CN201645158U - 一种闭式静压导轨供油系统 - Google Patents

Abstract

一种闭式静压导轨供油系统，属于机械工程中的液体静压导轨领域，前给泵供油系统1向多头泵2通入静压油，多头泵2各个出油口并联接溢流阀3入油口，供油流量由多头泵驱动电机15调节，多头泵2出油口接压力传感器4和流量传感器5的入油口，流量传感器5出油口接温度传感器6入油口，温度传感器6出油口接静压油腔入油口，流量传感器5、压力传感器4和温度传感器6与运算及控制器13形成流量闭环系统、压力闭环系统和温度闭环系统，保持设计油膜厚度不变，使油膜刚度非常大，本实用新型的静压导轨供油系统能自动改变流量设定值，不受油粘度因温度变化带来的影响，不受压力变化的影响，流量控制精度高，油膜厚度能自动保持恒定，油膜刚度大。

Description

一种闭式静压导轨供油系统

技术领域

本实用新型属于机械工程中的液体静压导轨领域，具体涉及一种用于回转工作台的闭式静压导轨供油系统。

背景技术

油膜刚度和承载能力是液体静压导轨的两个主要性能指标，直接影响液体静压导轨的工作性能，而油膜刚度和承载能力主要由油膜厚度决定，因此必须采用合理的供油系统使液体静压导轨具有调节油膜厚度的能力，使油膜厚度保持最优值。现有的液体静压导轨采用的供油系统油膜厚度调节能力比较差，中国专利申请01280421.5公开了一种静压轴承变恒流量供油系统，只是涉及到具有压力反馈和流量反馈的供油系统，没有涉及到温度反馈系统，这种供油系统油膜厚度调节精度不高，并且时时补偿调节能力也不强。用于回转工作台的液体静压导轨在工作中由于液压油的粘性耗散使油膜温度升高，从而引起液压油粘度显著变小进而影响油膜厚度，如果不根据变化的温度来调节油膜厚度那么油膜刚度和承载能力等性能指标将会变低，在一定程度上影响回转工作台的精度。

实用新型内容

本实用新型的目的是要克服上述现有技术中的不足，提出一种工作压力高、自动调节油膜厚度，提高油膜刚度的用于回转工作台的静压导轨供油系统。

本实用新型的供油系统由前给泵供油系统1、多头泵2、溢流阀3、压力传感器4、流量传感器5、温度传感器6、下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12、运算及控制器13、显示设置14、多头泵驱动电机15、蓄能器16组成，前给泵供油系统1向多头泵2通入静压油，其流量为Q，在前给泵供油系统1与多头泵2之间的油路上设置了蓄能器16，因为静压系统设计要求精度较高，而前给泵2的压力流量脉动较大，因此安装了蓄能器16，使脉动降低到最低限度，减少事故，降低噪音，提高系统的工作平稳性。多头泵2给下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12分别供油。多头泵2出油口并联接溢流阀3入油口，溢流阀3可使多头泵2出油口形成一定的供油流量q和压力p，同时也对多头泵2具有过载保护能力，供油流量q由多头泵驱动电机15调节。多头泵2出油口连接压力传感器4入油口、流量传感器5入油口，流量传感器5出油口连接温度传感器6入油口，温度传感器6出油口分别连接下静压油腔8入油口、上静压油腔10入油口、径向油腔12入油口。流量传感器5与运算及控制器13组成流量闭环系统，保持设定流量值q恒定。压力传感器4与运算及控制器13组成压力闭环系统，温度传感器6与运算及控制器13组成温度闭环系统，流量闭环系统、压力闭环系统、温度闭环系统共同组成了液体静压导轨供油系统的反馈系统，经过运算及控制器13计算，修改设定流量值q，保持设计油膜厚度不变，使油膜刚度非常大。

本实用新型具有的优点是：本实用新型的静压导轨供油系统能自动改变流量设定值，工作可靠，静压导轨性能稳定，不受油粘度因温度变化带来的影响，不受压力变化的影响，流量控制精度高，油膜厚度能自动保持恒定，油膜刚度大，从而大大地提高回转工作台的精度。

附图说明

图1为本实用新型的结构原理示意图；

图中：1、前给泵供油系统，2、多头泵，3、溢流阀，4、压力传感器，5、流量传感器，6、温度传感器，7、下静压导轨，8、下静压油腔，9、上静压导轨，10、上静压油腔，11、转盘，12、径向油腔，13、运算及控制器，14、显示设置，15、多头泵驱动电机，16、蓄能器.

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型进一步说明如下：

本实用新型的供油系统由前给泵供油系统1、多头泵2、溢流阀3、压力传感器4、流量传感器5、温度传感器6、下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12、运算及控制器13、显示设置14、多头泵驱动电机15、蓄能器16组成。其特征是前给泵供油系统1向多头泵2通入静压油，其流量为Q，在前给泵供油系统1与多头泵2之间的油路上设置了蓄能器16，因为静压系统设计要求精度较高，而前给泵的压力流量脉动较大，因此安装了蓄能器16，使脉动降低到最低限度，减少事故，降低噪音，提高系统的工作平稳性。多头泵2给下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12分别供油。多头泵2出油口并联接溢流阀3入油口，溢流阀3可使多头泵2出油口形成一定的供油流量q和压力p，同时也对多头泵2具有过载保护能力，供油流量q由多头泵驱动电机15调节。多头泵2出油口连接压力传感器4入油口、流量传感器5入油口，流量传感器5出油口连接温度传感器6入油口，温度传感器6出油口分别连接下静压油腔8入油口、上静压油腔10入油口、径向油腔12入油口。设定多头泵2出油口的供油油量值为q，随着载荷、温度等的变化，使下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12的压力和流量发生变化。流量传感器5测量的流量信号传输给运算及控制器13，运算及控制器13首先把流量信号通过放大器放大，然后对采集的信号进行运算比较，控制多头泵驱动电机15的转速，通过转速增大或减小来保持恒定的供油流量q。压力传感器4测量出来的下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12的压力信号以及温度传感器6测量出来的下静压油腔8、上静压油腔10、径向油腔12油液的温度信号传输给运算及控制器13，运算及控制器13根据压力信号和温度信号，计算出设计油膜厚度时的流量值，修改设定的流量值q，保持设计油膜厚度。运算和控制器13还完成静压导轨参数设计值的输入、计算，通过显示设置14输出闭式静压导轨供油系统检测结果。

下面对本实用新型的供油系统的油膜刚度验证计算如下：

初定头泵出油口的供油油量值为q，

$q_0=\frac{p_0}{R_h}=C_q\frac{p_0{h_0}^3}{u_0}=C_q\frac{W{h_0}^3}{A_e{u}_0}$

式中q₀油腔设计流量  p₀油腔设计压力  h₀油腔设计油膜厚度

R_h为液阻，取决于油腔的结构尺寸，间隙和油的粘度

C_q油腔流量系数，与油腔的形状和尺寸有关

u₀设计温度下的液压油粘度  W单油腔载荷W＝p₀A_e

A_e一个油腔的有效承载面积，取决于油腔的结构尺寸

液压油的粘度值u和油温有关，液压系统使用的矿物油对温度的变化很敏感，温度升高，粘度降低，根据粘温图可得出某温度下对应的具体粘度值。温度传感器测量油液的温度是工作中的实际温度，根据实际温度在粘温特性图得出其对应的具体粘度值u。

压力传感器测量静压油腔的压力为工作中的实际压力p，

$q=\frac{p}{R_h}=C_q\frac{p{h}^3}{u}$

因为要保持油膜厚度恒定，就可以认为油腔设计油膜厚度h₀和实际工况中的油腔的油膜厚度h是相同的，即

$h^3={h_0}^3=\frac{\mathrm{qu}}{C_{q}p}=\frac{q_0{u}_0}{C_q{p}_0}$

化简得： $\frac{\mathrm{qu}}{p}=\frac{q_0{u}_0}{p_0}$

式中q油腔流量  p油腔压力  h油腔油膜厚度

输入设计值：C_q油腔流量系数  A_e一个油腔的有效承载面积

u₀设计温度下的液压油粘度

h₀油腔设计油膜厚度  W单油腔载荷

当油腔受外载荷作用时，就会引起静压导轨的油腔压力就会引起变化，以平衡外载荷。该系统油腔的液阻 $R_h=\frac{u}{C_q{h}^3},$ C_q为定值，而h为常数，液压油粘度u在一定温度变化范围内变化量较小，所以油腔的液阻R_h近似为常数，该系统油腔流量随油腔压力成近似正比例变化，这表明该系统具有非常大的油膜刚度。

因此，本实用新型油膜刚度非常大，而且油膜厚度可调，可以有效提高回转工作台的精度。

Claims (1)

1.一种闭式静压导轨供油系统，由前给泵供油系统(1)、多头泵(2)、溢流阀(3)、压力传感器(4)、流量传感器(5)、温度传感器(6)、下静压油腔(8)、上静压油腔(10)、径向油腔(12)、运算及控制器(13)、显示设置(14)、多头泵驱动电机(15)、蓄能器(16)组成，其特征是：前给泵供油系统(1)向多头泵(2)通入静压油，在前给泵供油系统(1)与多头泵(2)之间的油路上设置了蓄能器(16)，多头泵(2)给下静压油腔(8)、上静压油腔(10)、径向油腔(12)分别供油，多头泵(2)出油口并联接溢流阀(3)入油口，供油流量由多头泵驱动电机(15)调节，多头泵(2)出油口与压力传感器(4)入油口和流量传感器(5)入油口相连接，流量传感器(5)出油口连接温度传感器(6)入油口，温度传感器(6)出油口分别与下静压油腔(8)入油口、上静压油腔(10)入油口、径向油腔(12)入油口相连接，流量传感器(5)与运及控制器(13)组成流量闭环系统，保持设定流量值恒定，压力传感器(4)与运及控制器(13)组成压力闭环系统，温度传感器(6)与运算及控制器(13)组成温度闭环系统，经过运算及控制器(13)计算，修改设定流量值，保持设计油膜厚度不变，使油膜刚度非常大。

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