）床身导轨板的厚尺寸应大于导轨板下面垂直板的厚度尺寸2倍左右；
2）床身两侧垂直板如果是各一条的话，它应该在导轨板下面的中心线上。
仅供参考。

sxhdmt · 发表于 2011-10-18 15:15:50

本帖最后由 sxhdmt 于 2011-10-18 15:17 编辑

44# 洪哥

谢谢洪哥。
这个剖面是龙门的一条轨道的剖面，不是工作台剖面。这次的镗铣床，是龙门架移动，工作台固定。静压也是作用在龙门架左右立柱下的轨道上。
结构上是左右立柱下各螺栓固定一个拖板，就是前面发的上平面和下平面所述的拖板，拖板下平面设置静压油腔。无静压时，拖板与剖视图中的轨道接触。有静压时，拖板下平面与轨道之间形成油膜，两个拖板分别托举起左右立柱以及立柱之间的横梁、动力头等。

原来是想用导轨板制作油腔再胶合到拖板下平面的，后来考虑拖板移动速度很低（1m/min），就想直接在拖板铸件的下平面铣出油腔来。不知这样的做法可行吗，有没有人这样做过。

sxhdmt · 发表于 2011-10-18 15:20:42

本帖最后由洪哥于 2011-10-18 17:29 编辑

44# 洪哥

洪哥，您说的这个导轨板下面的垂直板是哪个？ ——床身纵向支撑导轨的垂直钢板（如果是结果件的话）。

您第2条的意思我明白，是导轨板的中心应该和下面轨道的垂直支撑的中心线吻合——是。

sxhdmt · 发表于 2011-10-19 09:36:26

我理解您这里说的床身就是我的轨道体，轨道体上面是拖板，拖板是移动件，开有油腔。床身=轨道体；工作台=拖板。
轨道体是HT250的铸件，纵向支撑的厚度还是挺厚的，用导轨板做油垫的话，厚度要大于铸件纵向支撑厚度的2倍。
原来是想用导轨板制作油垫再胶合到拖板下平面的，后来考虑拖板移动速度很低（1m/min），就想直接在拖板铸件的下平面铣出油腔来。不知这样的做法可行吗，有没有人这样做过？

洪哥 · 发表于 2011-10-19 13:26:48

我理解您这里说的床身就是我的轨道体，轨道体上面是拖板，拖板是移动件，开有油腔。床身=轨道体；工作台=拖板。! Z/ j& P: f) V9 D% Z+ a2 H" T0 r
轨道体是HT250的铸件，纵向支撑的厚度还是挺厚的，用导轨板做油垫的话，厚度要大于铸件纵向支撑厚度的 ...
" S8 m* [+ b/ m( \& C esxhdmt 发表于 2011-10-19 09:36 http://www.3dportal.cn/discuz/images/common/back.gif

1）拖板下面一般镶有色金属材料的导轨板，在导轨板上开油槽，这样做的好处很多；
2）为了提高工作效率，拖板的快移速度一般在5米以上。

使力 · 发表于 2011-10-20 03:27:58

如果导轨配合精度达不到要求，0.1也会出问题。通常，地基变形，水平没调好都会使静压失效，出现局部比压大，研伤导轨面。
如果一切满足要求，拖把不用减磨材料也未尝不可。
如果一切满足要求，浮升又能达到0.1，你是否考虑过，当加工上平面时停电等情况会打刀呀？
回油是个容易忽视的问题，注意到这点。油箱设计请考虑一个回油周期的用油量。
拖板快速怎么也要到4m/min，不然操作工很烦。

sxhdmt · 发表于 2011-10-20 09:46:10

谢谢两位的指点，我会请设计再考虑导轨板和快移的问题。加工上平面打刀也被忽略了，我得去提醒下，非常感谢！
对回油周期，请两位大师看看我前面算的这个“每个油腔的流量是210.84ml/min，范围取大，就需要300ml的多头泵”正确吗？
再次多谢！

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