一种节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨

技术领域

本发明属于超精密装备制造领域，涉及一种液体静压导轨，具体涉及一种节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨。

背景技术

液体静压导轨属于超精密加工制造领域，主要是精密与超精密机床，应用液体静压导轨可精准实现精密与超精密机床的进给运动。液体静压导轨是通过导轨与溜板间的承载油膜使导轨与溜板间形成液体摩擦，由于导轨与溜板间是液体摩擦，摩擦系数低，驱动的功率也大大降低，并且有较好的精度保持性，除此之外，也希望液体静压导轨有较大的刚度。

由于上述对液体静压导轨所提出的高要求，所以目前人们主要是通过小直径的节流阀配合小的油膜间隙来使得液体静压导轨获得较大的刚度。但是在实际加工过程中，油膜间隙只有几个微米，要想使得液体静压导轨有最大的刚度，与其相匹配的节流器的直径往往小于一个毫米，制造加工有很大的难度，而且因为液压油中往往含有杂质，易造成节流器堵塞。

发明内容

为了在使用较大直径节流器的情况下仍能使得液体静压导轨获得较高的刚度，本发明提供了一种节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨。本发明有效地克服了传统工艺中一般小节流器配合小间隙才能得到高刚度，而小直径的节流器容易堵塞的问题，通过额外增加凸起，增加了系统的整体流阻，降低了流量，降低了油泵能耗。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨，包括溜板、油腔、节流器、导轨、封油边，其中：

所述溜板滑动地设置于导轨上；

所述溜板的一侧表面中心设置有圆形沉槽，沉槽的中央安装有节流器，溜板的另一侧表面设置有油腔，溜板的边缘设置有封油边；

所述油腔的中央增加一凸台，凸台的上表面与封油边共面，凸台的高度与油腔的深度相等，所述凸台的中心开有出油口，出油口与节流器相连通。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、与传统气液体静压导轨相比，本发明只是对原有的油腔的结构进行了改进，在原有的油腔内增加了凸台，凸台上表面与封油边共面，出油口开在凸台中心，而对于液体静压导轨的其他结构作为保留不进行改动，可以利用现有的加工设备进行加工，方便简单。

2、以往的液体静压导轨应用小直径节流器匹配小的油膜间隙来获得较大的刚度，但是小直径的节流器加工制造困难，且容易因液压油中的杂质导致堵塞。本发明通过在节流器后增加凸台来对液压油进行二次节流，应用大直径的节流器配合小的油膜间隙也能使得液体静压导轨有较大的刚度。大直径节流器制造相对简单，而且不易被液压油中的杂质堵塞。

3、本发明中凸台起节流作用，增加了系统整体的液阻，系统流量降低，降低了油泵的能量损耗。

附图说明

图1为节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨的剖面结构示意图；

图2为溜板的俯视图；

图3为溜板的立体结构示意图；

图中，1、溜板，2、油腔，3、节流器，4、凸台，5、导轨，6、油膜间隙，7、出油口，8、封油边。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨，如图1-3所示，所述液体静压复合节流导轨包括溜板1、油腔2、节流器3、导轨5、封油边8，所述溜板1滑动地设置于导轨5上，该溜板1的一侧表面中心设置有圆形沉槽，沉槽的中央安装有节流器3，溜板的另一侧表面设置有油腔2，溜板1的边缘设置有封油边8；在油腔2中部增加一凸台4，凸台4的中部开有出油口7，出油口7与节流器3相连通。液压油通过节流器3，由出油口7流入油腔2中，之后从封油边8与导轨5的缝隙间流出。当溜板1受到载荷，其与导轨5间的油膜间隙6减小，油腔2内部压力升高，液压油内部的压力顶起溜板1，并逐渐增大直到与外部载荷的值相等，使得溜板1处于平衡状态，溜板1与导轨5之间形成油膜。

本发明中，所述凸台4的存在相当于额外增加的节流器。液压油从凸台4上的出油口7流出后，凸台4与导轨5之间存在的微小间隙使得液压油的流动受阻，液压油的流量减小，凸台4起到了节流器的作用。

本发明中，液压油在流动过程中受到的阻力称为液阻，而液体静压导轨存在两处液阻较大的地方，一是由于节流器3和凸台4造成的，一是由于油膜间隙6造成的。

本发明中，所述凸台4的上表面与封油边8共面，即凸台4的高度与油腔2的深度相等。凸台4位于油腔2中央，出油口7设置在凸台4中心，液压油通过节流器3后由出油口7流出。溜板1与导轨5之间存在油膜间隙6，相比于不增加凸台4的液体静压导轨，液压油从凸台4上的出油口7流出时受到的液阻明显增大。

本发明中，用大直径的节流器3匹配小的油膜间隙6可以获得较高的刚度。无凸台4存在时，由节流器3产生的节流液阻可以表示为：

式中：ρ为液压油密度(kg/m3)；Q

由于油膜间隙6造成的回油液阻可以表示为：

式中：μ为液压油粘度(Pa·s)；h

液体静压导轨的刚度与油膜间隙6和节流器3的直径存在一定的数值关系。计算油腔刚度的关键的结构系数为：

式中：K为根据溜板1的尺寸得出的参数。

普通的液体静压导轨单个油腔的刚度为：

式中，P

有凸台4存在时，相当于在原有节流器3的基础上又增加了额外的节流器，进行了二次节流，由节流器3与凸台4的共同作用可将式(1)改作：

式中，ΔR为附加的液阻。

根据刚度公式可知，增加凸台4后R

本发明的节流器后有台阶凸起的液体静压复合节流导轨是在原有的液体静压导轨基础上增加了凸台，便于制造加工。凸台的存在相当于在原有节流器的基础上额外进行了节流，可以使用大直径的节流器配合小的油膜间隙，避免了采用小直径节流器时出现的易堵塞、难加工的问题。凸台起到的节流作用也相当于增加了液阻，液压油流量降低，具有能够降低油泵消耗的优点。