CN100373059C - 静压支撑导向液压缸 - Google Patents

Abstract

一种静压支撑导向液压缸，包含活塞杆(1)、缸套(2)、前压盖(3)、缸筒(4)，其特征在于：缸套(2)与活塞杆之间构成静压油腔(5)和封油面(9)，油腔(5)沿径向等分布置，等分的油腔个数大于等于4个，油腔(5)沿轴向的排数大于等于2排；毛细管(6)一端与油腔(5)和/或封油面(9)连通，另一端与供油系统的油泵连通；缸套(2)上布有与供油系统的油箱相通的周向通道(7)和沟通毛细管(6-2)和油腔(5)的径向通道(8)，周向通道(7)和封油面(9)相连通，油腔(5)和封油面(9)相连通。取消传统密封圈导向，借助静压支撑油膜来实现活塞杆与缸套导向，消除摩擦，提高导向精度，实现高频往复运动，且寿命长。

Description

静压支撑导向液压缸

技术领域

该技术广泛应用于液压驱动用液压缸、伺服缸及其类似执行元件使用场所。由于其寿命长，尤其适合在环境恶劣、更换不便的冶金行业中应用。

背景技术

国内外液压缸、伺服缸等普遍采用的导向多数为密封圈，只是不断地改进密封材质及加工、处理方法来提高寿命，基本能够满足使用要求。采用材质及工艺精良的优质密封圈，在通常情况下，寿命也能达到较长，但在高速往复运动情况下，如80Hz频率下往复运动，就很难满足高频、高作业率、无金属接触的使用要求，密封圈导向会出现磨损、发热，直至损坏的现象，而采用静压支撑油膜导向却能很好解决此问题。将缸内传统密封圈导向改用静压支撑油膜导向替代，使得导向更为平稳、无磨损、无发热，实现高频往复运动、长寿的效果。静压支撑油膜是利用成熟静压轴承原理，结合液压缸的工作实际条件，只需保持供给油压与油腔油压保持最佳比值引入压力油便可轻松实现，目前未见国内有相关报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种静压支撑导向液压缸，取消传统密封圈导向，借助静压支撑油膜来实现活塞杆与缸套导向，消除摩擦，提高导向精度，实现高频往复运动，且寿命长。

本发明的技术方案：一种静压支撑导向液压缸，包含活塞杆1、缸套2、前压盖3、缸筒4，其特征在于：缸套2与活塞杆之间构成静压油腔5和封油面9，油腔5沿径向等分布置，等分的油腔个数大于等于4个，油腔5沿轴向的排数大于等于2排；毛细管6-2一端与油腔5和/或封油面9连通，另一端与供油系统的油管连通；缸套2上布有与供油系统的油箱相通的周向通道7和沟通毛细管6-2和油腔5的径向通道8，周向通道7和封油面9相连通，油腔5和封油面9相连通。

如上所述的静压支撑导向液压缸，其特征在于：油腔5沿径向偶数等分布置。

如上所述的静压支撑导向液压缸，其特征在于：油腔5沿径向4等分布置，沿轴向的排数为2排。

如上所述的静压支撑导向液压缸，其特征在于：油腔5沿径向对称等面积分布。

本发明用静压支撑导向油膜替代密封圈导向、提高导向精度且适应高频运动的液压缸。静压支撑导向液压缸是借用成熟的静压轴承原理，移植于液压缸活塞杆与缸套导向，实现缸套与活塞杆之间构成静压油腔5，分两排沿圆周均布的多个油腔5的凹陷部分、回油的周向通道7和供油的径向通道8均集成在缸套内，结构紧凑，多个静压油腔5的压力方便观测，随时掌握节流比及油腔压力变化；运用理论计算确定半径间隙(如5和9)与毛细管6-2内径及长度等参数，保证静压支撑具有足够的刚性；采用毛细管节流方式，结构简单，制造方便且不受温度变化影响；加工工艺性好，易于实现；静压支撑油膜具有一定的刚性，抵抗作用于活塞杆上径向力，刚性大小由计算确定；保证满足使用要求。

本发明的油腔采用偶数的对称，理由是方便加工与检测，因为压力油引出，需要测量，奇数就不很方便，偶数会方便，偶数的4对称转180就能测量另一侧。但理论上只要均匀分布就行，因为作用力可以进行分解，由油腔所在油膜来承担(相对应两油腔压力差)

油腔沿轴向至少用二排是因为，希望活塞杆能两点以上支撑，保证水平，否则一点支撑会歪；两点支撑放置在一端是为方便保证加工精度，其实也可放置在两侧，也就是双出杆方式

本发明与现有技术相比具有的优点、特点和积极效果：本装置的技术特点是用成孰的静压轴承原理，用静压支撑导向油膜取代密封圈导向，消除传统活塞杆与缸体之间存在摩擦发热，影响液压缸寿命，尤其是不能满足高频往复运动使用条件的不足，能够达到80Hz高频往复运动的要求；而且节约购置密封圈所需费用；更换周期长，提高作业率；适合高频运动。

附图说明

图1，是本发明实施例的缸体结构示意图。其中，活塞杆1、缸套2、前压盖3、缸筒4、油腔5。

图2，是图1的外形图。

图3，是图1的立体图。

图4，是图1中的缸套图。其中，螺塞6-1、毛细管6-2、周向通道7、径向通道8。

图5，是图4的立体图。

图6，是图1中的活塞杆图。

图7，是图6的立体图。

图8，是图1的工作原理示意图。其中，封油面9。

具体实施方式

以下结合附图和实施例对本发明做进一步的详细描述。

本发明的实施例参见图1～图8。本发明的工作原理就是具有一定压力的油液，从供油系统出来，经过毛细管6-2节流，流入缸套2的油腔5内，形成静压力，将活塞杆1浮起来，由于各油腔5对称等面积分布，活塞杆1被浮在中心位置上(忽略活塞杆1自重)。油液经活塞杆1与缸套2之间的间隙(即油腔5和封油面9处)，从径向和轴向封油面流出，回到油箱，形成油液的循环。当活塞杆1受任意方向径向载荷F后，相对的油腔5就会出现压力差，这个压力差与径向载荷F平衡，活塞杆1并在一个新的位置固定下来，产生了活塞杆1的径向承载能力。活塞杆1和缸套2之间被静压油膜隔离，活塞杆1作轴向运动时无金属摩擦和磨损。

本发明的工作过程：具有一定压力的油液，经过供油系统(包括油箱和油泵)，经过毛细管6-2节流，再进入相应的油腔5，然后各油腔5内的油液，经过封油面9，从各周向通道7流出，回到油箱。当油液进入油腔5后，在缸套2的和活塞杆1间形成了封油面9，活塞杆1被浮起，活塞杆1中心和缸套2中心重合(忽略活塞杆1自重)。这时活塞杆1和缸套2各个方向的半径间隙相等，当活塞杆1受到外部径向载荷时，活塞杆1便有位移产生，半径间隙在一个方向上增大，油液阻力减小，油腔5压力减小。半径间隙在相对的另一方向上减小，油液阻力增大，油腔5压力增大，这样便产生压力差，来反抗外部径向载荷。如果参数选择合理，活塞杆1可以有较小的位移，静压支撑便得到较大的刚性。

在充好油压力后，油腔5是静止的，但供油系统需要不断少许供油补充泄漏来保证油腔5压力，活塞杆2动，而油腔5不动。

图1展示的就是利用上述原理实现缸体与活塞杆之间静压支撑的示例，应用上述原理，对双出活塞杆油缸等同样适用。

Claims (4)

1.一种静压支撑导向液压缸，包含活塞杆(1)、缸套(2)、前压盖(3)、缸筒(4)，其特征在于：缸套(2)与活塞杆之间构成静压油腔(5)和封油面(9)，油腔(5)沿径向等分布置，等分的油腔个数大于等于4个，油腔(5)沿轴向的排数大于等于2排；毛细管(6)一端与油腔(5)和/或封油面(9)连通，另一端与供油系统的油泵连通；缸套(2)上布有与供油系统的油箱相通的周向通道(7)和沟通毛细管(6-2)和油腔(5)的径向通道(8)，周向通道(7)和封油面(9)相连通，油腔(5)和封油面(9)相连通。

2.如权利要求1所述的静压支撑导向液压缸，其特征在于：油腔(5)沿径向偶数等分布置。

3.如权利要求2所述的静压支撑导向液压缸，其特征在于：油腔(5)沿径向4等分布置，沿轴向的排数为2排。

4.如权利要求1或2或3所述的静压支撑导向液压缸，其特征在于：油腔(5)沿径向对称等面积分布。

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