CN1120366A - 液压驱动系统 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及主要用于驱动重型工业设备的液压驱动系统，它具有多个带凸轮滚柱(30)的液压驱动的活塞单元(14)，它们设置成顶靠住一凸轮曲面部件(40)的波形凸轮轮廓(38)，这样凸轮滚柱(30)对着凸轮轮廓(38)的直线运动产生凸轮曲面部件(40)和活塞单元(14)间的相对驱动运动。本发明的特征是驱动系统由分离的凸轮曲面部件的装配组件(41)和分立的活塞单元(14)组件构成，所述凸轮曲面部件的组件(41)安装在待驱动的工作设备上，而活塞单元(14)安装在一固定机座(12)上，或者反过来也一样。

Description

液压驱动系统
本发明涉及一种液压驱动系统，它主要用于驱动大体积的重型工业设备，比如旋转碾磨机，锅炉，鼓轮，绞平及类似设备，或者线性运动的传送机，起重机，卷扬机及类似设备，该驱动系统具有多个带凸轮滚柱的液压驱动的活塞单元，它们配置成顶靠住凸轮曲面部件的波形凸轮轮廓，这样凸轮滚柱对着凸轮轮廓的直线运动产生一个凸轮曲面部件和活塞单元之间的相对传动。
已知的凸轮环型液压式旋转发动机具有一个轮毂状的液压缸固定外壳，其上有一些圆周上相间隔开沿径向定位的液压缸，液压缸内的凸轮滚柱支撑着活塞，通常在直径方向上成对工作的活塞和它们的径向导向的凸轮滚柱一起顶住一个环绕液压缸外壳的环形件的径向向内的波形的凸轮曲面。当活塞向外运动时，滚柱推压凸轮的曲面，借助于产生的切向力而使凸轮转动。这种液压发动机的特点是它可以在从静止直到最大的转数/分的整个转速范围内提供很高的恒定转矩。因此，这种类型的液压发动机具有良好的起动和低速运转性能，且不需要任何齿轮，同时，它的设计较紧凑，简单又易于使用，并且可以连续控制转速。
由于这些有利的特点，凸轮环型的液压发动机广泛应用于较重的工业设备的运转中，即绞车，带式运输机，碾磨机，干燥鼓及类似设备的发动机。
然而，对于驱动体积很大的设备，比如磨矿机，干燥炉，鼓式剥皮机及类似设备，目前的凸轮环型液压发动机仍然有某些局限性。
本发明的一个主要目的旨在提供一种根据上述凸轮曲面原理进行操作的液压驱动系统，它可以用来运转外部体积非常大的设备。
从最广泛的构思上来说，这一目的是根据本发明通过如下的方式而达到的，即该驱动系统由分立的凸轮曲面部件的组件和分立的活塞单元组件构成，所述凸轮曲面组件安装在待驱动的工作设备上，而活塞单元安装在一个固定机座上，或者将两者反过来也是一样。该原理的提出使得巨大设备的驱动系统可以由以成套组件形式提供的构件装配而成。
这样，这种旋转型液压发动机可以用于很大的工作设备，比如碾磨机或锅炉，具有曲线段形状的凸轮曲面部件的组件围绕设备的外周组装成一个环或至少环的一部分，其凸轮曲线段的凸轮轮廓径向朝外，而活塞单元沿径向位于组装的凸轮曲线段之外的圆形弧线安装在机座上。
根据本发明的液压驱动系统也可以用于工作设备的线性驱动，用来运输起重机，驱动输送机或者垂直驱动升降装置和千斤顶；这时凸轮曲面部件的组件成直线形而活塞单元沿平行于凸轮曲面部件的直线进行安装。
从原理上讲，对于本发明的液压驱动系统可以大到何种程度并没有一个上限。
下面参照附图，更加详细地描述本发明驱动系统的详情。这里，
图1是由本发明液压驱动系统驱动的绕一水平轴旋转的鼓的端视图，其中只示出鼓端驱动系统的右半部以及左半部的一部分；
图2示出比例放大的四个一组的分离的活塞单元；
图3是活塞单元之一和相应的凸轮曲面部件的截面图；
图4是在图1中两个凸轮曲面段连接处的沿VI—VI线的截面图。
图1示出根据本发明的液压驱动系统的一种可以设想的应用，也就是用于一个直径很大且具有水平纵向轴的圆柱形鼓10的旋转的驱动系统。鼓10可旋转安装在沿鼓的纵向上相隔开而设置的轴承(未示出)上。
在所示的实施例中，液压驱动系统包括一个U形的固定机座12，该机座包围着鼓10的圆周的一部分，具体而言即圆周的下半部分。需要指出的是，鼓及其驱动系统的左半部分(在图1中只局部地示出)与右半部分完全一样。如果需要，带有下述活塞组件的机座可以包围鼓10的整个圆周。
机座12支撑四组活塞组件，每组都有四个径向定位的活塞单元14。如图3所详细示出的，每个活塞单元14包括一主体16，其内有一圆柱孔18用以容纳液压驱动的活塞20。活塞20借助一个销22与一活塞杆24相连，活塞杆远离活塞20的一端围绕并支撑住一横向支承轴28的中间部分26。在中间部分26的一侧，支承轴28支承着一对轴承34上的凸轮滚柱30，和一对轴承36上的导向滚轮32。凸轮滚柱30顶靠着安装在鼓10外周上的环形凸轮曲面部件40的波形凸轮轮廓38而滚动，而导向滚轮32在径向的导向槽42中移动，导向槽开在主体16的一对平行且分开的、跨在凸轮曲面部件40上的侧支架44上。每个活塞单元14借助销钉46牢固地安装在机座12上，同时每组活塞组件的四个活塞单元14均借助螺钉48从两侧固定在一个扭矩缓冲臂50上。如图2中所示，扭矩缓冲臂50本身又通过螺栓52在其端部51处固定在机座12上。
图1中最清楚的示出，在鼓10的旋转驱动过程中与凸轮滚柱30相互作用的凸轮部件40由一些借助螺钉54固定在鼓10上的曲线形凸轮曲面段件41组成。凸轮段件41之间可以图4所示的方式进行连接，其中，一个楔状的末端部分56嵌入相邻的凸轮段件相对的末端部分上的一个相应的楔状空腔58内，对于凸轮滚柱30通过两个相邻凸轮段件41间的接口时的表面压力来说，这种连接可提供一个平稳的过渡。实施例中，每个凸轮段件41的波形凸轮轮廓38具有三个波峰，且曲面段件41之间的接口位于凸轮段件间的波谷部分。每个凸轮段件也可以由焊接在一起成环形的单个的叶形件构成。
根据本发明的液压驱动系统的操作原理对应于一种已知的，被称为“四活塞机”的操作原理，其含义是活塞的数目可被四整除，而凸轮凸起的数目可被三整除。在图1所示的实施例中，凸轮环40由九个凸轮曲面段件41组成，每个段件有三个凸轮凸起，即总共二十七个凸起，而活塞单元16的数量是四乘以四，即十六。活塞单元16以本来已知的设置方式与凸轮环40的凸轮曲面38相配合，这样，通过不同活塞单元14组件中活塞20和相应的凸轮滚柱30的同步的定相的行程，在活塞单元的流体压力与对凸轮环40所传递的扭矩之间或者在活塞单元的流体流量与鼓10的每分钟转数之间达到一种线性关系。
为了引导液压流体流到各个活塞单元14，每一对活塞单元14可以与一个阀60相联系，在所示的实例中，所述阀由一个与凸轮曲面轮廓38相接触的凸轮从动件62进行控制。图1中只显示了每组四个活塞单元14的一个阀60及凸轮从动件62。一个相应的阀(未显示)设置在机座12的另一边。这种阀的功能也可以建立在各活塞单元14中，或由电控阀来执行。
在图1至4中，根据本发明的驱动系统的实例形式是一个巨大的旋转鼓10，它具有相对于鼓心径向朝外的凸轮曲面部件40的凸轮轮廓38。但是，在本发明的范围内，可以设想出倒置的结构，即，活塞单元14安装在可转动的部分上而凸轮曲面部件安装在固定的机座部分。对于某些应用，同样可以设想使凸轮部件和活塞单元成为线形伸展的组件，例如，对于起重机、升降机、传送机及类似设备，活塞单元安装在运动的工作部分，而直线形的凸轮曲面段件安装在固定的支撑表面上，反之亦然。

Claims (10)

1.液压驱动系统，它主要用于驱动大体积的重型工业设备，比如旋转研磨机，锅炉、鼓轮、绞车及类似设备，或者线性运动的传送机、起重机、升降机及类似设备；该驱动系统具有多个带凸轮滚柱(30)的液压驱动的活塞单元(14)，它们设置成顶靠住凸轮曲面部件(40)的波形凸轮轮廓(38)，这样凸轮滚柱(30)对着凸轮轮廓(38)的线性运动产生一个凸轮曲面部件(40)和活塞单元(14)之间的相对驱动运动；其特征在于，驱动系统由分立的凸轮曲面部件的组件(41)和分立的活塞单元(14)组件构成，所述凸轮曲面部件的组件(41)安装在待驱动的工作设备上，而所述活塞单元14安装在一个固定机座(12)，或者反过来亦然。
2.根据权利要求1所述的用于一工作设备(10)的旋转驱动的液压驱动系统，其特征在于，具有曲线段(41)形状的凸轮曲面部件的组件围绕工作设备(10)的外周组装成至少一个环(41)的一部分。
3.根据权利要求2所述的液压驱动系统，其特征在于，凸轮曲面段件(41)的凸轮轮廓(38)径向朝外，活塞单元(14)沿一条在凸轮曲面段件(41)的组件的径向外侧的圆形弧线安装。
4.根据权利要求2所述的液压驱动系统，其特征在于，凸轮曲面段件的凸轮轮廓径向朝内，活塞单元沿一条在凸轮曲面段件的组件的径向内侧的圆形弧线安装。
5.根据权利要求1所述的用于工作设备的直线驱动的液压驱动系统，其特征在于，凸轮曲面部件的组件成直线形，而活塞单元沿一条平行于凸轮曲面部件的直线进行安装。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的液压驱动系统，其特征在于，每个活塞单元(14)具有一主体(16)，所述主体有至少一个圆柱孔(18)，其内安装一个可移动的液压驱动的活塞(20)，所述活塞(20)的末端以已知的方式支撑一个凸轮滚柱机构(30)，所述凸轮滚柱机构用以和凸轮曲面部件(40)的凸轮轮廓(38)相接触，主体(16)和凸轮滚柱机构(30)同样以已知的方式设有配合的导向机构(32，42)，用以在活塞(20)在液压缸内往复移动时，引导凸轮滚柱机构(30)垂直于凸轮曲面部件的纵向对称轴线而运动。
7.根据权利要求6所述的液压驱动系统，其特征在于，几个分立的活塞单元(14)成组地安装在机座上。
8.根据权利要求7所述的液压驱动系统，其特在于，每组中的活塞单元(14)通过时序控制以及和其它活塞单元组中的相应活塞单元一起的同步控制，作用于由凸轮曲面装配组件(41)构成的凸轮曲面部件(40)，以便在操作中产生恒定的转矩。
9.根据权利要求8所述的液压驱动系统，它用于大直径的具有一水平旋转轴的管状工作设备(10)的旋转，其特征在于，由多个具有向外的凸轮轮廓(38)的凸轮曲面段件(41)构成的一个凸轮环(40)安装在管状工作设备(10)的外围，且机座(12)至少部分地包围住凸轮环(40)的圆周。
10.根据权利要求7至9中任一项所述的液压驱动系统，其特征在于，活塞单元(14)的液压介质的输送由一个凸轮控制的阀装置(60)控制。
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