CN102814697B - 一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，包括定滑轮、定滑轮座、动滑轮、油缸和蓄能器组件，两个定滑轮安装固定在机床主体的上端，定滑轮座上并排安装有两个定滑轮，油缸竖直安装在机床的立柱内，油缸的上端连接有动滑轮安装座，动滑轮安装座中上下分别安装有上动滑轮和下动滑轮，动滑轮上的钢丝绳往上绕过布置在机床立柱顶上的定滑轮后通过连接件与机床主轴箱顶端相连，油缸一侧的机床主体上安装有蓄能器组件，蓄能器组件通过油管与油缸的上端相连，油缸的下端通过关节轴承座与机床立柱固定连接。本发明结构简单，采用滑轮结构，缩短了油缸的长度，加入了蓄能器组件有效降低了油压的波动。

Description

一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构

技术领域

本发明涉及机床的辅助机构领域，特别是涉及一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构。

背景技术

随着汽车、航空航天、造船、军工、通用机械等行业的飞速发展，落地式镗铣床应用越来越广泛，其加工的工件尺寸越来越大，工作行程越来越长。目前，落地式镗铣床常用的主轴箱组件平衡系统通常采用重锤平衡的结构，以减小主轴箱组件上下移动时的惯性和冲击，但该结构存在着重量重，结构庞大，惯性大，从导致动态响应差，如果采用油缸平衡系统可以解决重锤平衡的弊端，作到结构紧凑、惯性小、动态响应好，但是落地式镗铣床主轴箱Y向行程一般在3～5米,这就要求油缸活塞的行程也可以满足，而细长型的油缸不论是制造精度、活塞杆的稳定性，还是安装空间都存在一定的困难。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，结构简单，采用滑轮结构，缩短了油缸的长度，加入了蓄能器组件有效降低了油压的波动。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，包括定滑轮、定滑轮座、动滑轮、油缸和蓄能器组件，所述的两个定滑轮座安装固定在机床立柱的上端，所述的定滑轮座上并排安装有两个定滑轮，所述的油缸竖直安装在机床立柱的内部，所述的油缸的上端连接有动滑轮安装座，所述的动滑轮安装座中上下分别安装有上动滑轮和下动滑轮，所述的上动滑轮和下动滑轮的外侧分别绕有2根钢丝绳，所述的上动滑轮上的钢丝绳往上绕过布置在机床立柱顶上左边两个定滑轮后通过连接件与机床主轴箱左侧顶端相连，所述的下动滑轮上的钢丝绳往上绕过布置在机床立柱顶上右边两个定滑轮后通过连接件与机床主轴箱右侧顶端相连，所述的油缸一侧的机床立柱上安装有蓄能器组件，所述的蓄能器组件通过油管与油缸的上端相连，所述的油缸的下端通过关节轴承座与机床立柱固定连接。

所述的蓄能器组件包括储气瓶、蓄能器和安装架，所述的蓄能器竖直安装在安装架内部中间位置，所述的蓄能器的两侧均匀并排地安装有若干个储气瓶，所述的蓄能器和储气瓶的上端都通过气管相互联通，所述的安装架的外壁上安装有气压传感器和油压传感器，所述的气压传感器通过管线与连接蓄能器和储气瓶的气管相连接，所述的油压传感器通过管线与连接蓄能器和油缸的油管相连接，所述的蓄能器的下端连接有出油口，所述的出油口通过油管与油缸的上端相连，所述的其中一个储气瓶的下端连接有氮气充气口。

所述的关节轴承座包括通轴、关节轴承和底座，所述的底座安装固定在机床主体的下端，所述的底座的上侧中间开有缺口，所述的缺口中安装有油缸连接块，所述的通轴从底座的侧面穿过底座和油缸连接块，所述的通轴的中间外侧安装有关节轴承，所述的关节轴承通过其外侧的关节轴承外环与油缸连接块相连接，所述的关节轴承外环左侧与油缸连接块之间安装固定有端盖，所述的关节轴承左侧的通轴的外侧安装有轴套。

所述的蓄能器组件的下端布置有安全截止阀组，所述的安全截止阀组与蓄能器下端的进油口相连，所述的安全截止阀组的下端布置有高压定量液压泵。

所述的油缸的长度与主轴箱的工作行程相配。

所述的储气瓶的容积大小和数量与主轴箱工作全行程所需要的油液容积和平衡力相配。

采用油缸与蓄能器组的封闭回路，使油缸活塞在上下运动过程中,油液进出蓄能器,并能通过控制蓄能器气体的体积和压力的变化,有效控制油液的压力波动范围在5%以下，蓄能器及储气瓶的容积和数量的计算公式如下：

油缸行程在中间位置时平均压力P0=F/A，F为平衡力，A为油缸的有效面积；

最大油压Pmax=P0*(1+e/2)，e为平衡力的波动，e≤5%；

最大平衡力Fmax=Pmax*A；

最小油压Pmin=P0*(1-e/2)；

最小平衡力Fmin=Pmin*A；

油缸的行程L为主轴箱工作行程的一半；

蓄能器及储气瓶的有效容积Q=A*L;

全行程蓄能器气体的变化量⊿V=Q*K;

蓄能器所需总容积V=⊿V/e。

有益效果

本发明涉及一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，结构简单，具有以下优点：（1）采用油缸平衡系统以解决重锤平衡的弊端，作到结构紧凑、惯性小、动态响应好；（2）采用滑轮结构使油缸行程减半，油缸推力增大一倍；（3）在油缸下端连接处采用了销轴和关节轴承的固定方式，使油缸在任意方向都具有一定角度的偏摆，避免了油缸爬行、密封件损坏、平衡系统抖动等问题；（4）采用油缸与蓄能器组件的封闭回路，使油缸活塞在上下运动过程中,油液进出囊式蓄能器,并能通过控制蓄能器气体的体积和压力的变化,有效控制油液的压力波动范围在5%以下；（5）对油缸和蓄能器组件的油压、气压的压力设有压力继电器监控单元，当油压低于要求的使用范围，系统会自动启动液压站供油泵，补充油液以提高压力，当油压高于使用范围，系统会报警提示进行泄压。

附图说明

图1是本发明的工作结构原理图；

图2是本发明的主视结构图；

图3是本发明的侧视结构图；

图4是本发明的蓄能器组件的结构示意图；

图5是本发明的关节轴承座的结构示意图；

图6是本发明的滑轮与主轴箱连接传动原理图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

如图1-6所示，本发明的实施方式涉及一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，包括定滑轮1、定滑轮座5、动滑轮、油缸3和蓄能器组件4，所述的两个定滑轮座5安装固定在机床主体的上端，所述的定滑轮座5上并排安装有两个定滑轮1，所述的油缸3竖直安装在机床立柱内，所述的油缸3的上端连接有动滑轮安装座8，所述的动滑轮安装座8中上下分别安装有上动滑轮2和下动滑轮10，所述的上动滑轮2和下动滑轮10的外侧分别绕有2根钢丝绳7，所述的上动滑轮2上的钢丝绳7往上绕过布置在机床立柱顶上左边两个定滑轮1后通过连接件6与机床主轴箱11左侧顶端相连，所述的下动滑轮10上的钢丝绳7往上绕过布置在机床主体顶上右边两个定滑轮5后通过连接件6与机床主轴箱11右侧顶端相连，所述的油缸3一侧的机床主体上安装有蓄能器组件4，所述的蓄能器组件4通过油管与油缸3的上端相连，所述的油缸3的下端通过关节轴承座9与机床主体固定连接。

所述的蓄能器组件4包括储气瓶41、蓄能器44和安装架42，所述的蓄能器44竖直安装在安装架42内部中间位置，所述的蓄能器44的两侧均匀并排地安装有若干个储气瓶41，所述的蓄能器44和储气瓶41的上端都通过气管相互联通，所述的安装架42的外壁上安装有气压传感器43和油压传感器49，所述的气压传感器43通过信号线与连接蓄能器44和储气瓶41的气管相连接，所述的油压传感器49通过管线与连接蓄能器44和油缸3的油管相连接，所述的蓄能器44的下端连接有出油口48，所述的出油口48通过油管与油缸3的上端相连，所述的其中一个储气瓶41的下端连接有氮气充气口45。

所述的关节轴承座9包括通轴96、关节轴承91和底座95，所述的底座95安装固定在机床主体的下端，所述的底座95的上侧中间开有缺口，所述的缺口中安装有油缸连接块90，所述的通轴96从底座95的侧面穿过底座95和油缸连接块90，所述的通轴96的中间外侧安装有关节轴承91，所述的关节轴承91通过其外侧的过渡套94与油缸连接块90相连接，所述的过渡套94侧左侧与油缸连接块90之间安装固定有端盖92，所述的关节轴承91左侧的通轴96的外侧安装有轴套93。

所述的蓄能器组件4的下端布置有安全截止阀组46，所述的安全截止阀组46与蓄能器44下端的进油口相连，所述的安全截止阀组46的下端布置有高压定量液压泵47。

实施例1

主轴箱组件的重量11ton;主轴箱快移速度12m/min;主轴箱行程3000mm;平衡力的波动e=3%。平衡力F=2*11=22（ton）,油缸有效面积A=106（cm^2）。

油缸行程在中间位置时平均压力是

P0=F/A=22000/106=207.5(bar)；

最大油压Pmax=P0*(1+e/2)=207.5*(1+0.03/2)=210.6(bar)；

最大平衡力Fmax=Pmax*A=210.6*106=22.32TON；

最小油压Pmin=P0*(1-e/2)=207.5*(1-0.03/2)=204.4bar；

最小平衡力Fmin=Pmin*A=204.4*106=21.67TON；

油缸的行程=3000/2=1500mm；

有效容积Q=106*150=15900(cm^3)=15.9L；

全行程蓄能器气体的变化量⊿V=Q*K=17.5L;(K=1.1)；

蓄能器所需总容积V=⊿V/e=583L;(设e=0.03)；

故选用100L蓄能器1件和100L气瓶5件。

活塞快移速度12/2=6m/min,通过油液和气体的流量和流速计算，确定油缸进油口通径≥23mm，管道通径≥16mm，故选用通径为25mm的油管和通径为20mm气体管道。

Claims (6)

1.一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，包括定滑轮(1)、定滑轮座(5)、动滑轮、油缸(3)和蓄能器组件(4)，其特征在于，两个定滑轮座(5)安装固定在机床立柱的上端，所述的定滑轮座(5)上并排安装有两个定滑轮(1)，所述的油缸(3)竖直安装在机床立柱的内部，所述的油缸(3)的上端连接有动滑轮安装座(8)，所述的动滑轮安装座(8)中上下分别安装有上动滑轮(2)和下动滑轮(10)，所述的上动滑轮(2)和下动滑轮(10)的外侧分别绕有2根钢丝绳(7)，所述的上动滑轮(2)上的钢丝绳(7)往上绕过布置在机床主体立柱顶上左边两个定滑轮(1)后通过连接件(6)与机床主轴箱(11)左侧顶端相连，所述的下动滑轮(10)上的钢丝绳(7)往上绕过布置在机床立柱顶上右边两个定滑轮(5)后通过连接件(6)与机床主轴箱(11)右侧顶端相连，所述的油缸(3)一侧的机床立柱上安装有蓄能器组件(4)，所述的蓄能器组件(4)通过油管与油缸(3)的上端相连，所述的油缸(3)的下端通过关节轴承座(9)与机床立柱固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，其特征在于：所述的蓄能器组件(4)包括储气瓶(41)、蓄能器(44)和安装架(42)，所述的蓄能器(44)竖直安装在安装架(42)内部中间位置，所述的蓄能器(44)的两侧均匀并排地安装有若干个储气瓶(41)，所述的蓄能器(44)和储气瓶(41)的上端都通过气管相互联通，所述的安装架(42)的外壁上安装有气压传感器(43)和油压传感器(49)，所述的气压传感器(43)通过管线与连接蓄能器(44)和储气瓶(41)的气管相连接，所述的油压传感器(49)通过管线与连接蓄能器(44)和油缸(3)的油管相连接，所述的蓄能器(44)的下端连接有出油口(48)，所述的出油口(48)通过油管与油缸(3)的上端相连，所述的其中一个储气瓶(41)的下端连接有氮气充气口(45)。

3.根据权利要求1所述的一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，其特征在于：所述的关节轴承座(9)包括通轴(96)、关节轴承(91)和底座(95)，所述的底座(95)安装固定在机床主体的下端，所述的底座(95)的上侧中间开有缺口，所述的缺口中安装有油缸连接块(90)，所述的通轴(96)从底座(95)的侧面穿过底座(95)和油缸连接块(90)，所述的通轴(96)的中间外侧安装有关节轴承(91)，所述的关节轴承(91)通过其外侧的关节轴承外环(94)与油缸连接块(90)相连接，所述的关节轴承外环(94)左侧与油缸连接块(90)之间安装固定有端盖(92)，所述的关节轴承(91)左侧的通轴(96)的外侧安装有轴套(93)。

4.根据权利要求1所述的一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，其特征在于：所述的蓄能器组件(4)的下端布置有安全截止阀组(46)，所述的安全截止阀组(46)与蓄能器(44)下端的进油口相连，所述的安全截止阀组(46)的下端布置有高压定量液压泵(47)。

5.根据权利要求1所述的一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，其特征在于：所述的油缸(3)的长度与主轴箱的工作行程相配。

6.根据权利要求2所述的一种落地式镗铣床主轴箱的液压平衡机构，其特征在于：所述的储气瓶(41)的容积大小和数量与主轴箱工作全行程所需要的油液容积和平衡力相配。