CN104454765B - 一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法 - Google Patents

一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法 Download PDF

Info

Publication number
CN104454765B
CN104454765B CN201410845092.3A CN201410845092A CN104454765B CN 104454765 B CN104454765 B CN 104454765B CN 201410845092 A CN201410845092 A CN 201410845092A CN 104454765 B CN104454765 B CN 104454765B
Authority
CN
China
Prior art keywords
oil
lubricating pad
piston rod
pressure
cylinder
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201410845092.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104454765A (zh
Inventor
黄庆学
马丽楠
安高成
张其生
曹一兵
宁轩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiyuan University of Science and Technology
Original Assignee
Taiyuan University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Taiyuan University of Science and Technology filed Critical Taiyuan University of Science and Technology
Priority to CN201410845092.3A priority Critical patent/CN104454765B/zh
Publication of CN104454765A publication Critical patent/CN104454765A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104454765B publication Critical patent/CN104454765B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
    • F15B15/14—Characterised by the construction of the motor unit of the straight-cylinder type
    • F15B15/1423—Component parts; Constructional details

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

本发明提供一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法，卧式伺服油缸包括缸体、缸盖和活塞杆，其中在缸盖的导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫，活塞杆下侧油垫为支撑油垫，活塞杆上侧油垫为支反力油垫；在每个油垫的中心进油口之前的液压回路中各连接一阻尼器；由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压力保持不变。采用本发明设计的伺服油缸在整个工作过程中，始终使活塞杆和活塞与导向套和缸体之间保持一定的间隙，形成油膜润滑，减小活塞杆与导向套，活塞与缸体的摩擦，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了伺服卧式油缸的可靠性和寿命。

Description

一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法
技术领域
本发明属于伺服液压领域，具体涉及一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法，适用于高低速、高频、重载、承受径向力等恶劣工况下的大型冶金设备等行业。
背景技术
伺服油缸是液压伺服系统的执行元件，以实现高精度、高响应控制。伺服油缸的性能好坏直接影响着系统的控制精度以及动静态品质，因而伺服油缸的设计需要具有优良的导向性能、低摩擦、无外漏、无爬行、无滞涩、小惯量、高响应、长寿命等优点，才能更好地满足伺服系统静态精度、动态品质的要求。一般油缸的受力状态属于理想的二力杆状态，活塞杆只承受轴向力，没有径向力。实际应用中由于安装、负载力特性或其他原因会导致在活塞杆上有一定的径向力存在，使得活塞杆与导向套、活塞与缸筒存在偏摩，严重影响伺服缸的输出特性和可靠性。减小甚至克服径向力对伺服缸特性和寿命可靠性的影响，是伺服系统和伺服油缸的重要设计及控制方式设计的主要内容。
发明内容
本发明提供一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法，卧式伺服油缸包括缸体、缸盖和活塞杆，在缸盖的导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫，其中活塞杆下侧油垫为支撑油垫，活塞杆上侧油垫为支反力油垫；在每个油垫的中心进油口之前的液压回路中各连接一阻尼器；由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压力保持不变。
供油系统由油箱、液压泵、溢流阀以及过滤器组成,液压泵的出油口分别接溢流阀和过滤器，液压泵所供油的输出压力Ps由溢流阀设定并保持不变。
其中，支撑油垫和支反力油垫均由油腔、中心进油口、封油边和回油槽组成，在支撑油垫和支反力油垫的油腔中各连接有一压力传感器。
其中，液压泵输出恒定压力Ps的油液，经阻尼器进入油垫内，此时油腔内油压为P，油液经油垫的封油边流出，通过回油槽流回油箱,此过程中活塞杆下侧的支撑油垫油腔内由于油压P的作用形成一定的支撑力，且该支撑力的大小会随着支撑油垫的封油边与活塞杆的间隙h的变化高度而自动调整，此过程中活塞杆上侧的支反力油垫也随所述间隙h的变化调整压力，使活塞杆悬浮于导向套与缸体内，最终达到自适应。
其中，所述上下不对称的油垫为一对或多对。
本发明通过支撑油垫和支反力油垫的应用，通过由独立的供油系统向各油垫提供压力保持不变的压力油，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了伺服卧式油缸的可靠性和寿命。
附图说明
图1：本发明抗偏载卧式伺服油缸结构示意图；
图2：本发明液压支撑油垫工作原理示意图；
图3：本发明油缸结构中支撑油垫与活塞杆关系图；
图4：本发明油缸的活塞杆受力图。
附图标记说明：
1-油缸；2-缸体；
3-缸盖；4-活塞杆；
51-支反力油垫油腔；52-支反力油垫中心进油口；
53-支反力油垫封油边；54-支反力油垫回油槽；
55-支反力油垫油膜；
61-支撑油垫油腔；62-支撑油垫中心进油口；
63-支撑油垫封油边；64-支撑油垫回油槽：
65-支撑油垫油膜：
7-阻尼器；8-压力传感器；
91-油箱；92-液压泵；
93-溢流阀；94-过滤器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行具体描述。
如图1所示，本发明的卧式伺服油缸1包括缸体2、缸盖3和活塞杆4，在缸盖4的导向套上沿轴线方向设置一对或多对上下不对称的油垫其中活塞杆4下侧油垫为支撑油垫，支撑油垫由油腔61、中心进油口62、封油边63、回油槽64组成。活塞杆4上侧油垫为支反力油垫，支反力油垫由油腔51、中心进油口52、封油边53、回油槽54组成。并由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油。供油系统由油箱91、液压泵92、溢流阀93以及过滤器94组成，液压泵92的出油口分别接溢流阀93和过滤器94，液压泵92供油，液压泵92输出压力Ps由溢流阀93设定并保持不变。在支撑油垫油腔61和支反力油垫油腔51中各连接有一压力传感器8，并在支撑油垫油腔61和支反力油垫油腔51的中心进油口62、52之前的液压回路中各连接一阻尼器7。
由于上下设置的支反力油垫和支撑油垫不对称，在油垫内通入压力油后，上下油垫便形成力偶，此力偶用于平衡外负载及活塞自重等造成的径向力。由于在油垫进口处设置了固定阻尼器7，在油腔内形成压力场用于支承外载荷，依靠阻尼器7的调压作用，使油腔压力随载荷的变化而自动调节，从而保持油腔压力与载荷平衡，能够适应工作过程中径向力的变化。
按照图2和图3所示的结构，液压泵92输出恒定压力Ps的油液，经阻尼器7进入支撑油垫内，此时油腔61内油压为P，油液经支撑油垫的封油边64流出，通过回油槽63流回油箱。在此过程中，活塞杆4下侧的支撑油垫油腔61内由于油压P的作用形成一定的支撑力，且该支撑力的大小会随着油膜65间隙h的变化高度而自动调整，此过程中活塞杆4上侧的支反力油垫5也随h的变化调整压力，使活塞杆4悬浮于导向套与缸体2内，最终达到自适应。
图4示出了本发明抗偏载卧式伺服油缸的压力示意图。
在油缸1工作时，由外负载形成的附加径向力FL会导致活塞杆4前端绕质心O发生向下偏转，使得支撑油垫和支反力油垫的封油边与活塞杆4的间隙h发生变化，进而影响到各油垫的油腔中的压力大小，如图4所示：
力平衡式：F1=FL+F2+G
力矩平衡式：FL*L1=F1*L2+F2*L3+G*L4
在图4中，当径向力FL增大，由于质心O的存在，支撑油垫和支反力油垫的封油边与活塞杆4的间隙均减小。由于系统是定压供油，在阻尼器7和封油边共同作用下，使油腔有个憋压的过程，导致活塞杆4上下油垫的油腔压力均增大，形成更大的反作用力偶，此增大后的力偶与外负载形成的力偶相抵消，从而达到平衡外负载的目的。随着工作过程中活塞杆的运动变化，外负载形成的径向力也会发生变化，进而导致活塞杆与封油边间隙做出相应的变化，上下油垫中油腔的压力就会做出相应的调整，使活塞杆在导向套内实现自适应对中的平衡效果。
在整个工作过程中，由活塞和活塞杆的自身重力、外负载力形成的不平衡的力偶，在一定的范围内，均可通过活塞杆与封油边之间间隙变化所导致上下油垫的油腔中压力变化而形成的力偶进行自适应调节，始终使活塞杆和活塞与导向套和缸体之间保持一定的间隙，形成油膜润滑，减小活塞杆与导向套，活塞与缸体的摩擦，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了伺服卧式油缸的可靠性和寿命。

Claims (4)

1.一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法，卧式伺服油缸包括缸体(2)、缸盖(3)和活塞杆(4)，其特征在于：
在缸盖(3)的导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫，其中活塞杆(4)下侧油垫为支撑油垫，活塞杆(4)上侧油垫为支反力油垫，支撑油垫和支反力油垫均由油腔（51、61）、中心进油口（52、62）、封油边（53、63）和回油槽（54、64）组成，在支撑油垫和支反力油垫的油腔（51、61）中各连接有一压力传感器（8）；
在每个油垫的中心进油口（52、62）之前的液压回路中各连接一阻尼器(7)；
由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统输出恒定压力Ps的油液，经阻尼器（7）进入油垫内，此时油腔内油压为P，油液经油垫的封油边（53、63）流出，通过回油槽（54、64）流回油箱,此过程中活塞杆（4）下侧的支撑油垫油腔内由于油压P的作用形成一定的支撑力，且该支撑力的大小会随着支撑油垫的封油边与活塞杆的间隙h的变化高度而自动调整，此过程中活塞杆（4）上侧的支反力油垫也随所述间隙h的变化调整压力，使活塞杆（4）悬浮于导向套与缸体（2）内，最终达到自适应。
2.根据权利要求1所述的设计方法，其特征在于：供油系统由油箱（91）、液压泵（92）、溢流阀（93）以及过滤器（94）组成,液压泵（92）的出油口分别接溢流阀（93）和过滤器（94），液压泵（92）所供油的输出压力Ps由溢流阀（93）设定并保持不变。
3.根据权利要求1或2所述的设计方法，其特征在于：所述上下不对称的油垫为一对。
4.根据权利要求1或2所述的设计方法，其特征在于：所述上下不对称的油垫为多对。
CN201410845092.3A 2014-12-31 2014-12-31 一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法 Active CN104454765B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410845092.3A CN104454765B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410845092.3A CN104454765B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104454765A CN104454765A (zh) 2015-03-25
CN104454765B true CN104454765B (zh) 2016-04-06

Family

ID=52901340

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410845092.3A Active CN104454765B (zh) 2014-12-31 2014-12-31 一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN104454765B (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110219858B (zh) * 2019-06-28 2021-03-16 太原科技大学 一种用于八油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统
CN110259739A (zh) * 2019-06-28 2019-09-20 太原科技大学 一种用于六油垫静压支承液压缸试验台的液压控制系统
CN115156972B (zh) * 2022-07-18 2024-01-26 青岛科技大学 一种静压支撑宏微双驱动进给系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102536947A (zh) * 2010-04-16 2012-07-04 昆山市创新科技检测仪器有限公司 等静压悬浮缸
CN102734255A (zh) * 2011-04-08 2012-10-17 中集车辆（集团）有限公司 活塞油缸及具有该活塞油缸的混凝土泵
CN102900723A (zh) * 2012-11-16 2013-01-30 江阴市洪腾机械有限公司 一种前缓冲式液压缸
CN103174699A (zh) * 2013-02-28 2013-06-26 韶关市伟光液压油缸有限公司 一种伺服液压油缸
CN203081896U (zh) * 2013-02-28 2013-07-24 韶关市伟光液压油缸有限公司 一种伺服液压油缸
JP5352278B2 (ja) * 2009-02-25 2013-11-27 Ｃｋｄ株式会社 リニアアクチュエータ

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5352278B2 (ja) * 2009-02-25 2013-11-27 Ｃｋｄ株式会社 リニアアクチュエータ
CN102536947A (zh) * 2010-04-16 2012-07-04 昆山市创新科技检测仪器有限公司 等静压悬浮缸
CN102734255A (zh) * 2011-04-08 2012-10-17 中集车辆（集团）有限公司 活塞油缸及具有该活塞油缸的混凝土泵
CN102900723A (zh) * 2012-11-16 2013-01-30 江阴市洪腾机械有限公司 一种前缓冲式液压缸
CN103174699A (zh) * 2013-02-28 2013-06-26 韶关市伟光液压油缸有限公司 一种伺服液压油缸
CN203081896U (zh) * 2013-02-28 2013-07-24 韶关市伟光液压油缸有限公司 一种伺服液压油缸

Also Published As

Publication number Publication date
CN104454765A (zh) 2015-03-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104454765B (zh) 一种定压供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法
CN104094013B (zh) 缓冲器
CN101832307A (zh) 一种无摩擦平衡油缸
CN103032510B (zh) 拉伸型磁流变缓冲器
CN104632755B (zh) 一种抗偏载的重载伺服液压缸
CN102748422B (zh) 行程敏感阻尼可调减振器
CN103104566B (zh) 插装式平衡阀
CN110307206A (zh) 一种低内泄漏抗偏载液压缸系统
CN104500498B (zh) 一种变压力供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法
CN103511385A (zh) 高频加载伺服振动液压缸
US8371424B2 (en) Yaw damper with pump
CN104265822B (zh) 汽车用阻尼可调式减震器
CN104500499B (zh) 一种复合自适应抗偏载卧式伺服油缸设计方法
CN110273869B (zh) 自适应变间隙密封超高压水增压器
CN203051274U (zh) 平衡阀
CN205877053U (zh) 一种双向液压缓冲器
CN105201942A (zh) 平衡阀及汽车起重机
CN103939517A (zh) 抗冲击磁流变缓冲器的抗过冲击的方法
CN104196802A (zh) 变量式控制阀
US11325439B2 (en) Height-adjustable spring arrangement for a vehicle
CN204961594U (zh) 基于乳化液泵曲轴的液体静压轴承支撑结构
CN205064435U (zh) 一种柱塞式液压缸
TWI824158B (zh) 保持恒定液膜間隙的靜液壓控制器
CN208605315U (zh) 一种超高压三缸往复泵
CN105927521A (zh) 水平井专用抽油泵

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant