导轨问题论文范文

导轨问题论文范文（精选9篇）

导轨问题论文 第1篇

如图1所示,间距为l的平行导轨与电阻R相连,整个装置处在大小为B、垂直导轨平面向上的匀强磁场中,质量为m、电阻为r的导体从静止开始沿导轨滑下,已知导体与导轨的动摩擦因数为μ.

1.电路特点导体棒等效为电源.电源电动势的大小,由导体棒的运动速度决定E=Blv.

2.安培力的特点

通有电流的导体棒在磁场中要受到安培力作用.安培力的方向与运动方向相反,所以安培力为阻力,.

3.加速度特点

加速度

加速度随速度增大而减小,导体做加速度减小的加速运动.

4.两个极值的规律

当v=0时,FB=0,加速度最大为

am=g(sinθ-μcosθ)

当a=0时,∑F=0,速度最大,根据平衡条件有

最大速度为:

5.匀速运动时能量转化规律

当导体以最大速度匀速运动时,重力的机械功率等于安培力功率(即电功率)和摩擦力功率之和,并均达到最大值.

当μ=0时,重力的机械功率就等于安培力功率,也等于电功率,这是发电导轨在匀速运动过程中,最基本的能量转化和守恒规律.

二、电动式导轨的基本特点和规律

如图2所示,间距为l的平行导轨水平放置,与电动势为E、内阻为r的电源连接,处在大小为B、方向竖直向上的匀强磁场中.当电路闭合时,质量为m、电阻为R的导体从静止开始沿导轨运动,与导轨的动摩擦因数为μ.

1.电路特点

导体棒受到安培力,在力的作用下开始运动,导体棒要切割磁感线,产生感应电动势,方向与电源相反,使电路总电动势减小.

2.培力、加速度特点

安培力是动力且其它大小为FB=BIl=

3.两个极值规律

当v=0时,E反=0,电流、安培力和加速度最大且分别为

当a=0时,∑F=0,速度最大,电流最小,安培力最小.

据平衡条件有:

所以最大速度为:

当μ=0时,,即E=Blvm=E反,这是电路中电流为零.

4.匀速运动时的能量转化规律

当导体以最大速度匀速运动时,电源功率等于导体的机械功率(即安培力功率)、和摩擦力功率之和.

当=0时,电源的功率等于导体的机械功率和焦耳热功率之和,这是电动式导轨在匀速运动时最基本的能量转化和守恒规律.

三、双动式综合导轨的基本特点和规律

如图3所示,宽为l的光滑平行导轨的水平部分处于方向垂直导轨平面向上的匀强磁场中.质量为m、电阻为r的导体从高h处由静止开始滑下,而且与原来静止在水平轨道上质量为M、电阻为R的导体始终没有碰撞.

1.电路特点

两导体同方向运动,开始电动势较大的为发电边,与电源等效;电动势较小的为电动边,与电动机等效.

2.电流特点导体m进入磁场后,开始切割磁感线,产生感应电动势,并在回路中形成感应电流;同时,在安培力的作用下,导体M也同向运动,产生反电动势.根据欧姆定律,电路中的电流可以表示为:

所以电流随两导体的相对速度vm-vM的减小而减小.当vM=0时电流最大.当vm=vM,电流I=0.

3.安培力、加速度特点

安培力对发电边为阻力,对电动边为动力,在轨道宽度不变的情况下,两边的安培力大小相等,方向相反即矢量和为零.安培力的大小可表示为:

所以安培力也随两导体的相对速度vmvM的减小而减小.当vM=0时安培力最大.当v m=vM,安培力FB=0,据牛顿第二定律知:加速度a随安培力的变化而变化.

4.速度极值

根据机械能守恒定律,发电边进入水平轨道时速度的最大值为

当两者达到共同速度时,发电边的速度达到最小值,电动边的速度达最大值.根据系统动量守恒,所以有

5.全过程系统产生的热

当相对速度为零,即vm=vM=v时,电流为零,回路不再消耗电能两导体开始以共同速度v匀速运动.根据全过程中能转化和守恒规律,有

所以全过程中系统产生的热为:

四、综合应用

1.如图4-1所示,AB、CD是两根足够长的固定平行金属导轨,两导轨间距离为l,导轨平面与水平面的夹角为θ.在整个导轨平面内都有垂直于导轨平面斜向上方的匀强磁场,磁感强度为B.在导轨的A、C端连接一个阻值为P的电阻.一根垂直于导轨放置的金属棒a b,质量为m,从静止开始沿导轨下滑.求a b棒的最大速度.(已知a b和导轨间的动摩擦因数为μ,导轨和金属棒的电阻不计)

解析:本题的研究对象为ab棒,画出a b棒的平面受力图,如图4-2.ab棒所受安培力F沿斜面向上,大小为F=bIl=b2l2v/R,则a b棒下滑的加速度

a b棒由静止开始下滑,速度v不断增大,安培力F也增大,加速度a减小.当a=0时达到稳定状态,此后a b棒做匀速运动,速度达最大.

解得a b棒的最大速度

2.如图5所示,光滑导轨EF、GH等高平行放置,EG间宽度为FH间宽度的3倍,导轨右侧水平且处于竖直向上的匀强磁场中,左侧呈弧形升高.ab、cd是质量均为m的金属棒,现让ab从离水平轨道h高处由静止下滑,设导轨足够长.试求:(1) ab、cd棒的最终速度;(2)全过程中感应电流产生的焦耳热.

分析与解:ab下滑进入磁场后切割磁感线,在abcd电路中产生感应电流,ab、cd各受不同的磁场力作用而分别作变减速、变加速运动,电路中感应电流逐渐减小,当感应电流为零时,ab、cd不再受磁场力作用,各自以不同的速度匀速滑动.全过程中系统内机械能转化为电能再转化为内能,总能量守恒.

(1)ab自由下滑,机械能守恒:

由于ab、cd串联在同一电路中,任何时刻通过的电流总相等,金属棒有效长度Lab=3Lcd,故它们的磁场力为:Fab=3Fcd (2)

在磁场力作用下,ab、cd各作变速运动,产生的感应电动势方向相反,当εab=εcd时,电路中感应电流为零,(I=0),安培力为零,ab、cd运动趋于稳定,此时有:BLabVab=BLcdVcd,所以

ab、cd受磁场力作用,动量均发生变化,由动量定理得:

联立以上各式解得:

(2)根据系统能量守恒可得:Q=ΔE机=mgh-(1/2)m()=(9/10)mgh.

说明:本题以分析ab、cd棒的受力及运动情况为主要线索求解.

注意要点:

①明确ab、cd运动速度稳定的条件.

②理解电磁感应及磁场力计算式中的“L”的物理意义.

③电路中的电流、磁场力和金属棒的运动之间相互影响制约变化复杂,解题时抓住每一瞬间存在Fab=3Fcd及终了状态时Vab=(1/3)Vcd的关系,用动量定理求解十分方便.

检查导轨直线度 第2篇

用拉钢丝检测法测导轨的直线度误差有何特点？操作时应注意哪些问题?

答：利用拉紧后的钢丝作为理想的直线，直接测量导轨上各段组成面的直线度误差线值。象用平尺拉表比较法一样，是一种线值测量法。

这种方法只可检测导轨在水平面内的直线度误差。在床身导轨上放一个长度为500mm的垫铁，垫铁上安装一个带有刻度的读数显微镜，显微镜的镜头应对准钢丝并必须垂直放置。在导轨两端，各固定一个小滑轮，用一根直径小于0.3mm的钢丝，一端固定在小滑轮上，另一端用重锤吊着。重锤的重量应为钢丝拉断力的30％~80％。然后调整钢丝两端，使显微镜在导轨两端时，钢丝与镜头上的刻线相重合。记下显微镜上可动分划板手轮上的读数。移动垫铁，每隔500mm观察一次显微镜，检查钢丝是否与刻线重合，不重合时，调整读数显微镜上手轮使其重合，并记下读数。在导轨全长上测量，依顺序记录读数。把读数排列在坐标纸上，画出垫铁的运动曲线图。在每1000mm长度上的运动曲线和两端点连线间的最大坐标差值，就是1000mm长度上的直线度误差。如果形成的曲线是中凸或中凹线，最凸或最凹点至两端占连接的坐标差值即为导轨全长上的直线度误差。如果形成的是波折线（即在横坐标轴两侧分别有点），则采用包容线法，取距离最小的两根平行线间的坐标差值，为导轨全长上的直线度误差。

谈导轨安装中的问题 第3篇

一、标准对导轨支架的要求

GB10060-2003《电梯安装验收规范》4.2.1条和《电梯监督检验与定期检验规则--曳引与强制驱动电梯》3.6款: (1) 每根导轨应当至少有2个导轨支架, 其间距一般不大于2.5 m (如果间距大于2.5 m应当有计算依据) , 端部短导轨的支架数量应满足设计要求, 特殊情况, 应有措施保证导轨安装满足GB7588规定的弯曲强度要求。导轨支架水平度不大于1.5%, 导轨支架的地脚螺栓或支架直接埋入墙体的埋入深度不应小于120 mm。如果用焊接支架其焊缝应是连续的, 并应双面焊牢。 (2) 支架应当安装牢固, 焊接支架的焊缝满足设计要求, 锚栓 (如膨胀螺栓) 固定只能在井道壁的混凝土构件上使用。

导轨支架和支撑的设计及强度:导轨支架, 包括中间连接支架 (需要时) , 应设计为能承受载有40%额定载重量的轿厢或对重施加的力, 当轿厢或对重遭受不小于下述的地震力时:

(1) 能产生1/2 g加速度的水平方向地震力 (3区及以上区域) ;

(2) 能产生1/4 g加速度的水平方向地震力 (2区区域) 。

应力和变形不应超过标准规定。

二、2008年5月12日汶川大地震暴露出的电梯导轨安装问题

据国家质检总局特种设备安全监察局提供的信息, 汶川大地震对成都、德阳、绵阳、广源、雅安、阿坝等六个重灾区的20041部电梯造成了不同程度的损坏, 敲响了提高电梯抗震安全性能的警钟。

地震中对重块从对重架上脱离坠落, 导致对重架与安装在井道的设备相撞, 使对重导轨支架、隔磁板、对重防护栏、轿顶防护栏、轿厢随行电缆、补偿链 (绳) 等井道设备损坏, 是对人员产生最危险的损坏形式。四川灾区震后电梯技术状况统计, 对重架脱轨占震损电梯总数的比例是50%左右。

损坏的主要形式为对重架脱离导轨, 其主要因素有下列几个方面。

(1) 使用空心导轨的对重脱轨远高于使用T型普通导轨。

(2) 改进后的新型号采用5 mm铁板制作, 取消了支架拉杆, 简化了对重机构, 此次地震对重脱轨等损坏近半。老产品采用16 mm铁板制作, 设置了拉杆, 此次地震无一部对重脱轨。图示为某电梯新、老产品的两列对重导轨支架。

(3) 导靴与导轨之间的啮合深度不够

进行导靴比对检测, 发现地震出轨的其啮合深度在18~26 mm之间;而啮合深度在30 mm以上的几乎没有出现这种损坏。

有关电梯技术状况统计资料表明, 震区损坏的电梯比较集中在少数的梯种上;地震波的实际考核与震后电梯安全检验, 反映出这些电梯在“对重导轨支架设计”、“对重导轨靴结构”、“对重块压紧”等方面存在一个或多个明显的缺陷。

三、日常监督检验过程中检查出电梯导轨安装中常见的几个问题

(1) 由于设计和选型等原因造成井道超大, 导轨支架加长, 加长后又无加拉杆, 加长后的支架抗震性差并导致两导轨之间的距离超标准要求。

(2) 导轨支架水平度不符合要求 (图A) , 导轨支架的水平度表现为纵、横两个方向, 一般只注意支架横向的水平度, 而往往忽略纵向的水平度。

(3) 没有按照要求对结混凝土构件表面进行平整, 直接将支架底座安装在不平的混凝土, 以至固定导轨支架底座的螺栓紧固后, 支架底座变形。

(4) 没有清除混凝土表面的粉刷层, 直接将支架固定在粉刷层面 (图B) , 一段时间后造成支架松动导轨移位。

(5) 在粘土砖上打孔将膨胀螺栓安装在砖墙上, 直接安装导轨支架底座 (图C) 。或用穿墙螺栓固定, 但所用的夹板一般为5050 mm, 容易造成螺栓松动, 以至影响轨道的整个质量。

(6) (1) 支架焊接没有按照安装工艺指导书中的焊接工艺要求进行焊接或安装工艺指导书没有体现焊接工艺要求; (2) 焊接人员没有经过焊接培训, 没有取得焊接资格证书。焊接人员没有选择合适的焊条和焊接电流, 随意焊接。以至造成焊接裂纹、焊接不牢 (如单面焊接、虚焊、未焊等) , 电梯运行一定时间后支架变形扭曲, 造成导轨成S形。

四、解决方法 (应对措施)

(1) 电梯制造商, 要根据现场具体情况进行编制 (设计) 的安装工艺文件, 安装前现场施工技术人员要对施工现场进行确认, 如安装工艺文件与现场情况不符时, 应对施工工艺进行调整。尤其是粘土砖墙体、超大井道和混凝土梁间距超过2.5 m的井道;安装工艺文件必须有具体的说明;安装工艺文件要有焊接工艺说明和焊接工艺要求 (焊接方法、电焊机选择、焊条配置等) ;焊接人员必须是取得相应焊接项目的人员, 进行焊接时应按工艺文件要求进行作业。对安装工艺文件中未标注焊接工艺及要求, 安装时应向制造商资询, 选用合适的焊接材料和方法, 焊接应采用双面焊, 并注意焊接应力, 防止焊接变形和焊接残余应力。

(2) 支架安装前应先对混凝土构件表面进行平整、除去表面粉刷层和异物;安装支架底座时, 应使用水平尺测试支架纵、横两个方向的水平度;必须严格按照安装工艺书规定的安装工艺要求进行安装。电梯制造商应根据实际情况, 编制 (设计) 切合实际的安装工艺文件;安装单位严格按照电梯制造商所提供的安装工艺文件进行安装, 不得自行编制和任意更改安装工艺文件。

(3) 导靴与导轨的啮合深度应不小于30 mm, 如小于30 mm设防止脱轨装置。

摘要：本文从电梯的安装要求以及存在的问题分析开始, 提出在安装过程中要根据现场具体情况编制 (设计) 的安装工艺文件, 以及支架安装前应先对混凝土构件表面进行平整、除去表面粉刷层和异物的建议, 祛除电梯导轨安装过程中存在的安全隐患。

关键词：电梯导轨,安装,支架,原因分析,措施

参考文献

[1]GB10060-2003, 电梯安装验收规范[S].

[2]电梯监督检验与定期检验规则——曳引与强制驱动电梯[S].

电梯大修改造更换导轨的方法 第4篇

法呢?

实践证明无脚手架更换导轨方案既能保证施工安全和质量、降低施工人员的劳动强度，又能节省开支、加快工程进度。现把这个方案介绍给大家。

总体设想

大家知道，轿厢在井道上半个区域内时，对重只能在下外半个区域内，反之亦然。根据这个特点，我们将工程分为上、下2个阶段，利用轿顶作为操作平台完成对重导轨的更换。

施工前准备

在满足工程要求的前提下，参考原有对重导轨位置，作出新导轨的布置图，制作样板架。设计样板架时需注意，新、旧轨的高度不同时，距离 a 就不同。当旧轨的 a 大于或等于新轨的 a 时，可按照井道布置图确定4条铅垂线的位置;当新轨的 a 较大时，铅垂线要向对重中心方向平移以避开旧轨的影响，只是在施工过程中要用一厚度相当的物品(例如塞尺)放在支架和铅垂线之间来保证安装位置的准确性。另外，要使下样板架不妨碍拆、装导轨。当新、旧轨的 a 相近时，应根据旧支架状况决定是否将其更换。本工程必须更换支架，拟采用角钢为材料，长度 b 根据导轨与墙面的距离逐个测定。在工程实践中可先用铅垂线粗测旧轨，如误差允许，以旧轨为参照物来确定导轨支架的长度 b，然后统一制作。导轨支架做好后应刻上与铅垂线对应的的标记，并按顺序编号。

更换下半部导轨

在机房楼板之下及底坑地面之上800mm左右的位置安放样板架，悬挂并稳固铅垂线。拆除快车接线防止误操作，然后慢车运行电梯，使对重下梁高出轿顶的距离大于或等于对重框架的高度。此时，将对重下梁上面的第1根导轨焊接在导轨架上并装设限位开关，以保证在拆除下半部导轨后上半部不脱落，电梯不脱轨。然后，从上到下拆除这个位置以下的旧轨，固定下半部导轨支架，再反向安装新轨。在更换到新、旧轨衔接部位时，要使其间缺口尽量小，为下一步工作做好准备。

更换下半部导轨

慢车将对重由旧轨过渡到新轨上。如果旧导靴不适合新轨，应先更换导靴，然后参考步骤3完成整个对重导轨的更换。为了保证安全，请注意在施工过程中使电梯处于急停状态，轿顶及轿内严禁堆放杂物，有超出电梯额定载荷的可能时应使安全钳动作。在更换底层和井道中部导轨时需要用到梯子，应采取措施防止梯子打滑，最好用绳索把梯子上部固定在导轨支架上。施工人员应注意使用安全帽、安全带等防护用品。

利用激光垂准仪或调道尺精校导轨使之符合要求

导轨问题论文 第5篇

随着社会的不断发展,客运量和货运量不断增加。滑动门式车型的开度广、开启受限空间小、车内空间大的优点逐渐凸显,市场需求量巨大。由于滑动式车门的运动是通过上、中、下3组走轮臂支架上的滑轮运动,以及上、中、下3组导轨对滑轮运动轨迹的约束实现车门沿着车身侧围往复运动的,运动的特殊性及复杂性决定了车门与侧围、导轨等匹配处存在干涉风险,因此研究滑动式车门运动干涉及其控制方法,在实际生产中有着重要的指导意义。本文以某微车滑动门上走轮臂摩擦干涉问题为例,探讨滑动式车门上走轮臂与上导轨运动干涉的控制方法。

2 上走轮臂与上导轨摩擦异响问题描述及原因分析

某微车在海南路试厂进行常规耐久路试至18 016 km时检查发现,左上走轮臂导向轮与上导轨翻边摩擦干涉,路试至21 150 km时检查发现,右上走轮臂导向轮与上导轨翻边摩擦干涉(如图1和图2所示)。检查发现干涉位置导向轮与上导轨翻边接触,导向轮已磨损,上走轮臂安装面与上走轮臂出现“V”形缝隙,上端最大间隙处有0.5 mm,故障车滑动门运动时出现摩擦异响。

实车测量与发车前数据对比发现,上走轮臂下垂量与滑动门下垂量不一致,且上走轮臂下垂量明显高于滑动门下垂量,数据见表1。

根据对比数据及路试实际情况,从以下3个因素分析干涉原因:①滑动门垂直刚度不足,路试过程中滑动门整体下垂,导致上走轮臂下垂量偏大。②下走轮臂刚度不足,在路试过程中下走轮臂变形引起下垂量偏大。③上走轮臂安装面强度不足,在路试过程中上走轮臂受力导致安装面变形,引起上走轮臂下垂量偏大。

对以上3个因素从CAE模拟和实际测试2个方面进行验证如下。

2.1 滑动门垂直刚度

CAE分析结果见表2,结果显示该车型滑动门数模垂直刚度满足目标值要求,且优于量产的某微车的垂直刚度,理论上满足设计要求。

实际测试滑动门下垂量数据见表1,数据显示试验车完成2.2万km路试时,滑动门下垂量为1.5 mm,满足小于2.0 mm的设计要求。

因此,滑动门垂直刚度的理论分析和实际测试均满足设计要求,排除该因素对上走轮臂下垂的影响。

2.2 下走轮臂刚度

CAE分析结果见表3,结果显示该车型下走轮臂刚度Z方向和X方向均满足要求,且优于某量产车,理论上满足设计要求。

实际测试下走轮臂下垂量数据(加载荷载单位为1个滑动门的质量,并按照0.5倍滑动门质量逐步增加)见表4,数据显示下走轮臂下垂量在2倍滑动门质量荷载时为1.66 mm,满足小于2.0 mm的设计要求。

因此,下走轮臂刚度理论分析结果和实际测试均满足设计要求,排除该因素对上走轮臂下垂的影响。

2.3 上走轮臂安装面强度

CAE分析中该处安装面钣金Y向变形量理论值为0,由于上走轮臂在滑动门运动过程中只起到导向作用,理论上在Y方向不存在作用力,Y向变形量为0。

实际测试上走轮臂安装面处应力数据见表5,测试位置如图3所示。

表5中的数据显示,在上走轮臂安装面处存在应力,且应力值在1.0 m/s开门速度时已达到72.9 MPa,存在钣金疲劳导致的变形风险。该测试数据验证了故障车上走轮臂安装面与上走轮臂处的“V”形缝隙。

理论上,上走轮臂安装面处不受Y向作用力的分析是正确的,但滑动门在开启至最大位置时,受到下走轮臂的限位作用致使上走轮臂在Y向抖动,引起上走轮臂安装面产生应力,长时间的疲劳导致该处变形,实车应力测试验证了该处存在应力疲劳,因此上走轮臂安装面变形是影响上走轮臂下垂的主要因素。

综上所述,上走轮臂导向轮与上导轨翻边干涉问题的根本原因为上走轮臂安装面受Y向应力疲劳变形所致。

3 上走轮臂与上导轨摩擦异响问题解决方案

根据找到的原因,结合数模确定解决方案。数模中显示上走轮臂加强板板厚1.2 mm,没有螺母板,受Y向应力后疲劳变形的风险较高,结合设计数据及周边约束条件,制订以下优化方案。

方案1:上走轮臂加强板板厚由1.2 mm增加至1.5 mm,材料为SPCC不变。

方案2:上走轮臂加强板板厚不变,增加材料为SPCC、板厚为1.5 mm的螺母板,加强板的安装孔由Φ9 mm更改为Φ10 mm,新增螺母板安装孔为Φ9 mm。

方案3:在方案1的基础上增加方案2。

各方案示意图如图4所示。

4 各优化方案应力测试结果及方案选定验证

对上述3种方案分别进行实车应力测试,测试数据见表6。

对比以上3个方案的应力测试结果,所有方案都能使上走轮臂安装面处的应力降低。方案1对比原方案改善11.7%,需要修改原加强板模具,应力改善效果较小,应力疲劳导致变形的风险较高;方案2对比原方案改善67.7%,需要增加一套螺母板模具,应力改善明显,应力疲劳导致变形的风险较低;方案3对比原方案改善76.3%,需要增加一套螺母板模具和修改原加强板模具,应力改善明显,应力疲劳导致变形的风险较低。

在保证产品性能的前提下,对以上方案的零件互换性、成本和修模周期进行评估,选定方案2作为最终可行性方案。

按照方案2整改零件后进行台架试验和路试车验证。台架试验完成10万次耐久试验和路试车完成2.6万km耐久试验均没有出现上走轮臂与上导轨翻边干涉的情况,方案2实车验证可行。

5 总结

根据以上3个方案的应力测试结果可以看出,上走轮臂加强板应力值的降低与增加螺母板有密切的关系。对比3个方案可以看出,单纯地增加加强板的板厚对于应力的改善较小,而且增加了修模费用和开发周期,方案3对应力改善效果明显,但是需要修改原模具,增加零件开发成本和开发周期;方案2既满足设计要求,又减少了模具的修改,节省了开发周期和开发成本,为后续项目上走轮臂加强板总成的开发提供了可靠的借鉴,为滑动门运动系统零件的标准化提供了有效的依据。

摘要：针对整车可靠性路试中出现的滑动门上走轮臂导向轮与上导轨干涉问题进行理论和实际分析,提出优化方案,降低了上走轮臂安装面处应力,提高了滑动门运动系统性能。文章应用CAE软件和应力测试仪器分析应力分布,总结了滑动门运动系统开发的一些经验教训。

剪板机滚动导轨设计中的几个问题 第6篇

按照刀架运动方式分类,剪板机有闸式剪板机和摆式剪板机两类,它们都有广泛的应用。闸式剪板机已有很久的历史,但它刀架导轨的传统型式都是滑动导轨。直到上世纪70年代,在学习消化外国液压闸式剪板机的三点式滚动导轨的基础上,我国无论是液压的或是机械的闸式剪板机上都逐渐采用了三点式滚动导轨(以下简称滚动导轨),很快得到了推广普及。笔者根据本公司几年来生产剪板机的实践,对滚动导轨设计中的几个问题作了初步探讨。

2 滚动导轨的工作原理和优点

滚动导轨的出现是闸式剪板机的重大创新。它的工作原理如图1所示。滚动导轨有两组,分布在刀架的两侧。每组均由上滚轮1,前滚轮2和下滚轮3组成。在碟形弹簧组的作用下前滚轮压紧在刀架4上,使刀架紧贴上下滚轮,刀架就在两组滚动导轨中作上下往复直线运动。

与传统的滑动导轨相比,滚动导轨具有如下优点:

(1)滚动导轨在碟形弹簧作用下,消除了导轨间隙,提高了导向精度,保证了剪切质量。

(2)用滚动摩擦代替滑动摩擦,简化了导轨的润滑,导轨不会产生拉毛,几乎没有磨损,大大延长了导轨的使用寿命。

(3)滚动导轨只需转动上滚轮的偏心轴,就可以调整刀片间隙,实现快速调整,自动锁紧,直接显示刀片间隙值。

(4)避免了费时费力的滑动导轨刮削工序,简化了装配和维修。

综上所述,闸式剪板机采用滚动导轨结构即使原先的滑动导轨变为无间隙滚动导轨,又实现了刀片间隙的快速调整,是一举两得创新结构。极大地提高了闸式剪板机的使用性能,也为闸式剪板机实现数控化提供了良好的条件。

3 滚动导轨的受力分析

滚动导轨的基本结构早已定型,多年来没有重大变化。滚动导轨的受力分析在20世纪80年代国内已有人作出了论述[1,2],在这里予以简单介绍。

因为两组滚动导轨结构相同,可以只对一组进行分析。先作以下假设:刀架受最大剪切力时,此剪切力全部作用在一组滚动导轨上;一组滚动导轨承受作用在刀架上的回程缸作用力、平衡缸作用力和压料力均为其全部作用力的一半;不考虑刀架重量和摩擦力;不考虑刀架的前倾角,刀架作垂直运动。

图2为压料装置固定在刀架上的下传动机械剪板机滚动导轨在剪切时的受力简图,上传动机械剪板机和液压剪板机的滚动导轨受力与此相似,这里不再一一列出。从图中可以看到,P1,P2,P3为未知数,其余都是已知数。必须先确定前滚轮对刀架的作用,作为选择碟形弹簧组的依据。前滚轮的作用力必须保证刀架在上下往复直线运动的整个过程中上滚轮的作用力P1不等于零,即上滚轮必须始终贴紧刀架。为此,先假设P1=0,从而可以求出相应的P2最小值,即P2min。对B点取距得到:

考虑到上滚轮必须对刀架有一定的压力,以及超载等因素,至少应取P2=(1.3~1.4)P2min,并以此选择碟形弹簧组。

PAB是连杆对刀架的作用力,它分解为垂直作用力Py和水平作用力Px。Py用来克服剪切力Pj和压料力P0,即Py=Pj+P0。因此,剪切力Pj和压料力P0分别与Py形成力偶,对刀架产生逆时针方向的转矩。

确定了前滚轮作用力为P2后,分别对A点和B点取矩,求得P1和P3有:

液压剪板机由于油缸力都是垂直作用在刀架上,剪切和回程时受力都比较简单。机械剪板机的刀架在上下往复运动中连杆与刀架的夹角和方向都在变化,也随着曲轴转角的变化,P1和P3是不断变化的。为了简化计算,可以选取刀架在剪切回程时的几个点进行计算,确定P1、P3的最大值。另外,前滚轮的高度l3对P1和P3也有很大影响。因此,对以上几个设计变量只靠以上的计算往往不能得到理想的结果。而采用优化设计方法,从几组优化方案中可以选择到比较理想的一组方案。

4 刀片间隙调整的计算

前面已经讲过,滚动导轨优点之一是可以实现刀片间隙的快速调整,并直接显示刀片间隙值。现以本公司的机械剪板机上的刀片间隙调整和显示结构为例,说明其计算过程。图3是该结构的示意图。用手轮使螺杆1转动,由螺母3带动摆杆6使上滚轮偏心轴7回转,上滚轮8推动刀架以下滚轮为支点作摆动,从而调整刀片间隙。螺母3的移动量用另一个螺母2上的指针4在刻度板5上显示。

计算刀片间隙调整量时,先确定剪板机的刀片间隙调整范围,一般取刀片间隙为剪切板厚的10%,即刀片间隙调整范围为Δ=0.1(hmin~hmax)。在剪板机装配时,上滚轮偏心轴的偏心位于最高点,此时对应刀片间隙值为Δ/2,偏心轴向前向后旋转调整刀片间隙范围都是Δ/2,这样可以使刀片间隙值的读数误差较小。调整刀片间隙时,刀架绕B点摆动,刀片间隙值与上滚轮的水平偏移量x的对应关系如图4a所示,由相似三角形得到:

从图3可知,上滚轮8的水平偏移量x与螺母3的移动量y也是线性对应关系,如图4b,可得:

上式得到的是对应于刀片间隙范围为Δ/2的螺母移动量,而对应Δ的螺母移动量应为2y。选择适当的摆杆中心距l0,以使刻度清晰醒目。

这种结构也可以用带刻度盘的专用手轮直接显示刀片间隙值,这种专用手轮运用于批量生产的标准剪板机。有的剪板机用手轮或电机经减速移动上滚轮轴,其刀片间隙值用对应于转角的刻度盘显示,这种对应关系按正弦曲线变化,刻度是不等分的。有的剪板机下滚轮装在偏心轴上,通过一级齿轮减速转动偏心轴直接调整刀片间隙。因为也按正弦曲线变化,为了准确显示刀片间隙值,在小齿轮轴上装一凸轮,其应于大齿轮转角处的轮廓曲线将刀片间隙值放大一定的倍数。对凸轮进行检测即可在操作面板上显示刀片间隙值[3]。

5 碟形弹簧参数的确定

从图中可以看到,在调整刀片间隙时使前滚轮的碟形弹簧组工作高度也随之变化。当剪切板厚增大时,刀片间隙值相应增大,而碟形弹簧组的工作高度相应减小,弹簧力增大。反之,刀片间隙值减小时,碟形弹簧组的工作高度相应增大,弹簧力减小。这是符合我们的要求的。

从图4C中可以看到碟形弹簧组工作高度的变化量z与刀片间隙变化范围△之间的几何关系,即:

同样,上式得到的z值是相应与△/2的数值,碟形弹簧组工作高度总变化量为2z。根据得到的2z数值确定碟形弹簧组中碟形弹簧的数量,使平均分配到每个碟形弹簧的高度变化范围较小,即弹簧力的变化较小。当2z=0时,碟形弹簧的变形量约为f=0.75h0。

碟形弹簧材料的选择应在满足最大疲劳寿命的前提下获得最小的松弛量。国内生产的碟形弹簧虽说都是按照德国DIN2093标准制造的,但材料大多是60Si2MnA,很少用50CrVA。国外如德国慕贝尔(Mubea)公司和印度戈拉(GALA)公司生产的碟形弹簧,厚度≥1.25mm的材料均为50CrV4。因此,在碟形弹簧订货时,应尽量选用国外名牌产品,或国内知名大企业产品,并注明材料牌号和精度等级。另外,碟形弹簧组应尽量选用单片的对合组合,不宜采用两片叠合的对合组合,由于摩擦力的阻尼作用,后者的计算与实际情况往往有较大的出入。

6 前滚轮的装配

由于刀架前后导轨面之间的尺寸,面板上安装前滚轮的支承端面的相对尺寸,以及前滚轮组件中一些零件的轴向尺寸大多是自由尺寸,因此,在前滚轮组中必须有调整环节,在装配过程中予以修整,才能保证装配后碟形弹簧组的高度符合图纸上规定的尺寸。因为装配后的碟形弹簧组的高度和弹簧力都无法测量,如果仅凭装配工人的手感,只是增加或减少碟形弹簧的数量或调整垫片的数量,是不能保证刀架的最佳导向性能的。但是据了解,在一些生产剪板机的企业中都存在这种情况。

图5所示的前滚轮结构简图中注明了碟形弹簧组的高度H,以及应测量的尺寸a,并有四组垫片作为调整环节,修整其厚度可保证碟形弹簧组设定工作高度。装配时先调整两端下滚轮轴的偏心位置,使两端的上下滚轮都与刀架导轨面均匀接触。然后装上滚轮组件(先不装碟形弹簧组),使前滚轮顶紧刀架。测量件1端面至件2端面之间的距离(图中的尺寸a),因为尺寸b和c都已知,据此修磨垫片3的厚度b就可以使碟形弹簧组安装后的实际工作高度H达到图纸要求。

7 结束语

通过以上对剪板机滚动导轨的分析和计算,以及装配时的测量和修整,可以合理确定滚动导轨的结构参数,为有关的强度刚度计算提供了正确的依据,有效的保证了剪板机的剪切质量和工作可靠性。通过公司多年来生产剪板机的实践,验证了这些计算和修整方法是切实可行的。

参考文献

[1]童海滨.剪板机滚动导轨的设计与计算.锻压机械,1984,19(1):7-12.

[2]《剪切机械安全技术》编写组.剪切机械安全技术.北京:劳动人事出版社,1989.

[3]王治杰.凸轮检测闸式剪板机刃口间隙的分析研究与应用.2008-04.

[4]Mubea公司碟形弹簧样本.

导轨问题论文 第7篇

金属切削机床中,导轨装置是必须使用的零部件之一。

机床的导向,离不开导轨,导轨的导向精度、承载能力和使用寿命等都将直接影响机床加工精度和使用寿命。导轨按结构特点和摩擦特性可分为滑动导轨、贴塑导轨、滚动导轨、动压导轨、静压导轨及镶钢、镶金属导轨。齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司生产的机床分别采用了贴塑导轨、静压导轨及滚滑复合导轨(滚动导轨单元与贴塑导轨并用),对提高机床精度及稳定性起到了一定的作用,取得了很好的效果。

1 静压导轨的应用

齐齐哈尔二机床(集团)有限责任公司设计生产的一种数控落地铣镗床,主要由床身、床身齿条、方滑枕、主传动、滑枕进给、主轴箱、立柱、滑座、滑座进给、滑座液压、电器控制等组成。

在滑座与床身之间,主轴箱与立柱之间及方滑枕与主轴箱之间的三向滑动导轨,均采用恒压闭式静压导轨。静压导轨是在两个相对运动的导轨面间通入压力油,使运动件浮起,工作过程中,导轨面上油腔中油压能随外载荷的变化自动调节,以平衡外载荷,保证导轨面间始终处于纯液体摩擦状态。该导轨结构具有摩擦系数很小,驱动力小,低速运动平稳性好,承载能力大,刚性,吸振性好的特点。闭式静压导轨能承受正、反方向的载荷,油膜刚度高。承受偏载及颠覆力矩的能力强,特别适用于落地铣镗床这种载荷不均匀,偏载大及有正、反向载荷和立式导轨的机床。滑座、主轴箱等移动部件均装有该公司自主开发设计的浮动夹紧机构。松开与夹紧状态都不破坏静压油膜,保持原几何精度不变。

2 贴塑导轨的应用

该公司设计生产的一种数控万能升降台铣床,具有主轴旋转,工作台纵向、横向移动,升降台垂直移动。

它主要由床身部、主传动部、主传动变速箱部、进给箱部、升降台部、工作台部等几部分组成。工作台部装在升降台上面的水平矩形导轨上,在该导轨上实现工作台的横向移动;工作台与滑座的燕尾导轨相连接,实现工作台的纵向移动。万能铣的滑座分为上下两部分(如图1所示),上部为转盘,下部为滑座,转盘可以左右回转45°。滑座导轨采用贴塑导轨,其特点是摩擦系数小,且动、静摩擦系数相近,耐磨性好,易粘接,不易爬行。采用TF导轨软带,粘贴在滑座的导轨上,该软带是以PTFE(聚四氟乙烯)为基,添加适量青铜粉等填充剂构成的高分子复合材料,采用粉末冶金的方法加工成型。其耐磨性、阻尼性好,具有吸收振动能力,可减少振动和噪声;化学稳定性、可加工性能也好;且工艺简单,成本低。

安装步骤:

(1)各导轨面粗精铣完成后,刨下导轨贴塑面(见图2)。导轨基准立面找正后,按工艺附图刨出0.5深Ra3.2面至尺寸。检查合格后进行下导轨粘塑。

(2)领取活化填充聚四氟乙稀导轨软带、导轨胶。

(3)粘贴聚四氟乙烯导轨软带。在下料时,为防止粘贴错位,软带周边应长出2mm。为了获得最佳粘结强度,软带要进行拉毛处理,被粘接导轨面的表面粗糙度以Ra12.5～Ra6.3为宜。粘贴表面用丙酮擦拭干净,粘胶采用专业厂生产的导轨胶A及B以1∶1配好搅拌均匀,均匀涂在软带及导轨基面上。在10℃以上的室内,压实24h后即粘牢。切除多余周边,倒角。软带不应有剥离现象。

(4)刮研滑座各导轨面,清理滑座体上的污物杂质,将滑座置于专用研具导轨面上,合研滑座导轨面。要求接触均匀,接触面积全长占70%,全宽占60%,满足要求后开润滑油沟槽。

3 滚滑复合导轨的应用

目前机床普遍使用的是专业工艺装备制造厂生产的滑动导轨和滚动导轨单元,虽然刚性好、精度高,但抗振性能差。尽管相应采用一些减振技术可以提高导轨的稳定性,但结构复杂,制造成本高。该公司设计生产的一种数控龙门专用镗铣床,属于精密机床,对几何精度、运动精度和定位精度要求都较高,为使导轨系统能达到误差相互补偿的效果,根据该机床的载荷特点,采用了滚滑复合导轨,即滚动导轨单元与贴塑导轨并用的方法。该机床横梁滑座采用的滚动导轨单元是某专业工艺装备厂生产的机床功能部件,最大的优点是摩擦系数小,一般为0.0025～0.005,比贴塑导轨(<0.04)还小很多,且动静摩擦系数很接近,因而具有低惯性和高速响应性能,运动轻便灵活,大大降低了驱动能耗,在很低的运动速度下,都不会出现爬行,低速运动平稳性好,位移精度和定位精度高。如果单纯使用直线导轨及滚动导轨单元,由于直线导轨是淬硬的,且预紧及安装无间隙决定了其缺点是抗振性差,而贴塑导轨正好弥补了这一点。

经过一定时间的实际切削工作,该机床性能良好。达到了预期的效果,尤其是针对高强度、高精度切削表现得比较明显。实践表明,滚滑复合导轨的使用,不仅提高了机床的精度,同时也提高了机床的抗振性和稳定性。

摘要：介绍3种不同类型导轨的性能及应用。

导轨问题论文 第8篇

导轨安装质量的高低直接影响电梯设备运行的舒适性与安全性, 导轨安装工艺的选择与设计是电梯安装工程中的重中之重。

导轨的主要作用为: (1) 平衡重与轿厢装置的导向作用; (2) 支撑和保障安全装置可靠工作。国标严格规定:为保证电梯安全可靠运行, 导轨和相关附件应能承受所施加的合成载荷, 且单根导轨至少应有两个导轨支架支撑, 支架间距不大于2.5米, 如支架间距大于2.5米, 需满足GB7588-2003规定导轨弯曲强度要求, 并有导轨间距大于2.5m的计算依据。

不同的井道壁构造材料, 导轨支架的固定方式有所不同, 井道壁如果是混凝土结构, 通常有以下四种支架固定方法: (1) 钢板预埋法; (2) 固定膨胀螺栓法; (3) 当井道壁的厚度小于0.1米时, 采用对穿螺栓固定法; (4) 直埋法。如果井道壁是用砖砌结构, 为使导轨支架可靠固定, 宜采用: (1) 混凝土圈梁处固定支架; (2) 在井道壁内, 适当加装槽钢支架。

高质量的安装对导轨垂直度和平行度提出了较高的要求, 此外, 还有导轨间距均等、接头缝隙小等方面的精度要求。为保证轿厢和平衡重在导轨上安全可靠、平稳舒适的运行, 在导轨安装标准规范中, 对安装工艺做出了很多严格的精度要求。

2 电梯导轨的选型

电梯导轨型式按断面形状不同, 分为:L型、T型和空心型。L型和空心型导轨造价较低, 但其不能用于不支撑安全钳的使用, 通常只用在平衡重侧, 中高速电梯不采用这两种形式的导轨, T型导轨适用范围较广, 它的制造和使用已被标准化和规范化, 导轨与导靴接触情况见图1, 从T型导轨行业标准中得知, T型导轨已经实现产品系列化, 主要参数包括底宽b、顶高h和工作面厚度k, 材料不同、加工工艺不同和型号不同的T型导轨其强度和刚度也不同。现场安装中, 需严格按照电梯安装工艺, 计算与检验导轨的型号配置是否和承载能力匹配, 但要想获得更精确的导轨型号, 需对导轨承载荷情况进行计算与分析, GB7588-2003附录只对导轨承载能力计算进行了简单的定性描述。

在校核计算时, 为了简化计算过程, 对导轨的受力情况做了适当地简化。如果载荷分布均匀, 导轨的计算方法按如下几点简化: (1) 轿厢所能承受的额定载荷并非均匀地施加在整个轿厢平面上, 而是施加在轿厢的3/4平面上 (按最不利的情况) ; (2) 安全钳所产生的制动力均匀分布在导轨延长线上, 多根导轨或多套安全装置同时起作用时, 可假定力是均布的。

导轨选型在检验、核算时, 通常选取最不利工况下的载荷进行分析即可, 电梯运行包括两种工况: (1) 正常运行时, 载荷比较平稳的工况; (2) 安全钳作用时, 有一定冲击载荷的工况。两种工况下, 合成载荷分析表可从国标附录表G1中查得[2], 核算时, 最不利载荷组合和安全装置复合作用的工况下, 应重点验算轿厢和平衡重侧的导轨强度是否满足许用要求, 其中, 常用的安全装置运行时, 冲击系数k1值为2.0。

3 电梯导轨支架间距的选择与计算

对轿厢进行受力分析, 可知, 轿厢及附件产生的重力与轿厢作用于曳引绳的拉力并不是一对作用力与反作用力, 虽然轿厢运行在直线导轨上, 由于导轨制造与安装误差, 导轨无法做到绝对铅垂, 轿厢运行在井道内, 会受到各种气流的影响, 此外, 由于轿厢的几何形状和悬挂方式不同, 载荷会在轿厢内波动, 无法使载重力与曳引绳上的拉力始终保持在铅垂的方向, 轿厢必在水平方向产生分力, 我们把这种水平分力定义为支反力Fb, 支反力通过导轨作用导靴, 再传给轿厢, 导靴上的支反力Fb的反作用力将引起导轨的弯曲效应。影响支反力的三个重要因素为: (1) 轿厢和平衡配重的悬挂方式; (2) 轿厢与平衡配重作用于导轨的位置; (3) 轿厢内载重分布的均匀性。

考虑实际受力的情况, 在计算导轨弯曲应力时, 为简化计算, 做如下假设: (1) 将导轨视为为的柔性支撑的连续梁; (2) 合成力作用点的位置在两相邻支架中间; (3) 最大弯距作用于导轨横截面的中性层。对于低速、轻载电梯, 导轨的几何参数只需根据弯曲应力的大小来确定。但是, 当安全装置作用于导轨时, 必须考虑弯曲应力和压弯应力的联合作用效应, 来确定导轨尺寸。计算弯曲应力时, 采用如下方法:

式中:σm-抗弯应力, N/mm2;Mm-弯曲矩, Nmm;W-抗弯截面模量, mm3;Fb-导靴与导轨之间的作用力, N;l - 两导轨支架的间距, mm。

由 (1) 式可知, 抗弯应力和导轨支架间距成正比, 它与抗弯截面模量成反比, 所以, 导轨支架间距增大, 导轨的抗弯应力也增大, 支架间距不能太大, 抗弯截面模量W由导轨材质和型号决定, 适当增大W, 也是增大支架间距的一种方法, 如果考虑安全装置的作用, 则必须同时考虑抗弯应力和压弯应力共同影响, 计算公式如下:

式中:σk-压弯应力, MPa;A-导轨横截面积, mm2;Fk-轿厢作用于单根导轨的力, N;M-平衡配重作用于单根导轨的力, N;K3-附件作用于单根导轨的力, N;ω-冲击载荷系数。

由两种方法, 可以获得冲击载荷系数: (1) 查国标表法; (2) 公式推导法, 查国标表法仅能适用于低抗拉强度的导轨, 公式推导法可用于抗拉强度大于370MPa, 且小于520MPa的导轨, 由公式推导法可知, 冲击载荷系数ω与柔度λ 有关, 它的物理意义为:

式中:lk-两导轨支架的间距, mm;i-轴惯性半径。

由 (3) 式而知, 柔度与冲击载荷系数成正比, 柔度又与两导轨支架的间距成正比, 就有冲击载荷系数与两导轨支架的间距成正比, 压弯应力与冲击载荷系数成正比, 因此, 支架间距增大, 必会引起压弯应力增大, 设计中, 要适当控制导轨支架间距的大小, 复合应力计算方法为:

判定或检验导轨选型是否成功, 就是要保证, 其中, [σ]—许用应力, 它的判定方法如下:

由 (5) 可知, 如果选用最常用的抗拉强度Rm为520MPa的导轨, 在安全钳的工作下, 导轨的许用应力不会超过290MPa。

4 结束语

用户根据用途, 定购电梯, 需先确定额定载重与额定速度等电梯基本运行参数, 井道壁结构决定了导轨的安装位置, 以及轿厢与平衡配重的悬挂方案。综合分析而知, 抗弯截面模量与合成应力成反比, 安全装置工作时, 导轨抗弯截面模量越大, 合成应力越小, 但导轨横截面尺寸增大, 会使井道内空间增大, 电梯安装制造成本将增高, 提高导轨材料的综合机械性能, 将成为未来电梯导轨研制的发展趋势。

导轨所受合成应力随着支架间距的增大而增大, 安装支架数量增加, 则支架间距变小, 所受合成应力也减小, 导轨弯曲效应减弱, 但是安装导轨支架太多, 将使成本增高。通常采用倒推的方式进行导轨选型, 先按最大支架间距, 推算所对应的最大复合应力值, 并在满足国标要求的条件下, 选用既能安全使用, 又能适当降低制造和安装成本的导轨, 这是一个优化的过程, 在导轨的实际安装中, 导轨支架间距大于2.5m也可以进行设计, 但必须进行导轨材料升级和横截面形状改进, 同时也必须进行导轨的弯曲强度校核。

摘要：根据国标规定的电梯导轨安装技术要求, 对电梯导轨承载情况进行了分析, 将分析结果运用与电梯导轨的选型, 同时, 进行了导轨支架间距的计算分析, 讨论了导轨选型与导轨支架间距的内在联系, 该项研究对电梯的安全、稳定运行具有一定的参考价值。

关键词：电梯,导轨,支架间距

参考文献

[1]标准编写组.GB7588-2003.电梯制造与安装安全规范[S].2003.

[2]标准编写组.GB10060-2001.电梯安装验收规范[S].2001.

[3]郭松保.电梯安装三字经[J].现代城市研究, 2003 (4) .

[4]蔡秀云.电梯安装工程的质量安全控制与对策[J].安全与健康, 2004 (17) .

静压导轨工艺类型的探讨 第9篇

静压导轨通常在两个相对运动的导轨面间通过压力油, 使运动件浮起。油压能随着外加负荷的变化而自动调节, 以保证导轨面间始终处于纯液体的摩擦状态, 所以静压导轨的摩擦因数极小、功率消耗小。这种导轨不易磨损, 导轨的精度保持性好, 寿命长。它的油膜不受速度的影响。油膜承载能力大、刚性好、吸振性好, 运行平稳, 无爬行现象, 并广泛应用于大型数控机床及高精度机床。比如哈挺的QUEST 8/51和10/65车床配置静压导轨和双导程的滚珠丝杠, 可是Z轴速度由38m/min进步至58m/min, 而切削圆度可达到0.12μm, 无配置静压导轨的哈挺超精密机床, 其切削圆度仅为0.38~0.50 mm[1]。而静压导轨精度取决于导轨副两端相对运动面的精度, 其精度的好坏直接影响静压油膜厚度, 当油膜厚度误差值过大就会造成静压油腔无法形成, 以至于机床精度就更无从谈起了。本文分别以数控龙门车铣加工中心车转台 (C轴) 和Y轴导轨为例, 介绍静压导轨加工、装配的方法。

1 静压导轨工艺类型的介绍

静压导轨与滑动导轨结构相似 (图1) , 但工作原理上略有不同。首先静压导轨是利用液压油将运动部件浮起, 并使之与静止部件之间产生一定厚度的油膜, 而油膜的厚度直接决定了机床刚性, 并通过外部压板及调节阀调整浮起间隙和静压流量、检测器件测量各油腔的压力值, 当满足理论要求后, 用驱动部件进行相对运动。其次滑动导轨运动面粘贴厚度为1.3~1.8 mm聚四氟乙烯导轨软带, 静压导轨运动面粘贴厚度为5 mm的导轨涂层或者特殊材料的耐磨板 (Hgw2082或ZX100) , 这样的材料与涂层有足够的抗压强度和较高的表面塑性, 并在静压系统出现问题时能起到保护静压面的作用, 比起滑动导轨的软带更能提高静压导轨的精度。

2 静压导轨工艺类型的比较

2.1 加工法

通过零件表面切削的方法来实现零件形状误差、形位公差及粗糙度的方法叫做加工法。以车铣底座 (C轴) 为例 (图1) , 加工时, 需将工作台支座 (1#) 与耐磨板 (2#) 二号通过螺钉和粘接剂联接, 并用车削方式使耐磨板表面粗糙度达到Ra0.8~1.6μm之间, 且平面度不大于0.01 mm/mm;底座 (3#) 静压油腔表面通过铣削满足表面粗糙度达到Ra0.8~1.6μm之间, 且平面度不大于0.01 mm/mm, 装配时, 需将底座静压油腔恢复加工成品精度, 且保证无静压状态时静压导轨之间0.02 mm塞尺无法插入。

优点:降低制造周期, 相对其它静压导轨工艺类型节约成本, 防止静压系统出现问题后造成静压面的二次破坏。

缺点:对加工设备要求高;如出现加工误差, 装配无法进行修复。

2.2 浇铸/注射法

浇铸法就是在不加压或稍加压的情况下, 将液态单体、树脂或其混合物注入模内并使其成为制品的方法。

导轨的浇铸就是利用上述原理来完成的, 以车铣导轨Y轴为例首先利用加工设备对导轨进行粗、精加工使其表面精度达到静压导轨要求, 而运动部件 (以下简称滑板) 需要进行粗加工与半精加工后使其浇铸表面带有1 mm吃刀深度锯齿型面 (图2) , 这样大粗糙度表面直接决定滑动表面涂层与其下面材料之间的黏接效果。为了满足浇铸方法还需钻出Φ12的冒孔和辅助源, 并且在锯齿面边缘加工出低于锯齿面2 mm宽度6~8 mm的密封胶条封边, 其粘贴胶条后可形成密闭的胶腔, 可防止静压胶的外泄。

以下为浇铸的具体方法。首先将Y轴导轨面擦拭干净, 并将导轨精度恢复, 其次将刷涂红蛋铅粉密封胶条粘贴至滑板上, 保证胶条的直线性可使浇注完成后的胶层边缘更加美观;然后将滑板平稳地放置导轨表面, 通过与滑板一同组合加工的铜制调整垫保证胶层厚度及各安装面的精度, 在滑板外部画出标记, 避免再次安装产生错位。拆下滑板, 在印有红蛋铅粉的导轨面上, 按照静压油腔的位置粘贴磁性薄膜, 误差值不应大于1mm, 利用手喷式分离剂均匀地喷涂在导轨面及磁性薄膜表面, 重新按照标记将滑板放置在导轨上, 复检各项精度是否偏移, 安装进胶口和冒胶口接头及塑料软管, 调配导轨涂覆料, 其配比完成的有效时间为60 min, 这就有相对足够的时间进行均匀的搅拌。搅拌时用搅拌器手钻或者台钻 (150~300 r/min) , 搅拌时间约5 min, 完成后通过手动注胶泵将导轨涂覆料注入导轨内部, 冒胶口会逐渐有导轨涂覆料流出, 当浇铸表面的长度大于1 m以上, 通常冒胶口会距离注胶口500~800 mm分别设置, 这样会有利于观察出胶的情况, 应尽量多溢出些胶, 避免胶回填后在胶层表面产生气泡, 当浇注过程完成后需要在滑动端上部四角 (或90°方向) 处安装百分表, 观察浇铸成型后上导轨副是否有热胀的现象。

24 h过后, 利用千斤顶将滑动体缓慢顶起, 确认滑板浇注面脱离后再将滑板副翻转, 用木锤敲击浇铸表面检查是否存在缺陷, 如有缺陷需根据实际情况确认是否重新浇铸或者局部补胶。

优点:对加工滑板设备精度要求不高;装配调整方便, 易于操作;降低整机成本, 具有较高的经济性。

缺点:对较大浇铸表面容易产生缺陷。

2.3 涂抹法

涂抹法是根据导轨涂覆料之间液态黏稠度不同, 在浇铸法之上开发出来的。涂抹法是指通过涂抹及刮平在基层表面树脂或者其混合物后, 并放置在模体上固化复制基层表面精度的方法。

导轨表面精度的调整及滑动面的加工与浇铸法是一样的, 调整滑板与导轨的精度及胶层厚度为调整完毕, 保证胶层厚度为5 mm, 并在导轨面上喷涂分离剂, 将滑板翻转, 将导轨涂覆料均匀地刷涂在滑板网纹上, 刷涂厚度约为6 mm左右, 最后利用弧形胶板重新刮涂一次, 使其表面更均匀且中间胶层厚度略高于两边, 这样的刷涂方式可以很好地使胶在下压的过程中向外流动避免中间产生缺欠。翻转滑板, 轻轻放置在导轨上, 24 h以后检查胶层表面是否有缺陷, 最后利用手持式风铣铣去多余涂层并加工静压油沟, 后钻出预留的静压油孔。

优点:避免静压面产生气泡;装配调整方便, 易于操作。

缺点:过大的静压面容易造成导轨涂覆料提前固化。

2.4 刮研法

所谓的刮研法就是在加工法的基础上增加刮研工序, 用人工修整的方法弥补加工设备不足所造成静压导轨表面形状超差、粗糙度过大, 以满足静压导轨的要求。

优点:对加工设备精度要求较低。

缺点:不适合空间较小或者特殊形状表面的处理, 增加制造周期。

3 结语

通过对静压导轨加工、浇铸、刮涂和刮研方式在静压导轨上的应用对比, 可以根据产品针对的不同领域, 选择适当的方法, 为提高工艺方法的合理性提供借鉴。

摘要：以数控龙门车铣加工中心X轴与C1轴静压导轨为例, 介绍机床静压导轨 (开闭式) 形成的几种工艺方法, 分析这几种工艺方法在数控机床静压导轨上的利弊, 并对加工、装配及维护保养等稳定性进行了探讨。

关键词：静压导轨,静压油膜,静压油腔

参考文献