[發明專利]一種變壓力供油式抗偏載臥式伺服油缸設計方法

有效

• 申請號: 201410845041.0
• 申請日: 2014-12-31
• 公開（公告）號: CN104500498A
• 公開（公告）日: 2015-04-08
• 發明（設計）人: 黃慶學;安高成;馬麗楠;張其生;王君
• 申請（專利權）人: 太原科技大學
• 主分類號: F15B15/20
• 分類號: F15B15/20;F15B21/04
• 代理公司: 北京五月天專利商標代理有限公司11294
• 代理人: 李永聯

技術領域

本發明屬于伺服液壓領域，具體涉及一種變壓力供油式抗偏載臥式伺服油缸設計方法，適用于高低速、高頻、重載、承受徑向力等惡劣工況下的大型冶金設備等行業。

背景技術

伺服油缸是液壓伺服系統的執行元件，以實現高精度、高響應控制。伺服油缸的性能好壞直接影響著系統的控制精度以及動靜態品質，因而伺服油缸的設計需要具有優良的導向性能、低摩擦、無外漏、無爬行、無滯澀、小慣量、高響應、長壽命等優點，才能更好地滿足伺服系統靜態精度、動態品質的要求。一般油缸的受力狀態屬于理想的二力桿狀態，活塞桿只承受軸向力，沒有徑向力。實際應用中由于安裝、負載力特性或其他原因會導致在活塞桿上有一定的徑向力存在，使得活塞桿與導向套、活塞與缸筒存在偏摩，嚴重影響伺服缸的輸出特性和可靠性。減小甚至克服徑向力對伺服缸特性和壽命可靠性的影響，是伺服系統和伺服油缸的重要設計及控制方式設計的主要內容。

發明內容

本發明提供一種變壓力供油式抗偏載臥式伺服油缸設計方法，所述臥式伺服油缸包括缸體和活塞桿，在油缸導向套上沿軸線方向設置上下不對稱的油墊，其中活塞桿下側油墊為支撐油墊，活塞桿上側油墊為支反力油墊；由獨立的供油系統向各油墊同時通入壓力油，供油系統提供的壓力油的壓力由比例溢流閥控制。

其中，供油系統由油箱、液壓泵、比例溢流閥以及過濾器組成,?液壓泵的出油口分別接比例溢流閥和過濾器。

其中，油墊由油腔、中心進油孔、封油邊和回油槽組成，在支撐油墊和支反力油墊的油腔中各連接有一位移傳感器。

其中，液壓泵輸出的壓力油通過油墊中心孔進入油墊內，由位移傳感器檢測活塞桿的位置進而控制比例溢流閥的給定壓力，此時油腔內油壓為P，油液經油墊的封油邊流出，通過回油槽流回油箱，此過程中活塞桿下側的支撐油墊油腔內由于油壓P的作用形成一定的支撐力，且該支撐力的大小會隨著間隙h的變化高度而自動調整，此過程中活塞桿上側的支反力油墊也隨間隙h的變化調整壓力，使活塞桿懸浮于導向套與缸體內，最終達到自適應。

其中，所述上下不對稱的油墊為一對或多對。

本發明通過支撐油墊和支反力油墊的應用，通過由獨立的供油系統向各油墊提供壓力油，增大了系統的承載能力及抗偏載能力，大大延長了臥式伺服油缸的可靠性和壽命。

附圖說明

圖1：本發明變壓力供油式抗偏載臥式伺服油缸結構示意圖；

?圖2：本發明變壓力供油式抗偏載臥式伺服油缸的活塞桿受力圖。

附圖標記說明：

1-活塞桿；???????????????????2-缸體；

3-傳感器；???????????????????4-支反力回油槽；

5-支反力油墊；????????????6-過濾器；

7-液壓泵；???????????????????8-油箱；

9-比例溢流閥；????????????10-支撐油墊；

11-支撐回油槽。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明進行具體描述。

如圖1所示，本發明的臥式伺服油缸包括缸體2和活塞桿1，在油缸導向套上沿軸線方向設置一對或多對上下不對稱的油墊，其中活塞桿1下側油墊為支撐油墊10，支撐油墊10由油腔、中心進油孔、封油邊和支撐回油槽11組成?；钊麠U1上側油墊為支反力油墊5，支反力油墊5由油腔、中心進油孔、封油邊、支反力回油槽4組成。并由獨立的供油系統向各油墊同時通入壓力油。供油系統包括油箱8、液壓泵7、比例溢流閥9以及過濾器6,?液壓泵7的出油口分別接比例溢流閥9和過濾器6，液壓泵7供油，液壓泵7輸出壓力Ps由比例溢流閥9控制。在支撐油墊10和支反力油墊5中各連接有一位移傳感器3，用于監測活塞桿的位置并形成比例溢流閥的輸入控制指令?。

由于上下設置的支反力油墊5和支撐油墊10不對稱，在油墊內通入壓力油后，上下油墊便形成力偶，此力偶用于平衡外負載及活塞桿自重等造成的徑向力。

按照圖1所示的結構，液壓泵7輸出壓力Ps的油液供給各油墊，壓力油通過油墊中心孔進入油墊內，此時油腔內油壓為P，壓力油經油墊的封油邊流出，通過回油槽流回油箱8。在此過程中，活塞桿1下側的支撐油墊10油腔內由于油壓P的作用形成一定的支撐力，且該支撐力的大小會隨著油膜間隙h的變化高度而自動調整，此過程中活塞桿1上側的支反力油墊5也隨間隙h的變化調整壓力，使活塞桿1懸浮于導向套與缸體2內，最終達到自適應。

圖2示出了本發明抗偏載臥式伺服油缸的壓力示意圖。