CN100458390C - 液压微调器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种液压微调器，属于液压系统的一个辅助装置，它由手轮连接谐波减速机输入轴，谐波减速机输出轴连接齿轮副的主动齿轮，从动齿轮中间固装旋转螺母，旋转螺母内插装调节杆，调节杆中部为螺纹结构，与旋转螺母螺纹配合，调节杆下部为光杆，插入壳体腔内，调节杆与壳体之间设有密封圈；调节杆上部装在上罩内，壳体固装在下板上，谐波减速机通过安装座装于上板上，齿轮副安装在上、下板之间；上、下板由支柱和螺杆固接。本发明的优点是：结构新颖独特，简单实用；只需在增压阀与液压缸之间的管路上加装本发明，就能达到液压加载高精度、高稳定性的目的，适用于叠加式力标准机，测力系统及它的校准装置，称重系统的校准装置。

Description

液压微调器

技术领域

本发明涉及一种液压微调器，属于液压系统的一个辅助装置，但它有别于通用液压元件，主要用于叠加式力标准机，测力系统及它的校准装置，称重系统的校准装置。也可属于计量领域的力学范畴。

背景技术

通过对液压缸介质增压，使活塞产生作用力，向给定物体施加载荷的液压加载方式得到广泛应用。液压加载无级可调，施加载荷平稳无冲击，载荷范围宽，装置体积小、重量轻，对于计量测力技术有非常重要的实用意义。但计量测力技术要求力值精度高(如0.03％～0.01％或更高)，并且要求力值稳定。液压加载虽然可以施加任意一个力值，但载荷加上后不能保持稳定，力值很快就要发生变化，甚至保持零点几秒这样短时间的高稳定度(0.03％以上)都很难做到。这对液压加载在测力技术上应用是一个很大的障碍，解决液压加载稳定问题是它在高精度测力技术上应用的前提条件。

液压加载不稳定的原因，一般都认为是液压系统泄漏造成的。但只从密封上采取措施并不能解决问题。通过实验观察和理论分析，认为在现代密封技术已达到相当高的水平情况下，液压加载不稳定不是泄漏引起的，而是液压介质本身性能引起的，即性能参数变化引起的。具体地说：加载时，随着介质压强升高，它的温度也要升高；加载停止，关闭阀门，液压缸内介质温度高于外界温度，要向外界放热，使它的温度下降。随着介质温度降低，它的体积要发生收缩，而此时介质是在一个封闭系统内，系统容积是不变的。而液压介质始终要充满整个容积，这时它的体积不会变小，而是产生实质上的膨胀。继而带来自身压强的降低，引起活塞输出力的不断下降。卸载情况正好相反，载荷卸到某一值时停止卸载，缸内介质温度低于外界温度，要向外界吸热，介质体积发生膨胀。由于容积不变，则出现实质上的压缩。压强升高，活塞输出力上升。这就是液压加载不稳定的原因。它是液压介质本身性能决定的，解决的办法不是通过改变介质的性质来消除热效应，而是顺应液压介质性能特点采取补偿措施，目前补偿办法有流量补偿和外部补偿等，但效果不理想。因此，探索一种新的补偿办法来解决液压加载稳定性是急待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于容积补偿法的液压微调器，来解决液压加载稳定性问题并使它在高精度测力技术上得以应用，它是装在增压阀(进口阀)至液压缸缸体之间的管路上，阀后管路、液压微调器内腔与液压缸的压力腔共同组成一个密封腔体，用液压微调器中的调节杆的升降来改变腔内的容积，以补偿介质体积的变化，从而实现液压加载的稳定。由于液体压缩率很小，其体积压缩系数：一般液压油为5～7×10^-10m²/N。很小容积变化可引起较大的压强变化，因此，采用本发明液压微调器对容积做微小的改变，就能取得满意的调节效果。

本发明的目的是由以下技术方案实现的，它包括壳体、调节杆、密封圈、谐波减速机、齿轮副、旋转螺母、上罩、上板、下板和手轮，手轮与谐波减速机输入轴相连，谐波减速机输出轴与齿轮副的主动齿轮相连，主动齿轮与从动齿轮啮合，从动齿轮中间固装旋转螺母，旋转螺母内插装调节杆，调节杆中部为螺纹结构，与旋转螺母螺纹配合，调节杆下部为光杆，插入壳体腔内，调节杆与壳体之间设有密封圈，用于密封；调节杆上部装在上罩内，上罩固装在上板上，壳体固装在下板上，谐波减速机通过安装座装于上板上，齿轮副通过径向轴承安装在上、下板之间，上、下板由支柱和螺杆固接。

壳体下端设一进口，其中部侧面设一出口，使用时分别与加载阀和液压缸相连，这样，加载阀至液压缸间就形成一个密闭系统。工作时转动手轮，通过谐波减速机带动齿轮副转动，旋转螺母随着旋转，带动调节杆升降，从而改变壳体内容积，实施体积补偿。

上罩内装有导向键，导向键与调节杆键槽配合，防止调节杆升降过程中出现转动，使之只作上下直线运动。

在旋转螺母的两端装有推力轴承，以承受调节杆在介质压力下产生的轴向力；调节杆与壳体之间所设的密封圈为两道斯特密封圈。

上、下板与支柱之间用螺母固定；上、下板与螺杆之间用螺母固定。

壳体用螺钉固定在下板上；上罩用螺栓固定在上板上。

手轮与谐波减速机输入轴用键连接；谐波减速机输出轴与主动齿轮用键连接；用键和挡圈将旋转螺母固装在从动齿轮中间；上罩与导向键之间用螺钉固定；安装座用螺钉固定在上板上。

推力轴承和径向轴承之间用轴套隔开。

螺钉、螺栓下面均垫有弹簧垫圈。

为适应不同载荷的加载需要，研制出了不同规格的液压微调器。按调节杆的直径不同，分别为的微调器。施加的载荷大，缸体直径大，所需调节量大，用大直径的。所加载荷小，用小直径的。

微调器的工作压强为0～26MPa，用于最大载荷为100T～3000T的加载。调节量为所加载荷的1％，调节精度为所加最大载荷的0.001％。加载稳定性达到每30秒(或更长时间)0.002％F.S.。

设计原理：

因为微调器的工作压强较高，调节杆直径相对来说较大，工作腔内介质压强对杆产生较大轴向力，转动扭矩大。而且，调节杆直径较大，同一转动角度产生的容积变化大。为了细微调节和易于操作，采用了手轮通过谐波减速机转动齿轮副，进而带动调节杆升降的机构，使操作省力且调节性能好。

为保证好的操作性能和调节性能，微调器技术参数按以下范围选取：

手轮直径：

谐波减速机速比：i＝40～250，齿轮副速比：1～2，调节杆螺纹螺距S＝4～8，调节杆截面积与液压缸活塞面积的面积比：A＝100～500。

按手轮最小转角为2°计，各参数需满足下面关系式：

$\frac{S}{180\mathrm{iA}}=(2~6)\×{10}^{-6}\mathrm{mm}$

本发明的关键技术特点是：通过谐波减速机的高减速比，调节杆与液压缸大面积比，实现了精细调节；通过谐波减速机和齿轮副实现了精确传动；采用低摩擦的斯特封防止调节杆运动时产生爬行；采用斯特封和锥面对球面的硬密封防止了泄漏。

本发明的优点是：

1、结构新颖独特，简单实用。

2、不用改动液压缸，只需在增压阀与液压缸之间的管路上加装本发明液压微调器，就能达到容积补偿的目的。

3、能达到液压加载的高精度、高稳定性，适用于叠加式力标准机，测力系统及它的校准装置，称重系统的校准装置。

附图说明

图1为液压微调器结构示意图；

图2为图1的左视图；

图3为液压微调器应用原理图。

图中：1.壳体、2.调节杆、3.密封圈、4.螺母、5.推力轴承、6.轴套、7.下板、8.径向轴承、9.支柱、10.从动齿轮、11.进口、12.出口、13.键、14.挡圈、15.旋转螺母、16.上板、17.螺钉、18.导向键、19.上罩、20.键、21.手轮、22.谐波减速机、23.安装座、24.键、25.主动齿轮、26.螺钉、27.螺栓、28.螺母、29.螺杆、30.螺钉、31.泵站、32.加载阀、33.卸载阀、34.液压缸、35.液压微调器。

具体实施方式

图1、图2所示为本发明液压微调器的实施例，手轮21连接谐波减速机22输入轴，谐波减速机22输出轴连接齿轮副的主动齿轮25，主动齿轮25与从动齿轮10啮合，从动齿轮10中间固装旋转螺母15，旋转螺母15内插装调节杆2，调节杆2中部为螺纹结构，与旋转螺母15螺纹配合，调节杆2下部为光杆，插入壳体1腔内，调节杆2与壳体1之间设有密封圈3，本实施例中，密封圈3为两道斯特密封圈；调节杆2上部装在上罩19内，上罩19固装在上板16上，壳体1固装在下板7上，谐波减速机22通过安装座23装于上板16上，齿轮副通过径向轴承8安装在上板16和下板7之间，上板16和下板7由支柱9和螺杆29固接。

壳体1下端设一进口11，其中部侧面设一出口12，使用时分别与加载阀32和液压缸34相连，这样，加载阀32至液压缸34间就形成一个密闭系统。工作时转动手轮21，通过谐波减速机22带动齿轮副转动，旋转螺母15随着旋转，带动调节杆2升降，从而改变壳体1内容积，实施体积补偿。

上罩19内装有导向键18，导向键18与调节杆2键槽配合，防止调节杆2升降过程中出现转动，使之只作上下直线运动；

在旋转螺母15的两端装有推力轴承5，以承受调节杆2在介质压力下产生的轴向力；调节杆2与壳体1之间采用两道斯特密封圈密封，密封采用两道以保证密封的可靠性，密封件用美国SHAMBAN公司的斯特密封圈，该密封件性能可靠且摩擦小，可有效防止爬行。

上板16、下板7与支柱9之间用螺母4固定；上板16、下板7与螺杆29之间用螺母28固定。

壳体1用螺钉30固定在下板7上；上罩19用螺栓27固定在上板16上。

手轮21与谐波减速机22输入轴用键20连接；谐波减速机22输出轴与主动齿轮25用键24连接；用键13和挡圈14将旋转螺母15固装在从动齿轮10中间；上罩19与导向键18之间用螺钉17固定；安装座23用螺钉26固定在上板15上。

推力轴承5和径向轴承8之间用轴套6隔开。

螺钉、螺栓下面均垫有弹簧垫圈。

使用原理：如图3所示，液压微调器使用时安装在加载阀32至液压缸34之间的管路上，其进口与加载阀32(进口阀)连接，出口与液压缸34的压力腔连接，出口在上是为了排净腔内气体。进、出口接头采用锥面对球面的硬密封连接，可保证不发生泄漏。本发明液压微调器为手动部件，具体使用时由加载阀32向液压缸34增压加载，加到预定值的99％以上时，关闭加载阀32，再用液压微调器精确加到所需力值。以后，根据力值变化进行调节，使力值保持稳定，调节通过转动手动轮来解决，转动方向，角度大小，速度快慢，都由人根据力值变化趋势来确定。

Claims (6)

1、一种液压微调器，其特征在于：它包括壳体(1)、调节杆(2)、密封圈(3)、谐波减速机(22)、齿轮副、旋转螺母(15)、上罩(19)、上板(16)、下板(7)和手轮(21)，手轮(21)与谐波减速机(22)输入轴相连，谐波减速机(22)输出轴与齿轮副的主动齿轮(25)相连，主动齿轮(25)与从动齿轮(10)啮合，从动齿轮(10)中间固装旋转螺母(15)，旋转螺母(15)内插装调节杆(2)，调节杆(2)中部为螺纹结构，与旋转螺母(15)螺纹配合，调节杆(2)下部为光杆，插入壳体(1)腔内，调节杆(2)与壳体(1)之间设有密封圈(3)，调节杆(2)上部装在上罩(19)内，上罩(19)固装在上板(16)上，壳体(1)固装在下板(7)上，谐波减速机(22)通过安装座(23)装于上板(16)上，齿轮副通过径向轴承(8)安装在上板(16)和下板(7)之间，上板(16)、下板(7)之间由支柱(9)和螺杆(29)固接；壳体(1)下端设一进口(11)，其中部侧面设一出口(12)。

2、如权利要求1所述的液压微调器，其特征在于：手轮直径为

谐波减速机速比为i＝40～250，齿轮副速比为1～2，调节杆螺纹螺距S＝4～8，调节杆截面积与液压缸活塞面积的面积比为A＝100～500；

各参数需满足下面关系式：

$\frac{S}{180\mathrm{iA}}=(2~6)\×{10}^{-6}\mathrm{mm}.$

3、如权利要求1所述的液压微调器，其特征在于：上罩(19)内装有导向键(18)，导向键(18)与调节杆(2)键槽配合。

4、如权利要求1所述的液压微调器，其特征在于：在旋转螺母(15)的两端装有推力轴承(5)。

5、如权利要求1所述的液压微调器，其特征在于：调节杆(2)与壳体(1)之间所设的密封圈(3)为两道斯特密封圈。

6、如权利要求1所述的液压微调器，其特征在于：用键(13)和挡圈(14)将旋转螺母(15)固装在从动齿轮(10)中间。

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