CN112303122A - 一种用于试验系统的微摩擦静压盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于试验系统的微摩擦静压盘，该微摩擦静压盘安装在试验系统的加载平台上，并能够随着加载平台在滑动平板上水平运动，微摩擦静压盘包括：第一转动体、第二转动体和静压盘体；第一转动体安装在液压缸的活塞杆内，液压缸能够转动，液压缸与加载平台相连接，第二转动体设置在第一转动体的下方，第二转动体与第一转动体的接触面为球面，第一转动体能沿着接触面移动，以形成球铰结构；第二转动体的底部设置有静压盘体，静压盘体的底部设置有滑动平板，且静压盘体与滑动平板之间留有间隙；当液压缸的活塞杆伸出时，活塞杆能够向静压盘提供竖直向下的作用力，使静压盘体与滑动平板相接触。本发明的静压盘效率高，磨损小，使用寿命长。

Description

一种用于试验系统的微摩擦静压盘
技术领域
本发明涉及液压试验装置，具体涉及一种用于试验系统的微摩擦静压盘。
背景技术
目前国内试验机加载能力越来越大、控制手段越来越多、检测方法更加多样，对试验机的要求越来越多。当需要试件水平运动，与试件相连接的加载平台水平运动带动试件水平运动，加载平台与支撑加载平台的滑动平板间产生摩擦力，摩擦力为无用功，摩擦力越小，系统的效率越高，精度越高，压剪情况下，摩擦力小，水平力越准确。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于试验系统的微摩擦静压盘，其既可多自由度运动，又能提供微摩擦。
为实现上述目的，本发明提供了一种用于试验系统的微摩擦静压盘，该微摩擦静压盘安装在试验系统的加载平台上，并能够随着加载平台在滑动平板上水平运动，微摩擦静压盘包括：第一转动体、第二转动体和静压盘体；其中，第一转动体安装在液压缸的活塞杆内，液压缸能够转动，液压缸与加载平台相连接，第二转动体设置在第一转动体的下方，第二转动体与第一转动体的接触面为球面，第一转动体能够沿着接触面移动，以形成球铰结构；第二转动体的底部设置有静压盘体，静压盘体的底部设置有滑动平板，并且静压盘体与滑动平板之间留有间隙；并且其中，当液压缸的活塞杆伸出时，活塞杆能够向静压盘提供竖直向下的作用力，使静压盘体与滑动平板相接触。
在一优选实施方式中，静压盘体设置有12个外侧工作腔和1个中间工作腔，每个外侧工作腔设置有1个外侧工作腔供油孔和1个外侧工作腔测油压孔，中间工作腔有1个中间工作腔供油孔和1个中间工作腔测油压孔，其中，每个外侧工作腔供油孔通过外侧工作腔供油道与静压盘的中间腔相连通，中间工作腔供油孔通过中间工作腔供油道与静压盘的中间腔相连通，其中3个外侧工作腔供油道的一端与供油管路相连通。
在一优选实施方式中，外侧工作腔测油压孔的数量为12个，每个外侧工作腔测油压孔通过外侧工作腔测油压道与供油压力传感器相连接，并且中间工作腔测油压孔通过中间工作腔测油压道与供油压力传感器相连接。
在一优选实施方式中，另外9个外侧工作腔供油道和中间工作腔供油道的一端均堵头封堵。
在一优选实施方式中，每个外侧工作腔供油孔设计为节流阀口结构，外侧工作腔供油孔设置于节流阀螺栓上，节流阀螺栓通过螺纹连接到静压盘体上。
在一优选实施方式中，静压盘体靠近外边缘上设置有静压盘体回油环，静压盘体回油环与静压盘体回油道相连通，静压盘体回油道与静压盘回油管路相连通，静压盘回油管路连接油箱，第一转动体靠近外边缘上有转动体回油环，转动体回油环与转动体回油道相连通，转动体回油道与转动体回油管路相连通，转动体回油管路与静压盘回油管路相连通，其中，油箱为密闭油箱，并与真空泵相连。
在一优选实施方式中，回油管路上安装有回油压力传感器，以测量回油管路内液压油压力。
在一优选实施方式中，第二转动体上安装有两个限位螺栓，第一转动体上对应设置有两个限位圆孔，限位螺栓位于限位圆孔内，用于限制第一转动体的运动范围。
在一优选实施方式中，静压盘体与第二转动体通过螺栓相连接。
在一优选实施方式中，微摩擦静压盘还设置有转动体密封圈、静压盘密封圈以及静压盘与转动体间密封圈。
与现有技术相比，本发明的用于试验系统的微摩擦静压盘的有益效果如下：本发明的微摩擦静压盘安装在加载平台上，随着加载平台在滑动平板上水平运动。静压盘主要的运动副为静压盘体与滑动平板组成的移动副和第一转动体与第二转动体组成的转动副。静压盘可以工作在垂向高负载下，由于主要运动副均为静压支撑结构，静压盘受到比较小的水平力，即可进行水平运动，这样，静压盘的应用范围广。本发明的微摩擦静压盘承可承受高负载，静压盘主要的运动副均为静压支撑结构，在高负载下，静压盘效率高，磨损小，使用寿命长。
附图说明
图1为本发明的优选实施方式的静压盘主视图。
图2为本发明的优选实施方式的静压盘俯视图。
图3为图1中A-A截面剖视图。
图4为图1中B-B截面剖视图。
图5为图1中C-C截面剖视图。
图6为图1中D-D截面剖视图。
附图标记说明：
1.间隙测量仪、2.回油压力传感器、3.第一转动体、4.限位螺栓、5.转动体回油管路、6.转动体密封圈、7.第二转动体、8.静压盘密封圈、9.静压盘体、10.静压盘与转动体间密封圈、11.静压盘回油管路、12.滑动平板、13.液压缸、14.螺栓、15.供油管路、16.节流阀螺栓、17.堵头、18.供油压力传感器，111.中间工作腔、112.外侧工作腔、113.外侧工作腔测油压孔、114.外侧工作腔供油孔、115.静压盘体回油环、116.中间工作腔测油压孔、117.限位圆孔、118.转动体回油道、119.转动体回油环、120.中间工作腔供油孔、121.转动体供油道、122.转动体工作腔、123.第一转动体与第二转动体之间缝隙、124.静压盘体回油道、125.外侧工作腔供油道、126.中间工作腔供油道、127.中间腔、128.静压盘体与滑动平板之间缝隙、129.外侧工作腔测油压道、130.中间工作腔测油压道。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
如图1-6所示，根据本发明优选实施方式的用于试验系统的微摩擦静压盘安装在试验系统的加载平台上，并且可以随着加载平台在滑动平板12上水平运动。微摩擦静压盘包括间隙测量仪1、回油压力传感器2、第一转动体3、限位螺栓4、转动体回油管路5、转动体密封圈6、第二转动体7、静压盘密封圈8、静压盘体9、静压盘与转动体间密封圈10、静压盘回油管路11、螺栓14、供油管路15、节流阀螺栓16、堵头17、供油压力传感器18。第一转动体3安装在液压缸13的活塞杆内，液压缸13能够转动，液压缸13与加载平台相连接，为加载平台提供垂向作用力。第二转动体7设置在第一转动体3的下方，第二转动体7与第一转动体3的接触面为球面，第一转动体3能够沿着接触面移动，以形成球铰结构。第二转动体7的底部设置有静压盘体9，静压盘体9的底部设置有滑动平板12，并且静压盘体9与滑动平板12之间留有间隙。当液压缸13的活塞杆伸出时，活塞杆能够向静压盘提供竖直向下的作用力F1，使静压盘体9与滑动平板12相接触。
如图3-6所示，静压盘体9的主要通油结构为：静压盘体9设置有1个中间工作腔111和12个外侧工作腔112，每个外侧工作腔112设置有1个外侧工作腔供油孔114和1个外侧工作腔测油压孔113，中间工作腔111有1个中间工作腔供油孔120和1个中间工作腔测油压孔116。静压盘的顶部中央位置设置有中间腔127，其中，每个外侧工作腔供油孔114通过外侧工作腔供油道125与静压盘的中间腔127相连通，中间工作腔供油孔120通过中间工作腔供油道126与静压盘的中间腔127相连通。
在一优选实施方式中，外侧工作腔测油压孔113的数量为12个，每个外侧工作腔测油压孔113通过外侧工作腔测油压道129与供油压力传感器18相连接。工作腔测油压孔116的数量为1个，中间工作腔测油压孔116通过中间工作腔测油压道130与供油压力传感器18相连接。
在一优选实施方式中，外侧工作腔供油道125的数量有12个，其中3个外侧工作腔供油道125的一端与供油管路15相连通，另外9个外侧工作腔供油道125用堵头17封堵住。中间工作腔供油道126有1个，中间工作腔供油道126的一端均堵头17封堵住。
在一优选实施方式中，每个外侧工作腔供油孔113设计为节流阀口结构，外侧工作腔供油孔114设置于节流阀螺栓16上，节流阀螺栓16通过螺纹连接到静压盘体9上。
本发明的静压盘非接触微摩擦的工作原理为：液压缸13的活塞杆伸出，向静压盘提供垂向的作用力F1，使静压盘体9与滑动平板12接触。高压油通过供油管路15进到静压盘体9的3个与供油管路15相连的外侧工作腔供油道125内，一部分高压油到达中间腔127，一部分高压油通过外侧工作腔供油孔114到达静压盘外侧工作腔112。中间腔127的高压油通过其他9个外侧工作腔供油道125和外侧工作腔供油孔114到达静压盘外侧工作腔112，中间腔127的高压油通过中间工作腔供油道126和中间工作腔供油孔120到达静压盘中间工作腔111。进入到外侧工作腔112和中间工作腔111的高压油，进入静压盘体9与滑动平板12之间缝隙128，在静压盘体9与滑动平板12接触面上建立油膜，将静压盘体9与滑动平板12分开，同时，高压油膜作用在静压盘体9上，就会产生一个向上的力，这个力抵消掉部分垂向力，也就是完全平衡型静压支撑。当液压缸13受到水平力F2的作用时，静压盘在滑动平板12上水平移动，由于油膜将静压盘体9与滑动平板12分开，静压盘与滑动平板12间的摩擦系数将远远小于静压盘与滑动平板12直接接触的摩擦系数，实际摩擦系数将小于0.002。
静压盘共有13个工作腔供油孔（包括12个外侧工作腔供油孔114和1个中间工作腔供油孔120），每个工作腔供油孔设计为节流阀口结构。当静压盘受偏载时，间隙小的工作腔液阻大，产生的压力大；间隙大的工作腔液阻小，产生的压力小，这些间隙不同的工作腔，就会产生一个反力力矩，从而平衡偏载载荷。
在一优选实施方式中，间隙测量仪1用于测量油膜厚度，监测静压盘工作状态。每个外侧工作腔112的高压油，通过外侧工作腔测油压孔113和外侧工作腔测油压道129，到达供油压力传感器18中，测量出每个外侧工作腔112的高压油压力，采用压力反馈控制，控制油膜厚度。中间工作腔111的高压油，通过中间工作腔测油压孔116和中间工作腔测油压道130，到达供油压力传感器18中，测量出中间工作腔111的高压油压力，采用压力反馈控制，控制油膜厚度。
在一优选实施方式中，静压盘体9靠近外边缘上设置有静压盘体回油环115，如图1所示，静压盘体回油环115与静压盘体回油道124相连通，静压盘体回油道124与静压盘回油管路11相连通，静压盘回油管路11连接油箱，其中，油箱为密闭油箱，并与真空泵相连。高压油膜流到静压盘体回油环115进入静压盘体回油道124，经静压盘回油管路11，回到油箱中。工作时，真空泵抽取油箱内空气，油箱内相对真空，使得回油管道内液压油能够顺利回到油箱。回油管路上安装有回油压力传感器2，测量回油管路内液压油压力，监测工作状态。
本发明的转动体的工作原理是：第一转动体3与第二转动体7的接触面为球面，第一转动体3能够沿着球面移动，形成一个球铰结构，与第一转动体3相连的液压缸13能够转动。
第一转动体3与第二转动体7之间的接触面也是完全平衡型静压支撑，中间腔127的高压油，通过转动体供油道121进入到转动体工作腔122。进入到转动体工作腔122的高压油，进入第一转动体3与第二转动体7之间缝隙123，在第一转动体3与第二转动体7接触面上建立油膜，将第一转动体3与第二转动体7分开。由于油膜将第一转动体3与第二转动体7分开，第一转动体3与第二转动体7间的摩擦系数将远远小于第一转动体3与第二转动体7直接接触的摩擦系数。第一转动体3靠近外边缘上有转动体回油环119，位置如图3所示，高压油膜流到转动体回油环119进入转动体回油道118，进入转动体回油管路5，转动体回油管路5与静压盘回油管路11相连，液压油回到油箱中。
在一优选实施方式中，第二转动体7上安装有2个限位螺栓4，第一转动体3上对应两个限位圆孔117，限位螺栓4位于圆孔内，限制第一转动体3的运动范围。
在一优选实施方式中，转动体密封圈6、静压盘密封圈8和静压盘与转动体间密封圈10的作用是防止油液的泄露和防尘。
在一优选实施方式中，螺栓14用于连接静压盘体9与第二转动体7。
本发明的微摩擦静压盘的主要优点是：静压盘主要的运动副为静压盘体9与滑动平板12组成的移动副和第一转动体3与第二转动体7组成的转动副，均为静压支撑结构，且均为低副，使得运动副的构件间的摩擦系数极小，静压盘效率高，磨损小，使用寿命长。
静压盘可以工作在垂向高负载下，即F1值极大，由于主要运动副均为静压支撑结构，静压盘受到比较小的水平力F2，即可进行水平运动，这样，静压盘的应用范围广。静压盘体9上有12个外侧工作腔112和1个中间工作腔111，12个外侧工作腔112均匀分布，静压盘无偏载时，各个腔室压力相同，当受偏载时，间隙不同的工作腔，工作压力不同，会产生一个反力力矩，从而平衡偏载载荷。这使得静压盘能够自适应载荷的变化，增加了静压盘适用的范围。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种用于试验系统的微摩擦静压盘，其特征在于：所述微摩擦静压盘安装在试验系统的加载平台上，并能够随着加载平台在滑动平板上水平运动，所述微摩擦静压盘包括：第一转动体、第二转动体和静压盘体；
其中，所述第一转动体安装在液压缸的活塞杆内，所述液压缸能够转动，所述液压缸与所述加载平台相连接，所述第二转动体设置在所述第一转动体的下方，所述第二转动体与所述第一转动体的接触面为球面，所述第一转动体能够沿着所述接触面移动，以形成球铰结构；所述第二转动体的底部设置有静压盘体，所述静压盘体的底部设置有所述滑动平板，并且所述静压盘体与所述滑动平板之间留有间隙；
并且其中，当所述液压缸的活塞杆伸出时，所述活塞杆能够向静压盘提供竖直向下的作用力，使所述静压盘体与所述滑动平板相接触。
2.根据权利要求1所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述静压盘体设置有12个外侧工作腔和1个中间工作腔，每个外侧工作腔设置有1个外侧工作腔供油孔和1个外侧工作腔测油压孔，所述中间工作腔有1个中间工作腔供油孔和1个中间工作腔测油压孔，其中，每个外侧工作腔供油孔通过外侧工作腔供油道与静压盘的中间腔相连通，所述中间工作腔供油孔通过中间工作腔供油道与所述静压盘的中间腔相连通，其中3个所述外侧工作腔供油道的一端与供油管路相连通。
3.根据权利要求2所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述外侧工作腔测油压孔的数量为12个，每个所述外侧工作腔测油压孔通过外侧工作腔测油压道与供油压力传感器相连接，并且中间工作腔测油压孔通过中间工作腔测油压道与所述供油压力传感器相连接。
4.根据权利要求2所述的微摩擦静压盘，其特征在于：另外9个所述外侧工作腔供油道和所述中间工作腔供油道的一端均堵头封堵。
5.根据权利要求2所述的用于试验系统的微摩擦静压盘，其特征在于：每个外侧工作腔供油孔设计为节流阀口结构，所述外侧工作腔供油孔设置于节流阀螺栓上，所述节流阀螺栓通过螺纹连接到所述静压盘体上。
6.根据权利要求1所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述静压盘体靠近外边缘上设置有静压盘体回油环，所述静压盘体回油环与静压盘体回油道相连通，所述静压盘体回油道与静压盘回油管路相连通，所述静压盘回油管路连接油箱，所述第一转动体靠近外边缘上有转动体回油环，所述转动体回油环与转动体回油道相连通，所述转动体回油道与转动体回油管路相连通，所述转动体回油管路与静压盘回油管路相连通，其中，所述油箱为密闭油箱，并与真空泵相连。
7.根据权利要求1所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述回油管路上安装有回油压力传感器，以测量回油管路内液压油压力。
8.根据权利要求1所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述第二转动体上安装有两个限位螺栓，所述第一转动体上对应设置有两个限位圆孔，所述限位螺栓位于所述限位圆孔内，用于限制所述第一转动体的运动范围。
9.根据权利要求1所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述静压盘体与所述第二转动体通过螺栓相连接。
10.根据权利要求1所述的微摩擦静压盘，其特征在于：所述微摩擦静压盘还设置有转动体密封圈、静压盘密封圈以及静压盘与转动体间密封圈。
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