CN102086905A - 高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法 - Google Patents

高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及液压悬浮方法技术领域，特别涉及高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其包括有以下步骤：A、根据承载重量预先计算好所需的支承液压腔面积；B、在工作运行滑动体的运动表面形成相应面积的支承液压腔；C、将工作运行滑动体置于支撑承载体上，使支承液压腔与支撑承载体的支撑表面接触组合成开合式支承液压腔；D、向支承液压腔持续输入高压液体，液体在高速流入开合式支承液压腔后产生液体膨胀对抗作用，使工作运行滑动体与支撑承载体膨胀托开分离形成间隙产生排泄，将工作运行滑动体支撑悬浮，实现相对运动面零摩擦零损伤，从而使工作运行滑动体在承载重负荷高速工作运动中能保证长久的高精度和使用寿命。

Description

高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法
技术领域：
本发明涉及液压悬浮方法技术领域，特别涉及高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，主要应用于机械运动滑行结构，如机床导轨、轴承等。
背景技术：
目前机械运动系统中，经常都需要利用滑行、旋转方法来完成机械运动，一般的方法是工作运行滑动体与支撑承载体接触并滑动，可利用润滑油实现润滑滑动，但是这种接触式滑动方法中，工作运行滑动体与支撑承载体磨损严重，无法保障精度和使用寿命，不能够承受重载。例如机械运动系统中的导轨滑行系统大部分采取的方式是在导轨上开油槽、或小尺寸面积的低压的油道及储油油腔，依靠极小的压力与极小流量来在承载和滑动的两导轨结合表面的间隙里产生油膜，让油膜实现冷却润滑滑动，此种结构称之为静压方法。此种静压方法存在以下缺陷：
1、其在低载低速工作运行滑动时是可行的，但在重载负荷高速运行时，因油膜的粘稠度是有限的，在重载或高速滑行时，油膜在负荷的挤压搓揉下其分子结构会瞬间碳化裂变升温，造成油的分子结构改变、发黑、稀释化学变质，无法形成有效的油膜来实现承载负荷的高速运动抗衡；
2、在高速及负荷重载滑行的运动中，由于油的浓度和流量在高速滑行中会产生油膜来不及形成等现象，极易造成滑动导轨的运行不平稳和产生上下导轨面之间的相互摩擦损伤，并在导轨的摩擦损伤中无法保障精度和使用寿命；
3、摩擦损伤会产生粉尘残渣，使油在发黑变质稠化，冷却后极易生成油垢结团，造成油路堵塞等现实缺陷。
其它的机械运动系统也都存在上述缺陷，如何减小相对运动体之间的磨损、延长使用寿命、提高承受重载能力是当今机械行业急需解决的问题。
发明内容：
本发明的目的在于针对现有技术的不足而提供一种利用高压液体压力膨胀产生液体压强支撑悬浮实现重载高速运行、精度高、使用寿命长的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，它包括有以下步骤：
A、根据承载重量预先计算好所需的支承液压腔面积；
B、在工作运行滑动体的运动表面形成相应面积的支承液压腔；
C、将工作运行滑动体置于支撑承载体上，使工作运行滑动体上的支承液压腔与支撑承载体的支撑表面接触组合成开合式支承液压腔；
D、向支承液压腔持续输入高压液体形成压力膨胀，令工作运行滑动体与支撑承载体分离托开形成间隙产生排泄，将工作运行滑动体支撑悬浮，向工作运行滑动体施加前进或后退的力就可以使工作运行滑动体悬浮滑动。
所述工作运行滑动体上支承液压腔与相应的运动表面的面积比例为1/4～7/8。
步骤B中所述支承液压腔以倾斜方式和/或水平方式对称分布在工作运行滑动体的运动表面。
所述工作运行滑动体的底部设有运动轨道，运动轨道的两侧对称设有两个角度面，两个角度面上分布有面积相等的支承液压腔。
所述角度面与水平面之间的角度为45～135度。
所述工作运行滑动体底部设有与水平面平行的底平面，底平面上分布有支承液压腔。
所述工作运行滑动体的运动轨道为∨型结构或∧型槽结构。
所述工作运行滑动体的运动轨道为梯形结构或倒梯形结构，运动轨道的底部设有与水平面平行的底平面，底平面上分布有支承液压腔。
步骤D中通过可调节流量的自动变量供油系统向支承液压腔持续输入高压油，并保持足够的流量。
本发明有益效果为：本发明包括有以下步骤：A、根据承载重量预先计算好所需的支承液压腔面积；B、在工作运行滑动体的运动表面形成相应面积的支承液压腔；C、将工作运行滑动体置于支撑承载体上，使工作运行滑动体上的支承液压腔与支撑承载体的支撑表面接触组合成开合式支承液压腔；D、向支承液压腔持续输入高压液体，液体在高速流入开合式支承液压腔后产生液体膨胀对抗作用，将工作运行滑动体与支撑承载体膨胀托开分离形成间隙，形成的间隙会使支承液压腔的液体产生排泄，排泄的液体将工作运行滑动体支撑悬浮，在供油系统不断供油的条件下，支撑悬空排泄可一直保持不变，即称之为液体压强支撑悬浮方法，在工作运行滑动体的工作台面上承放的工作物重量大小不受影响，当液体压强支撑悬浮力达到要求后就可运行，不会发生摩擦损伤，从而使工作运行滑动体在承载重负荷高速工作运动中能保证长久的高精度和使用寿命，并且油不会变质，高压会自动清理油路堵塞，本发明方法的实现比传统静压运动方法更容易，且可靠性更高，充分降低了重载方面的制作难度，提高了工作运行速度，可广泛应用于各种类型的重载高低速、高速运行的机床导轨、轴承等之中。
附图说明：
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明第二实施方式的结构示意图；
图3是本发明第三实施方式的结构示意图；
图4是本发明第四实施方式的结构示意图；
图5是本发明第五实施方式的结构示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本发明作进一步的说明，见图1，高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，它包括有以下步骤：
1、根据承载重量预先计算好所需的支承液压腔3面积；
2、在工作运行滑动体1的运动表面形成相应面积的支承液压腔3，支承液压腔3可以以倾斜方式和/或水平方式对称分布在工作运行滑动体1的运动表面；
3、将工作运行滑动体1置于支撑承载体2上，使工作运行滑动体1上的支承液压腔3与支撑承载体2的支撑表面接触组合成开合式支承液压腔3；
4、通过可调节流量的自动变量供油系统4向支承液压腔3持续输入高压油，并保持足够的流量，液体在高速流入开合式支承液压腔3后产生液体膨胀对抗作用，将工作运行滑动体1与支撑承载体2膨胀托开分离形成间隙，形成的间隙会使支承液压腔3的液体产生排泄，排泄的液体将工作运行滑动体1支撑悬浮，向工作运行滑动体1施加前进或后退的力就可以使工作运行滑动体1悬浮滑动。
其中，工作运行滑动体1上在与支撑承载体2结合接触的运动表面开设多个高压支承液压腔3，多个支承液压腔3以左右对称的方式分布在工作运行滑动体1底部，工作运行滑动体1上每个支承液压腔3分别与支撑承载体2接触结合形成开合式支承液压腔3结构。支承液压腔3尺寸即支撑受力面积，支承液压腔3与相对应运动表面(即该支承液压腔3所在运动表面)的面积比例为1/4～7/8，如可以是1/4、2/5、3/6、5/6、7/8等，保证通入液体时有足够的压力。供油系统4可以是变量油泵，也可为可调节大、中、小不同压力档的定量供油系统，供油系统4利用油作为液体介质可以起到更好的润滑作用，也可以是水或其它液体作为液体介质。支承液压腔3通过管路与供油系统4连通，进油口安置保压阀，供油系统4利用油泵加压流入支承液压腔3提供高压油，供油系统4的高压液体在支承液压腔3中形成压力膨胀，致使工作运行滑动体1与支撑承载体2分离托开产生液体支撑悬浮排泄。
工作运行滑动体1底部设有运动轨道6，运动轨道6的两侧对称设有两个角度面8，两个角度面8上对称或不对称分布有面积相等的大面积倾斜式支承液压腔3，并且工作运行滑动体1底部设有与水平面平行的底平面9，底平面9上对称开设有2个面积相等的大面积水平式支承液压腔3，确保工作运行滑动体1重载运行时在上下左右各向平稳无跳动导向，防止发生偏移，精度高。角度面8和底平面9均为工作运行滑动体1的运动表面，倾斜角度式支承液压腔3对应的角度面8与水平面之间的角度为45～135度，如可以是45度、60度、110度、120度、145度等，在本实施方式中角度为110度。工作运行滑动体1的底平面9及两侧角度面8低于支撑承载体2的上端面。
本发明是将工作运行滑动体1计算好需要的最大承重值后，在运动轨道6的角度面8和底平面9上加工好液体支承液压腔3，放置于加工完好的支撑承载体2上，经自动变量供油系统4直接连通至各支承液压腔3，供油系统4运转后，各支承液压腔3当即产生压强支撑悬浮，工作运行滑动体1的运动平稳度高，高速运行中的可靠性高，及往复运动的精度高。利用本发明方法的系统已在每天24小时的高载高速运行环境中经历了5年的工作验证，它的可靠性极高，精度5年保持一丝不变。
本发明的工作原理为：支承液压腔3通过供油系统4供油施压，并保持足够的流量，油在高速流入开合式支承液压腔3后产生液体膨胀对抗作用，将工作运行滑动体1与支撑承载体2膨胀托开形成间隙，形成的间隙会使支承液压腔3的液体产生排泄，排泄的液体将工作运行滑动体1支撑悬浮，在供油系统4不断供油的条件下，支撑悬空排泄可一直保持不变，即称之为液体压强支撑悬浮方法，在工作运行滑动体1的工作台面上承放的工作物重量大小不受影响，当工作运行滑动体1载荷大小变化时，它可自动改变排泄变量，以适应被加工件重量的不同，保证有足够的液体压强支撑悬浮力。当工作运行滑动体1的压强支撑悬浮力达到要求后，压力继电器接通，启动传动系统，驱动工作运行滑动体1作往复运动工作，实现了液体压强支撑悬浮技术的完整方案，从而使机床工作运行滑动体1在承载重负荷高速工作运动中能保证长久的高精度和使用寿命，并且油不会变质，防止油路堵塞，本发明的制造生产比传统静压系统更容易，且可靠性更高，充分降低了重载方面的制作难度，提高了工作运行速度，可广泛应用于各种类型的重载高及低速、机床导轨、轴承之中，如龙门数控镗铣床、落地镗铣床、大中型平面磨床、重型外圆磨床、扎辊磨床等。
作为本发明的第二实施方式，见图2所示，与上述实施方式不同的是，工作运行滑动体1的运动轨道6为∨型轨道，∨型轨道的两侧角度面8上对称分布有支承液压腔3，角度面8与水平面之间的角度为135度。
作为本发明的第三实施方式，见图3所示，与上述实施方式不同的是，工作运行滑动体1的运动轨道6为∧型槽轨道，每个∧型槽轨道的两侧角度面8上对称或不对称分布有支承液压腔3，角度面8与水平面之间的角度为45度。
作为本发明的第四实施方式，见图4所示，与上述实施方式不同的是，工作运行滑动体1的运动轨道6为等腰梯形结构，梯形结构的底部设有与水平面平行的底平面9，每个梯形结构的两侧角度面8及底平面9上对称或不对称分布有支承液压腔3，角度面8与水平面之间的角度为60度。
作为本发明的第五实施方式，见图5所示，与上述实施方式不同的是，工作运行滑动体1的运动轨道6为等腰的倒梯形结构，倒梯形结构的底部设有与水平面平行的底平面9，每个倒梯形结构的两侧角度面8及底平面9上对称或不对称分布有支承液压腔3，角度面8与水平面之间的角度为110度。
以上所述仅是本发明的较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (9)

1.高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于，它包括有以下步骤：
A、根据承载重量预先计算好所需的支承液压腔面积；
B、在工作运行滑动体的运动表面形成相应面积的支承液压腔；
C、将工作运行滑动体置于支撑承载体上，使工作运行滑动体上的支承液压腔与支撑承载体的支撑表面接触组合成开合式支承液压腔；
D、向支承液压腔持续输入高压液体形成压力膨胀，令工作运行滑动体与支撑承载体分离托开形成间隙产生排泄，将工作运行滑动体支撑悬浮。
2.根据权利要求1所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：所述工作运行滑动体上支承液压腔与相应的运动表面的面积比例为1/4～7/8。
3.根据权利要求1所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：步骤B中所述支承液压腔以倾斜方式和/或水平方式对称分布在工作运行滑动体的运动表面。
4.根据权利要求1所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：所述工作运行滑动体的底部设有运动轨道，运动轨道的两侧对称设有两个角度面，两个角度面上分布有面积相等的支承液压腔。
5.根据权利要求4所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：所述角度面与水平面之间的角度为45～135度。
6.根据权利要求4所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：所述工作运行滑动体底部设有与水平面平行的底平面，底平面上分布有支承液压腔。
7.根据权利要求4所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：所述工作运行滑动体的运动轨道为∨型结构或∧型槽结构。
8.根据权利要求4所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：所述工作运行滑动体的运动轨道为梯形结构或倒梯形结构，运动轨道的底部设有与水平面平行的底平面，底平面上分布有支承液压腔。
9.根据权利要求1-8任意一项所述的高承载机械运动液体压强支撑悬浮方法，其特征在于：步骤D中通过可调节流量的自动变量供油系统向支承液压腔持续输入高压油，并保持足够的流量。
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