CN201891698U - 一种开式静压导轨载荷自适应供油系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种开式静压导轨载荷自适应供油系统，包括供油装置，溢流阀，比例压力阀，第一压力传感器，计算机控制系统，节流器，第二压力传感器，静压油腔；油装置出口分别连接比例压力阀和溢流阀；比例压力阀的出口分别连接第二传感器和节流器；节流器的出油口分别连接第一传感器和静压油腔；第一压力传感器和第二压力传感器另一端分别串接A/D采集传唤器，并最终连接到计算机控制系统；计算机控制系统另一端连接比例压力阀。按本实用新型设计制造的静压导轨，设计计算简单，设计参数设定和修改方便，导轨性能稳定，不受液压油粘度因温度变化的影响，不受外载荷变化的影响，油膜厚度稳定。

Description

一种开式静压导轨载荷自适应供油系统

技术领域

本实用新型涉及机械工程液体静压导轨技术领域，尤其是一种开式静压导轨载荷自适应供油系统。

背景技术

由于液体静压导轨具有寿命长、抗振性能好、运动精度高等优点，在机械领域有着广泛的应用。开式静压导轨属于力封闭，即只能依靠运动件的自重或载荷来保持运动件不与支承件分离，这种静压导轨结构简单，制造及调整方便。主要用于支承中、低速运动的重型载荷，目前开式静压导轨供油系统主要有两种：恒流量供油系统和恒压力供油系统。在恒流系统中(附图1)，采用高压定量泵，以恒定的流量向轴承油腔供油，不受油腔压力及外载荷大小影响。在恒压系统中(附图2)，从油泵输出的润滑油经压力阀作用而得到恒定的压力，不受供油流量的影响，润滑油经节流器进入油腔，节流器的作用是产生流动阻力以增加润滑系统的刚度和稳定性。

从提高导轨性能出发，人们寻求各种方法来完善上述两种供油系统，已形成了较为成熟的技术，但这两种系统还存在着一定的缺陷，由于供油压力(或流量)恒定，导轨所承受的外载荷变化时，必须依靠改变油膜厚度来平衡，从而影响了导轨的运行精度，甚至使导轨的工作表面磨损，影响导轨的使用寿命。当负载变化范围非常大时，供油压力(或流量)按最大负载设计，系统始终处于高压(或大流量)的工作状态，能量损失大，油膜温升快，从而导致导轨工作状态极不稳定，严重影响了其运动精度。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种开式静压导轨载荷自适应供油系统，通过建立起供油压力与外载荷之间的联系，使供油压力跟随外载荷一同变化，这种供油方式通过外载荷的变化信号反馈来控制静压导轨的供油压力，保持设计的油膜厚度，使油膜刚度接近无穷大。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种开式静压导轨载荷自适应供油系统，包括供油装置，溢流阀，比例压力阀，第一压力传感器，计算机控制系统，节流器，第二压力传感器，静压油腔；供油系统出口分别连接比例压力阀和溢流阀；比例压力阀的出口分别连接第二传感器和节流器；节流器的出油口分别连接第一传感器和静压油腔；第一压力传感器和第二压力传感器另一端串接A/D采集传唤器，最终连接到计算机控制系统；计算机控制系统还与比例压力阀连接。

供油装置包括油箱，粗滤油器，油泵，发动机，精滤油器；油箱经过粗滤油器再连接油泵，油泵与发动机连接，通过发动机带动油泵从油箱抽取油，油泵还与精滤油器连接，精滤油器连接在油泵和比例压力阀之间。

有益效果

按本实用新型设计制造的静压导轨，设计计算简单，设计参数设定和修改方便，导轨性能稳定，不受液压油粘度因温度变化的影响，不受外载荷变化的影响，油膜厚度稳定。具有较低的节流、溢流和卸荷损耗，对于节省能源、减少系统发热有着重要的意义，避免了电机和油泵长期在高速下运行，可以有效减小泵的磨损和机器噪声，延长使用寿命。

附图说明

图1为定压供油式静压导轨工作示意图。

图2为一种定量供油式静压导轨工作示意图。

图3为另一种定量供油式静压导轨工作示意图。

图4为自适应供油式静压导轨工作流程图。

图5为自适应供油式静压工作示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

本实用新型实施如附图4、5示意图所示，由油箱9、粗滤油器10、发动机12、油泵11、精虑油器13、溢流阀1、比例压力阀2、第一压力传感器3、第二压力传感器5、计算机控制系统7、A/D采集传唤器8、节流器4、静压油腔6组成。油泵11入油口经粗滤油器10连接油箱9，油泵11出油口分别连接溢流阀1和比例压力阀2入油口，使出油口形成一定压力供油压力P_s和流量Q_s，P_s由溢流阀1调节，第二压力传感器5的入油口联接到比例压力阀2出油口，将比例压力阀2出油口的压力值经A/D采集传唤器8收集信号然后传回计算机控制系统7，使出油口压力值保持恒定，比例压力阀2对流入节流器4的润滑油压力进行微量调节。节流器4出油口接第一压力传感器3的入油口，第一压力传感器3用于检测静压油腔6压力P_r，跟踪外载荷的变化。

由于当导轨运行稳定后，承载面积A_e一定的情况下，静压油腔6压力唯一地由载荷F所决定，F＝A_e·P_r，当外载荷变化时，静压油腔6油力随之变化。设定比例压力阀2出口的压力值P_sd，第一压力传感器3测量的压力信号，经过放大器放大，计算控制系统7的采集、计算比较，控制电液比例压力阀2节流开度，保持设定的压力值P_sd。随着载荷、温度等因素的影响，使静压油腔6内的压力发生变化，通过第一压力传感器3测量静压油腔6的压力，反馈给计算机控制系统7，计算出此时保持设计油膜厚度所需的压力值，修改比例压力阀2设定的出口压力值P_sd，保持设计的油膜厚度不变。计算控制系统7还完成静压导轨参数设计值的输入、计算、输出控制压力等工作。理论计算如下：

由于采用等径毛细管器，油囊为基本矩形油腔，根据一个节流器供油量与支承一个油囊排油量恒等为条件可得：

$Q_g=\frac{\mathrm{\π}{d_e}^4(p_s-p_r)}{128{\mathrm{\η}}_t{l}_e}$

式中Q_g为流过节流器的流量；

d_e为毛细管直径；

P_s为节流器入口压力即供油压力；

P_r为节流器出口压力即油腔内压力；

η_t润滑油粘度；

l_e为毛细管有效长度。

$Q_h=\frac{h^3{p}_r\stackrel{\‾}{B}}{{6\mathrm{\η}}_t}$

式中Q_h为一个油囊排油量；

h为油膜厚度；

为支承流量系数，与油腔形状和尺寸有关。

令Q_g＝Q_h，

可得

$p_r=\frac{p_s}{1+\frac{h^3}{G{d}_e^4}}$

设定比例压力阀的出口压力值为P_sd0。

$p_{\mathrm{sd}0}=(1+\frac{h^3}{{\mathrm{Gd}}_e^4})p_{\mathrm{rd}0}$

随着载荷、温度等因素的影响，使静压油腔内的压力发生变化，根据测量的油腔压力值P_rd计算出比例压力阀的压力调定值P_sd，由于需要保持油膜厚度h不发生变化，所以

$p_{\mathrm{sd}}=\frac{p_{\mathrm{sd}0}}{p_{\mathrm{rd}0}}{p}_{\mathrm{rd}}$

输入设计值：①

支承流量系数②A_e一个油腔的有效承载面积③h₀油腔设计的油膜厚度④润滑油粘度η_t⑤W单油腔载荷⑥d_e毛细管节流器直径⑦l_e为毛细管有效长度

油膜刚度：当油腔6受外载荷作用及温度等因素的影响时，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

为定值，而h为常数，即油腔液阻为常数，节流器液阻R_g＝128η_tl_e/πd_e ⁴为常数，而P_r＝P_sR_h/(R_h+R_g)，该系统供油压力随油腔压力成正比例变化，表明该系统具有接近无穷大的油膜刚度。

Claims (2)

1.一种开式静压导轨载荷自适应供油系统，包括供油装置，溢流阀，比例压力阀，第一压力传感器，计算机控制系统，节流器，第二压力传感器，静压油腔；其特征在于：所述供油装置出口分别连接比例压力阀(2)和溢流阀(1)；所述比例压力阀(2)的出口分别连接第二传感器(5)和节流器(4)；所述节流器(4)的出油口分别连接第一传感器(3)和静压油腔(6)；所述第一压力传感器(3)和第二压力传感器(5)另一端同时与A/D采集传唤器(8)相连，A/D采集传唤器(8)与计算机控制系统(7)的一端连接；所述计算机控制系统(7)另一端连接比例压力阀(2)。

2.根据权利要求1所述的一种开式静压导轨载荷自适应供油系统，其特征在于：所述供油装置包括油箱(9)，粗滤油器(10)，油泵(11)，发动机(12)，精滤油器(13)；所述油箱(9)经过粗滤油器(10)再连接油泵(11)，所述油泵(11)分别与发动机(12)、精滤油器(13)连接，所述精滤油器(13)连接在油泵(11)和比例压力阀(2)之间。

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