CN104568352A - 一种自调节型静压平面导轨 - Google Patents

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Abstract

一种自调节型静压平面导轨，包括底座（1）、设于底座（1）上的滑块（2）以及对应滑块（2）的两侧肩部设置的上部压板（3）；其特征在于：所述每个上部压板（3）的外沿抵触于底座（1）上形成支点（31），上部压板（3）的内沿作为施力部（32），该施力部（32）与滑块（2）的肩部之间设有上压块（5），所述上压块（5）顶面与上部压板（3）的施力部（32）底面间嵌设有一沿滑块（2）滑动方向布置的金属丝（6）；所述上部压板（3）上穿设预紧螺栓（7）与底座（1）固定连接。工作中当振动频率变化时，因为预紧螺栓的弹性和金属丝弹性的共同作用，油膜间隙也随之变化，能始终保持油膜层的刚性作用。

Description

一种自调节型静压平面导轨
技术领域
本发明涉及一种力学环境试验设备用静压平面导轨，具体涉及用于水平振动试验的承载导向用静压平面导轨。该静压导轨可实现平面间隙的自调节。
背景技术
振动试验的目的是在实验室内人工模拟产品在运输、储存、使用过程中可能经受的振动载荷及其对试件产生的影响，并考核其适应性。在振动试验中，绝大部分试验都是需要采用振动台配合水平滑台进行水平方向试验的，早期的水平振动试验都是采用大理石或者花岗岩作为水平滑台的承载平面，水平滑台和大理石之间以液压油作为润滑介质，这种结构形式的承载能力较小、抗倾覆能力较差，适用于较轻的负载及小量级试验。但是随着很多大负载和高量级的振动试验越来越多，早期的技术手段已远远不能新的试验技术要求。
如今，随着力学环境试验要求的愈加提高以及试验条件和手段的不断更新，技术人员采用静压平面导轨支撑水平滑台，利用静压平面导轨的大承载力和高抗倾覆力矩能力，来实现大负载和高量级的水平振动试验的承载导向作用。
现有技术中，常规静压平面导轨的结构，如图1所示，包括底座1、设于底座1上的滑块2以及对应扣压于滑块两侧肩部上的上部压板3，滑块2的肩部上表面与上部压板3间形成刚性油膜层4，在滑块2的下表面与底座1间也形成刚性油膜层4，上部压板3固定安装在底座1上，上部压板3和底座1的距离是固定的，该距离与滑块2肩部的厚度的差值即为油膜配合间隙，该油膜配合间隙的大小是在加工时预留的，固定不变。
这种现有静压平面导轨的缺点在于：
1、刚性油膜层的间隙是固定的，在振动过程中，油膜也在振动，随着振动频率的提高，油膜的刚度会逐步降低，这就是说，在这种结构下，由于振动频率的逐步提高，轴承的承载能力随之下降，可能到某一点频率之后油膜层完全失去刚性，造成静压平面导轨干摩擦，损坏设备；
2、常规静压平面导轨的油膜层是靠配合间隙来保证的，也就是说，该间隙的尺寸必须一致，这就对静压平面导轨部件的加工提出了很高的要求，如果间隙尺寸存在高度差，容易造成静压平面导轨刚性油膜快速失压，油膜层达不到刚度要求，影响设备整体性能。
由此，如何解决静压平面导轨上述问题一直是本领域技术人员研究的课题。
发明内容
本发明目的是提供一种自调节型静压平面导轨，以解决现有静压平面导轨存在的在振动过程中随着振动频率的提高油膜刚度会逐步降低的问题，最大限度地保证静压平面导轨在工作频率范围内的承载和导向能力。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种自调节型静压平面导轨，包括底座、设于底座上的滑块以及对应滑块的两侧肩部设置的上部压板；所述每个上部压板的外沿抵触于底座上形成支点，上部压板的内沿作为施力部，该施力部与滑块的肩部之间设有上压块，所述上压块顶面与上部压板的施力部底面间嵌设有一沿滑块滑动方向布置的金属丝；所述上部压板上穿设预紧螺栓与底座固定连接，且预紧螺栓位于上部压板上的所述支点与施力部之间的位置；所述上压块底面与滑块肩部的顶面间供注入压力油形成刚性油膜层，滑块的底面与底座间供注入压力油形成刚性油膜层。
上述方案中，所述上部压板的施力部底面对应金属丝开设有第一定位长槽，所述上压块顶面上对应金属丝开设有第二定位长槽，第一定位长槽和第二定位长槽的槽深之和小于金属丝的径向尺寸，所述金属丝上部嵌于第一定位长槽中，而下部嵌于第二定位长槽中。
上述方案中，所述金属丝截面较佳为圆形，金属丝实际中也可为矩形、五边形、六边形等规则形状。
本发明设计原理以及效果如下：
本发明的设计，使上部压板等效为受集中载荷作用的两端支撑梁结构，其集中载荷等于预紧螺栓的扭矩，上部压板外沿支撑在底座上，而内沿施力部支撑在金属丝上；金属丝等效于弹簧模型；预紧螺栓也等效于弹簧模型。非工作状态，滑块与底座以及滑块与上压块的接触面是直接接触零间隙，而在工作时，滑块与底座及滑块与上压块的接触面之间注入压力油形成刚性油膜层，该刚性油膜层可等效为弹簧模型，产生支撑力，同时产生油膜间隙，由于预紧螺栓的弹性作用，预紧螺栓被刚性油膜产生的力拉伸发生微量的弹性形变。当振动频率变化时，因为预紧螺栓的弹性和金属丝弹性的共同作用，油膜间隙也随之变化，能始终保持油膜层的刚性作用，即保证了静压平面导轨在工作频率范围内的承载和导向能力。并且，本发明静压平面导轨的零部件加工精度要求也不高，制作方便。
附图说明
图1为现有技术结构垂直于滑块滑动方向的横向截面示意图；
图2为本发明实施例的垂直于滑块滑动方向的横向截面示意图；
图3为本发明实施例立体示意图，该图中隐去了一上部压板；
图4为本发明实施例在垂直于滑块滑动方向的横向截面上的结构简化等效原理图；
图5为本发明实施例在沿滑块滑动方向的纵向截面上的结构简化等效原理图。
以上附图中：1、底座；2、滑块；3、上部压板；31、支点；32、施力部；33、第一定位长槽；4、刚性油膜层；5、上压块；51、第二定位长槽；6、金属丝；7、预紧螺栓。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述：
实施例：参见图2-5所示：
一种自调节型静压平面导轨，包括底座1、设于底座1上的滑块2以及对应滑块2的两侧肩部设置的两块上部压板3。
具体如图2、图3所示，所述每个上部压板3的外沿抵触于底座1上形成支点31，上部压板3的内沿作为施力部32。该施力部32与滑块2的肩部之间设有上压块5，所述上压块5顶面与上部压板3的施力部32底面间嵌设有一沿滑块2滑动方向布置的金属丝6。
具体如图2、图3所示，所述上部压板3上穿设多个预紧螺栓7（如图为每个上部压板3上设三个预紧螺栓7，实际数量不限）与底座1固定连接，且预紧螺栓7位于上部压板3上的所述支点31与施力部32之间的位置。工作时，在上压块5底面与滑块2肩部的顶面间供注入压力油形成刚性油膜层4，滑块2的底面与底座1间供注入压力油形成刚性油膜层4。
本实施例，结构能简化等效为图4和图5的结构，上部压板3等效为受集中载荷作用的两端支撑梁结构，其集中载荷等于预紧螺栓7的扭矩，上部压板3外沿支撑在底座1上，而内沿施力部支撑在金属丝6上；金属丝6等效于弹簧模型；预紧螺栓6也等效于弹簧模型；非工作状态，滑块2与底座1以及滑块2与上压块5的接触面是直接接触零间隙，而在工作时，滑块2与底座1及滑块2与上压块5的接触面之间注入压力油形成刚性油膜层4，该刚性油膜层4也等效为弹簧模型，产生支撑力，同时产生油膜间隙，由于预紧螺栓7的弹性作用，预紧螺栓7被刚性油膜产生的力拉伸发生微量的弹性形变。当振动频率变化时，因为预紧螺栓7的弹性和金属丝6弹性的共同作用，油膜间隙也随之变化，能始终保持油膜层的刚性作用，即保证了静压平面导轨在工作频率范围内的承载和导向能力。
金属丝6在本发明中的作用是保证刚性油膜层4间隙的均匀性，由于金属丝6本身就是类似于弹簧结构，在上部压板3和上压块5之间可等效于无数弹簧模型，如图5。当油膜间隙由于制造、装配或使用过程中出现不均匀时，结合预紧螺栓7的弹性作用，可始终保持油膜间隙的均匀性。
装配时，预紧螺栓7所需施加的扭矩，可根据所需的油膜间隙、油膜刚度、油膜产生的力及相关部件材质的力学性能计算得出。
关于金属丝6的定位，可采用以下较佳方案：上部压板3的施力部32底面对应金属丝6开设有第一定位长槽33，所述上压块5顶面上对应金属丝6开设有第二定位长槽51，第一定位长槽33和第二定位长槽51的槽深之和小于金属丝6的径向尺寸，所述金属丝6上部嵌于第一定位长槽33中，而下部嵌于第二定位长槽51中。实际中，第一定位长槽33和第二定位长槽51之设其中之一，也是可行的。
金属丝6较佳采用圆形截面的钢丝，实际中采用其他规则截面的金属丝也能达到一定效果。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种自调节型静压平面导轨，包括底座（1）、设于底座（1）上的滑块（2）以及对应滑块（2）的两侧肩部设置的上部压板（3）；其特征在于：所述每个上部压板（3）的外沿抵触于底座（1）上形成支点（31），上部压板（3）的内沿作为施力部（32），该施力部（32）与滑块（2）的肩部之间设有上压块（5），所述上压块（5）顶面与上部压板（3）的施力部（32）底面间嵌设有一沿滑块（2）滑动方向布置的金属丝（6）；所述上部压板（3）上穿设预紧螺栓（7）与底座（1）固定连接，且预紧螺栓（7）位于上部压板（3）上的所述支点（31）与施力部（32）之间的位置；所述上压块（5）底面与滑块（2）肩部的顶面间供注入压力油形成刚性油膜层（4），滑块（2）的底面与底座（1）间供注入压力油形成刚性油膜层（4）。
2.根据权利要求1所述自调节型静压平面导轨，其特征在于：所述上部压板（3）的施力部（32）底面对应金属丝（6）开设有第一定位长槽（33），所述上压块（5）顶面上对应金属丝（6）开设有第二定位长槽（51），第一定位长槽（33）和第二定位长槽（51）的槽深之和小于金属丝（6）的径向尺寸，所述金属丝（6）上部嵌于第一定位长槽（33）中，而下部嵌于第二定位长槽（51）中。
3.根据权利要求1所述自调节型静压平面导轨，其特征在于：所述金属丝（6）截面为圆形。
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