CN201540194U - 油膜组合导轨 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种应用于振动试验设备滑台上的一种油膜组合导轨，其主要由沿运动方向有序地排列的若干个非导向导轨和若干个导向导轨、水平台面、基座、挡油框、及必要的油管路器件、紧固件装配而成；所述的水平台面置于非导向导轨和导向导轨上面，并通过紧固件与其连接；所述的非导向导轨和导向导轨置于并紧固在基座上；挡油框紧固在基座侧面，与基座组成油池；油管路器件将上述非导向导轨内的和导向导轨内的油道连接成一完整的油路系统；油路系统通压力油后，导轨上油膜承载力自动调节到平衡状态。该油膜组合导轨具有承载力大、摩擦阻力小，刚性和吸振性好、运动副摩擦阻力不受高、低速运动影响，并且制造、使用方便的特点。

Description

油膜组合导轨
技术领域
本实用新型具体涉及振动试验技术领域的一种油膜组合导轨，其可应用于水平振动试验设备中。
背景技术
在振动试验技术领域中，当进行三自由度的振动测试时，通常需要以垂直振动台及水平滑台等设备协同动作。在这种情况下，水平滑台应将运动构件约束到只有一个自由度的状态，而这就要求水平滑台应具有如下性能，即，摩擦阻力小，无机械摩擦磨损，运动副间阻尼大，承载力大，刚性高、吸振性好，运动副摩擦阻力不受高、低速运动影响。为实现这样的目标，人们发展出了采用多种结构的水平滑台。
如图1～3即是由本案发明人于公开号CN2821556Y的实用新型专利中公开的一种水平滑台，其采用闭环式导轨和花岗岩平板共同形成一自由度约束机构，闭环式导轨固定设置在花岗岩平板22的空间中，其由导向块21、导向座24和主轴20组成，主轴20固定连接在两导向座24中间，导向块21与主轴20滑动连接，导向座24通过紧固件与基座14固定连接，导向块21与设置在其上部的水平台面11通过紧固件固定连接。花岗岩平板在外力的作用下可实现水平滑动。但常见闭环式导轨间隙(半径)一般在0.01mm左右，若将其沿花岗岩平板运动方向多列布置时，则会对水平滑台的制造和装配提出很高要求，成本较高，且性能也很难得到保证。尤其需要指出的是，若采用类似上述水平滑台的结构组建应用于大推力振动设备(如350KN)的超大水平滑台(如3000mm×3000mm)时，则往往会导致如下问题：
首先，花岗石平板本身加工即较为困难，易碎裂，成本高，若采用其构建超大水平台面，则结构复杂、长度大的油道加工更为困难，且会影响台面刚度和强度，而若采用加厚台面的方式抵消上述缺陷，则又将大幅增加台面重量，影响水平滑台性能；
其次，超大水平台面和基座的导轨安装面加工精度要求高，如，导轨安装面平整度必须控制在0.01mm范围内，且导轨的装配必须严格保证在水平台面的运动方向上，同时，各导轨间的平行度也应控制在0.01mm范围内，否则将破坏油膜或使导轨之间互相干涉，进一步的，即使能达到以上所述加工精度，制造成本也难以接受；
最后，当导轨数量较多时，高压油将使台面温升增大，增加冷却装置又将增加制造和使用成本；同时高压油源又将增加能耗。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种油膜组合导轨，作为振动试验设备滑台的油膜导轨；具有承载力大、摩擦阻力小，使得大台面振动设备的应用推广成为一种可能；同时，也使得小推力、小台面的制造更为方便、经济。
为实现上述发明目的，本实用新型采用了如下技术方案：
一种油膜组合导轨，包括水平台面、基座、档油框、油管路器件和紧固件，其特征在于，该油膜组合导轨还包括沿水平台面运动方向有序地排列的复数个非导向导轨和复数个导向导轨，水平台面置于该非导向导轨和导向导轨上，并通过紧固件与其连接，非导向导轨和导向导轨紧固在基座上，档油框紧固在基座侧面，并与基座组成油池，油管路器件将非导向导轨和导向导轨内的油道连接成一完整的油路系统，油路系统通压力油后，导轨上各方向的油膜承载力自动调节到平衡状态；
所述非导向导轨包括底板、侧板、滑块、滑块底板，节流器以及设置在滑块底板上、下方的一组以上油垫腔，其中，底板和侧板组成导轨座，滑块和滑块底板组成滑轨A，滑轨A置于导轨座A内，并可在导轨座A中自由滑动，导轨座A内设置油道，该油道通过节流器与分布在滑块底板上、下方设置的油垫腔及滑轨A上方的环行导油槽联通；
所述导向导轨包括导向板，连结板、滑轨B，节流器以及滑轨B左、右方设置的一组以上油垫腔，其中，导向板和连结板组成导轨座B，滑轨B置于导轨座B内，并可在导轨座B内自由滑动，导轨座B内设置油道，该油道通过节流器与滑轨B两侧设置的油垫腔以及滑轨B上方的环行导油槽联通；
上述油垫腔均采用环行导油槽结构。
进一步的讲，所述完整的油路系统主要由按照液压油流动方向依次分布的进油管、非导向导轨和导向导轨的导油管、导轨座A、B的内油道，节流器、油垫腔和环行导油槽组成，液压油进入油垫腔后形成可在节流器的作用下，使各滑轨A、B的上、下、左、右油膜的承载力自动调节到平衡状态的承载油膜。本实用新型的一种油膜组合导轨，由于节流器的作用，滑轨自动处于平衡状态，因而，滑轨能灵活运动且阻力极小；由于运动副之间设置了环形导油槽，使得油垫面积增大，实现了大承载能力的目的；由于采用两种二自由度导轨的组合，使得制造和使用更为方便。
由于本实用新型的技术方案则克服了以上诸多问题。不仅使得大推力、大台面振动设备的应用推广成为一种可能。同时，也使得小推力、小台面的制造更为方便、经济；另外，这种两自由度组合式油膜导轨结构，不需使用花岗石平板支承，大大节省了成本，解决了现有的设计缺陷等问题。
附图说明
图1是现有技术闭环式导轨和花岗石平板共同形成一自由度约束机构的结构主视图；
图2是图1结构拆除水平台面11后的俯视图；
图3是图1中一个闭环式导轨结构示意图；
图4是本实用新型具体实施方式中一种油膜组合导轨的非导向导轨结构主视图；
图5是本实用新型具体实施方式中一种油膜组合导轨的非导向导轨结构俯视图；
图6是本实用新型具体实施方式中一种油膜组合导轨的导向导轨结构主视图；
图7是本实用新型具体实施方式中一种油膜组合导轨的导向导轨结构俯视图；
图8是本实用新型具体实施方式中一种油膜组合导轨的结构主视图；
图9是图8结构除去水平台面11的结构俯视图；
图10是本实用新型具体实施方式中环行导油槽结构主视图；
图11是本实用新型具体实施方式中环行导油槽结构俯视图；
图12是本实用新型具体实施方式中环行导油槽结构受力状态图；
图13是现有技术油膜结构的主视图；
图14是现有技术油膜结构的俯视图；
图15是现有技术油膜结构的受力状态图；
上述图中各附图标记及其指示的部件名称为：1-底板，2-侧板，3-节流器，4-油垫腔，5-滑块，6-滑块底板，7-环行导油槽，8-导向板，9-连结板，10-滑轨B，11-水平台面，12-导油管，13-紧固件，14-基座，15-挡油框，16-进油管，17-非导向导轨，18-导向导轨，19-油池，20-主轴，21-导向块，22-花岗石平板，23-紧固件，24-导向座，25-间隙。
具体实施方式
以下结合附图和实施例对本实用新型的内容作详细说明。
如图4-15所示，该油膜组合导轨由沿运动方向有序地排列的六个非导向导轨17和三个导向导轨18、水平台面11、基座14、档油框15、及导油管12、紧固件13装配而成；导轨17、18根据台面大小均匀布置在水平台面11下面，导轨17、18数量可根据负载情况和台面大小计算确定，属于现有技术，在此不赘述。本实施例列举了有导向导轨18和非导向导轨17的排列组合方式。
水平台面11置于非导向导轨17和导向导轨18上面，并通过紧固件与滑轨连结形成滑动部件，且只能沿图6所示X方向运动，因此实现了一个自由度。
上述非导向导轨17和导向导轨18置于并紧固在基座14上；导轨座A、B通过紧固件13与基座14连结在一起形成固定部件；档油框15紧固在基座14侧面，与基座14组成油池19；使从导轨A、B上流下的液压油不至外漏；
油管路器件12将上述非导向导轨17内的和导向导轨18内的油道连接成一完整的油路系统；油路系统通压力油后，导轨A、B上油膜承载力自动调节到平衡状态。
上述非导向导轨包括由底板1，侧板2组成的固定导轨(以下简称：导轨座A)，由滑块5，滑块底板6组成的滑动导轨A(以下简称滑轨A)，节流器3，以及由环形导油槽7(c、d)和运动副平面组成的油垫腔4(a、b、)。底板1和侧板2通过紧固件23固定连接，滑轨A与侧板2之间在Y方向设计了足够大的间隙25，这样，在外力的作用下滑轨A可实现沿X、Y两个方向的运动模式(注：即二自由度)。
导轨座A内设置了互相联通的油道，且该油道通过节流器3与油垫腔4联通。由于在滑块底板6上、下方设有前、后两组油垫腔4(a、b)，通压力油后，在节流器6的调节下，滑轨A自动处于平衡状态，因而滑轨A能灵活运动且阻力极小。
当滑轨A通过紧固件与振动设备滑台或其它运动机构和负载相联后，其与侧板2之间又形成了左、右都有的前、后两组油垫腔4(c、d)。在设计负载范围内，由于有节流器3的作用，上述油垫腔4(c、d)与油垫腔4(a、b)将自动调节到平衡状态，因而运动机构能灵活运动且阻力极小。
上述导向导轨包括由导向板8，连结板9组成的固定导轨B(以下简称导轨座B)，滑轨B10，节流器3和由环形导油槽7和运动副平面组成的油垫腔4。导向板8和基座(图中未显示)通过紧固件23固定连接，滑轨B10与连接板9之间在Z方向上设计了足够大的间隙25，这样在外力的作用下滑轨B10可实现沿X、Z两个方向的运动模式(注：即二自由度)。
导轨座B内设置了互相联通的油道，且通过节流器3与油垫腔4(e、f、g、h)联通；由于在滑轨B10左、右都有的前、后两组油垫腔(e、f)的作用，通压力油后，在节流器3的作用下，滑轨B10自动处于平衡状态，因而，滑轨能灵活运动且阻力极小。
当滑轨B10通过紧固件与振动设备滑台或其它运动机构和负载相联后，其与导向板8之间又形成了左、右都有的前、后两组油垫腔(g、h)。在设计负载范围内，由于有节流器3的作用，前述油垫腔(g、h)支承垂直负载，滑轨B 10两侧油垫腔(e、f)将自动调节到平衡状态，因而运动机构能灵活运动且阻力极小。
上述完整的油路系统是指压力油从进油管16输入，压力油经各非导向导轨17和各导向导轨18的导油管12和各导轨座A、B的内油道，并经过节流器3进入各油垫腔4(a、b、c、d、e、f、g、h)及各环行导油槽7，本实用新型所用的油垫腔4(a、b、c、d、e、f、g、h)都是环行导油槽结构；液压油进入油垫腔4(a、b、c、d、e、f、g、h)后形成承载油膜，该油膜在节流器3的作用下，各滑轨A、B上、下、左、右油膜承载力能自动调节到平衡状态。在该油膜作用下，滑动部件只有一个自由度且运动副间无机械接触；因此实现了摩擦阻力小，无机械摩擦磨损。
上述“油垫腔”是在平面磨擦运动副的一平面上挖成一环形的油槽，该油槽与油路上的节流器相通。
图15所示是现有油膜结构压力分布图，其中：
F1——本申请结构油膜承载力；F2——现有结构油膜承载力；Ps——供油压力；i——节流压力比。则：
F1＝[a+(A-a)÷2]×[b+(B-b)÷2]×Ps×i
＝[(A+a)×(B+b)×Ps×i]/4——(1)
F2＝[D+(A-D)÷2]×[D+(B-D)÷2]×Ps×i
＝[(A+D)×(B+D)×Ps×i]/4——(2)
注：此处将圆孔D近视为DXD方孔计算；如按圆孔计算，此值还应小些。
从(1)式和(2)式可得出如下结论：
由于a远远大于D；b远远大于D；
所以F1远远大于F2
因此，本实施例由于在磨擦副之间设置了环形导油槽，改变了油膜压力的分布；
另，油膜承载力＝油膜有效面积×油膜压力，从(1)式和(2)式可知，当节流器和间隙确定后，油膜压力也就确定。本实施例结构主要是油垫腔有效面积增大。从而提高了静压油膜承载力。
进油管16可沿X或Y方向任意布置，也可多点同时布置，导油管12成拓朴状布置，目的是最大限度保证各导轨供油压力一致。
由于在滑动部件运动副之间设置了环形导油槽7，不仅增大了静压油垫有效面积，同时还为动压提供所需的条件——连续的液压油和产生油楔的收敛楔形。因此实现运动副间阻尼大，承载力大，刚性和吸振性好。
由于实现了动静混合油膜承载，因此运动副摩擦阻力不受高、低速运动影响。
由于应用了两种两自度导轨，各列导轨之间无平行度要求，因而大大方便了制造和装配使用。
一般将导向导轨18布置在各列中间，非导向导轨17尽量与之对称布置，这样可改善台面的受力状态。
本实用新型的油膜组合导轨，具有承载力大、摩擦阻力小的特点，可使大台面振动设备的应用推广成为一种可能，同时，导轨也使得小推、小台面的制造更为方便、经济；另外，这种两自由度组合式油膜导轨结构，不需使用花岗石平板支承，大大节省了成本，解决了现有的设计缺陷等问题。
以上实施例是本实用新型构思的诸多技术方案当中的一例，在本实用新型的构思和实施例的启发下，本领域技术人员可以提出其它技术方案，但是，凡是与本实用新型的构思相同的任何技术方案，都在本实用新型权利要求保护范围之内。

Claims (2)

1.一种油膜组合导轨，包括水平台面、基座、档油框、油管路器件和紧固件，其特征在于，该油膜组合导轨还包括沿水平台面运动方向有序地排列的复数个非导向导轨和复数个导向导轨，水平台面置于该非导向导轨和导向导轨上，并通过紧固件与其连接，非导向导轨和导向导轨紧固在基座上，档油框紧固在基座侧面，并与基座组成油池，油管路器件将非导向导轨和导向导轨内的油道连接成一完整的油路系统，油路系统通压力油后，导轨上各方向的油膜承载力自动调节到平衡状态；
所述非导向导轨包括底板、侧板、滑块、滑块底板，节流器以及设置在滑块底板上、下方的一组以上油垫腔，其中，底板和侧板组成导轨座，滑块和滑块底板组成滑轨A，滑轨A置于导轨座A内，并可在导轨座A中自由滑动，导轨座A内设置油道，该油道通过节流器与分布在滑块底板上、下方设置的油垫腔及滑轨A上方的环行导油槽联通；
所述导向导轨包括导向板，连结板、滑轨B，节流器以及滑轨B左、右方设置的一组以上油垫腔，其中，导向板和连结板组成导轨座B，滑轨B置于导轨座B内，并可在导轨座B内自由滑动，导轨座B内设置油道，该油道通过节流器与滑轨B两侧设置的油垫腔以及滑轨B上方的环行导油槽联通；
上述油垫腔均采用环行导油槽结构。
2.按照权利要求1所述的油膜组合导轨，其特征在于，所述完整的油路系统主要由按照液压油流动方向依次分布的进油管、非导向导轨和导向导轨的导油管、导轨座A、B的内油道，节流器、油垫腔和环行导油槽组成，液压油进入油垫腔后形成可在节流器的作用下，使各滑轨A、B的上、下、左、右油膜的承载力自动调节到平衡状态的承载油膜。
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