CN101581338A - 液压伺服控制节流装置 - Google Patents
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Abstract
一种液压伺服控制节流装置，包括轴承1、主轴2、油箱15、液压泵14、单向阀13、过滤器12、溢流阀16、蓄能器17、轴承润滑油管A4、润滑油管B7及液压伺服控制装置，微机8通过电压放大器A9和电压放大器B10与液压伺服阀A11和液压伺服阀B21连接，液压伺服阀A11和液压伺服阀B21的出油口与轴承1的内孔表面各油腔相连通，本发明实现了静压轴承节流方式由固定节流或可变节流向按需可控节流的转化，大大提升轴承的运行性能、提高轴承的油膜刚性和动态稳定性、提高轴承的使用寿命。
Description
技术领域：
本发明属于机械设备液压控制装置，特别涉及一种用于高速、精密机械设备主轴系统静压轴承的液压伺服控制节流装置。
背景技术：
静压轴承采用节流器调节轴承各静压油腔压力，以获得承载能力，它对轴承的油膜刚性、承载能力及工作稳定性具有极其重要的作用。从节流机理来看，节流器分为固定和可变节流器两大类。常用的固定节流器有毛细管、小孔节流器等，固定节流器的节流液阻不随外载荷变化而发生变化，它是通过改变油膜间隙来调节各油腔的压力，因此其油膜刚性差，抗扰动能力弱，所支承的主轴系统回转精度差，不适合高速、精密机械设备主轴系统的运行工况；常见的可变节流器有滑阀反馈节流器、薄膜反馈节流器等，它是在轴承进油路上设置滑阀或薄膜来调节各油腔的压力，能获得较高的油膜刚性和高的主轴回转精度，但滑阀反馈节流器工作稳定性差、动态响应速度慢、超调量大，薄膜反馈节流器存在着薄膜过薄时稳定性差，薄膜过厚时，动态响应速度慢，抗扰动能力差等问题，限制其在高速、精密机械设备主轴系统上的运用。
此外，采用固定或可变节流装置的静压轴承在制造、装配过程中的各种误差对轴承所支承的旋转主轴系统的回转精度影响非常大，很难达到高精度主轴系统回转的要求。
上述问题是现有静压轴承节流装置无法解决的技术难题，也是高速、精密机械设备主轴系统研发的技术瓶颈之一。
发明内容：
本发明的目的就是为了克服上述现有技术的不足而设计的一种用于高速、精密机械设备主轴系统静压轴承用的液压伺服控制节流装置。
本发明所涉及的用于高速、精密设备主轴系统静压轴承的液压伺服控制节流装置，包括轴承1、主轴2及液压供油系统，轴承1的内孔表面开设有上油腔3、前油腔6、下油腔19、后油腔24，上油腔3、前油腔6通过轴承润滑油管A4、润滑油管B7与液压伺服阀A11、液压伺服阀B21的出口端相连接，下油腔19、后油腔24通过轴承润滑油管A4、润滑油管B7与毛细管A18、毛细管B20相连通。
微机8通过主轴2上的位置传感器5与主轴2连接，同时微机8通过电压放大器A9和电压放大器B10与液压伺服阀A11和液压伺服阀B21连接，液压伺服阀A11和液压伺服阀B21的出油口与轴承1的内孔表面各油腔相连通。
上油腔3、前油腔6、下油腔19及后油腔24通过由油箱15、液压泵14、单向阀13、过滤器12、溢流阀16、蓄能器17组成的静压供油系统实现油液的供给。
本发明的优点是：实现了静压轴承节流方式由固定节流或可变节流向按需可控节流的转化，开发了一种新型的节流装置，它能大大提升轴承的运行性能、提高轴承的油膜刚性和动态稳定性、提高轴承的使用寿命、能均化传统轴承在制造、装配过程中的各种误差，减少其对静压轴承所支承的旋转主轴系统回转精度的影响，使静压轴承所支承的主轴系统具有较高的回转精度，从而适应高速、精密机械设备主轴系统的需要。
本发明可以避免在使用固定节流方式时轴承油膜刚性差，导致轴承所支承的主轴转子系统回转精度低的现象以及在使用可变节流方式时轴承动态动态性能差的现象，同时在不需要很高的制造、装配精度的情况下能使轴承所支承的主轴系统达到高的控制精度和良好的动态性能。
附图说明
图1为本发明的结构原理示意图；
图2为图1中主轴2与轴承1的轴向布局结构示意图；
其中1-轴承；2-主轴；3-上油腔；4、润滑油管A；7-润滑油管B；5-位置传感器；6-前油腔；8-微机；9、电压放大器A；10-电压放大器B；11-伺服阀A；12-过滤器；13-单向阀；14-液压泵；15-油箱；16-溢流阀；17-蓄能器；18、毛细管A；19-下油腔；20-毛细管B；21-伺服阀B；22-油箱；23-轴向回油槽；24-后油腔。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进一步说明如下：
液压伺服控制节流装置包括轴承1、主轴2及液压供油系统，轴承1在主轴2圆柱表面开设有上油腔3、前油腔6、下油腔19及后油腔24，其特征在于上油腔3、前油腔6通过轴承润滑管油管A4与液压伺服控制系统中伺服阀B21、伺服阀A11出口端相连接，静压油腔下油腔19、后油腔24通过轴承润滑油管A4、润滑油管B7与毛细管A18、毛细管B20相连通。
上述静压供油系统由油箱15、液压泵14、单向阀13、过滤器12、溢流阀16、蓄能器17等组成。液压泵从油箱中吸油，采用过滤器12进行过滤，由溢流阀调定系统的供油压力。
上述液压伺服控制系统包括有微机8、位置传感器5、电压放大器9与10、液压伺服阀A11与伺服阀B21、润滑油管A4、润滑油管B7。
上述液压伺服控制系统的供油压力、润滑油品种及牌号需要根据机械设备的运行工况选择。
上述液压伺服控制装置的工作原理是：上油腔3、前油腔6、下油腔19及后油腔24通过由油箱15、液压泵14、单向阀13、过滤器12、溢流阀16、蓄能器17组成的静压供油系统实现油液的供给。通过微机8设置主轴2平衡位置的电压信号，并与主轴2的位置传感器5传回的主轴位置电压信号进行比较，将比较后的差值电压信号经过电压放大器A9、电压放大器B10将电压信号放大后送入伺服阀A11、伺服阀B21，控制伺服阀的阀心产生位移，从而调整伺服阀出口端的油液压力，伺服阀B21、伺服阀A11出口端的压力通过润滑油管A4、伺服阀B7与轴承的上油腔3、前油腔6相连通，改变了上油腔3、前油腔6的压力分布，使主轴2的受力状况发生变化，主轴2的轴心向预设的平衡位置靠拢，只要主轴2轴心没有到达预设的平衡位置，由位置传感器5传回的电压信号将与预设的微机8初始电压信号有误差，各油腔压力将会变化，一直到这种误差为零时，主轴2的轴心到达平衡位置。
Claims (1)
1、一种液压伺服控制节流装置，包括轴承1、主轴2、油箱15、液压泵14、单向阀13、过滤器12、溢流阀16、蓄能器17、轴承润滑油管A4、润滑油管B7及液压伺服控制装置，其特征是：轴承1的内孔表面开设有上油腔3、前油腔6、下油腔19、后油腔24，上油腔3、前油腔6通过轴承润滑油管A4、润滑油管B7与液压伺服阀A11、液压伺服阀B21的出口端相连接，下油腔19、后油腔24通过轴承润滑油管A4、润滑油管B7与毛细管A18、毛细管B20相连通，液压伺服控制装置包括微机8、位置传感器5、电压放大器A9、电压放大器B10、液压伺服阀A11、液压伺服阀B21毛细管A18、毛细管B20，液压伺服阀A11和液压伺服微机8通过主轴2上的位置传感器5与主轴2连接，同时微机8通过电压放大器A9和电压放大器B10与液压伺服阀A11和液压伺服阀B21连接，液压伺服阀A11和液压伺服阀B21的出油口与轴承1的内孔表面各油腔相连通，上油腔3、前油腔6、下油腔19及后油腔24通过由油箱15、液压泵14、单向阀13、过滤器12、溢流阀16、蓄能器17组成的静压供油系统实现油液的供给。
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