一种复合自适应抗偏载卧式伺服油缸设计方法技术

本发明专利技术提供一种复合自适应抗偏载卧式伺服油缸设计方法，卧式伺服油缸包括缸体(2)和活塞杆(1)，在油缸导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫(5、11)，其中活油缸塞杆(1)下侧油垫为支撑油垫(11)，活塞杆(1)上侧油垫为支反力油垫(5)；在每个油垫(5、11)的中心进油孔之前的液压回路中各连接一阻尼器(6)；由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压力由比例溢流阀（10）控制。本发明专利技术通过支撑油垫和支反力油垫的应用，通过由独立的供油系统向各油垫提供压力油，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了卧式伺服油缸的可靠性和寿命。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供，卧式伺服油缸包括缸体(2)和活塞杆(1)，在油缸导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫(5、11)，其中活油缸塞杆(1)下侧油垫为支撑油垫(11)，活塞杆(1)上侧油垫为支反力油垫(5)；在每个油垫(5、11)的中心进油孔之前的液压回路中各连接一阻尼器(6)；由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压力由比例溢流阀（10）控制。本专利技术通过支撑油垫和支反力油垫的应用，通过由独立的供油系统向各油垫提供压力油，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了卧式伺服油缸的可靠性和寿命。【专利说明】
本专利技术属于伺服液压领域，具体涉及，适用于低速、高速、重载、承受径向力等恶劣工况下的大型冶金设备等行业。
技术介绍
伺服油缸是液压伺服系统的执行元件，以实现高精度、高响应控制。伺服油缸的性能好坏直接影响着系统的控制精度以及动静态品质，因而伺服油缸的设计需要具有优良的导向性能、低摩擦、无外漏、无爬行、无滞涩、小惯量、高响应、长寿命等优点，才能更好地满足伺服系统静态精度、动态品质的要求。一般油缸的受力状态属于理想的二力杆状态，活塞杆只承受轴向力，没有径向力。实际应用中由于安装、负载力特性或其他原因会导致在活塞杆上有一定的径向力存在，使得活塞杆与导向套、活塞与缸筒存在偏摩，严重影响伺服缸的输出特性和可靠性。减小甚至克服径向力对伺服缸特性和寿命可靠性的影响，是伺服系统和伺服油缸的重要设计及控制方式设计的主要内容。
技术实现思路
本专利技术提供，卧式伺服油缸包括缸体和活塞杆，在油缸导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫，其中活塞杆下侧油垫为支撑油垫，活塞杆上侧油垫为支反力油垫；在每个油垫的中心进油孔之前的液压回路中各连接一阻尼器；由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压力由比例溢流阀控制。 其中，供油系统包括油箱、液压泵、比例溢流阀以及过滤器，液压泵的出油口分别接比例溢流阀和过滤器，液压泵所供油的输出压力Ps由比例溢流阀控制，实现变压供油。 其中，油垫由油腔、中心进油孔、封油边和回油槽组成，在支撑油垫和支反力油垫的油腔中各连接有一压力传感器。 其中，液压泵输出的压力油通过阻尼器进入活塞杆上下侧的油垫，在活塞杆和油垫之间形成一定厚度的油膜，将两个接触面隔开，使活塞杆与缸体形成油膜润滑，在支撑油垫和支反力油垫的油压形成的力偶作用下，使活塞杆克服自重在油缸的缸体内达到自动对中。 进一步，上下不对称的油垫为一对或多对。 本专利技术通过支撑油垫和支反力油垫的应用，通过由独立的供油系统向各油垫提供压力保持不变的压力油，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了卧式伺服油缸的可靠性和寿命。 【专利附图】【附图说明】 图1:本专利技术复合自适应抗偏载卧式伺服油缸结构示意图；图2:支撑油垫工作原理示意图； 图3:支撑油垫与活塞杆关系图；图4:油缸中活塞杆受力图。 附图标记说明: 1-活塞杆， 2-缸体，3-传感器，4-支反力回油槽， 5-支反力油垫，6-阻尼器，7-过滤器，8液压泵，9-油箱， 10-比例溢流阀，11-支撑油垫，12支撑回油槽。 【具体实施方式】 下面结合附图对本专利技术进行具体描述。 如图1所示，本专利技术的卧式伺服油缸包括缸体2和活塞杆1，在油缸导向套上沿轴线方向设置一对或多对上下不对称的油垫，其中活塞杆I下侧油垫为支撑油垫11，支撑油垫11由油腔、中心进油孔、封油边和支撑回油槽12组成。活塞杆I上侧油垫为支反力油垫5，支反力油垫5由油腔、中心进油孔、封油边和支反力回油槽4组成。由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油。供油系统包括油箱9、液压泵8、比例溢流阀10以及过滤器7，液压泵8的出油口分别接比例溢流阀10和过滤器7，液压泵8供油，液压泵8输出压力Ps由比例溢流阀10控制，实现变压供油。在支撑油垫11和支反力油垫5中各连接有一传感器3，用于监测油垫中压力油的压力。在支撑油垫11和支反力油垫油腔5的中心进油孔之前的液压回路中各连接一阻尼器6。 由于上下设置的支反力油垫5和支撑油垫11不对称，在油垫内通入压力油后，上下油垫便形成力偶，此力偶用于平衡外负载及活塞自重等造成的径向力。由于在油垫进油孔处设置了固定阻尼器6，在油腔内形成压力场用于支承外载荷，依靠阻尼器6的调压作用，使油腔压力随载荷的变化而自动调节，从而通过复合变压供油，保持油腔压力与载荷平衡，能够适应工作过程中径向力的变化。 结合图2、3，压力油通过阻尼器6进入活塞杆I下侧的支撑油垫11后，由于此系统为变压供油，即系统压力取决于负载，由于活塞杆I与油垫的封油边贴合，系统会继续通过阻尼器6往油垫11内注油，油垫11内压力逐渐升高。支撑油垫11和支反力油垫5的油腔压力由于不对称形成的力偶就会逐渐增大，当增大到一定程度时就会与活塞和活塞杆自重形成的力相平衡。系统持续供油，力偶再次加大就会将活塞杆I托起，此时压力油打开油垫的封油边，从油垫的封油边流出，油垫内压力降低，系统压力随之下降，活塞杆I和油垫5、11形成一定厚度的油膜，将两个接触面隔开，使活塞杆与缸体形成油膜润滑。在支撑油垫11和支反力油垫5的油压形成的力偶作用下，使活塞杆I克服自重在油缸的前端盖的缸体内达到自动对中。 图4示出了本专利技术抗偏载卧式伺服油缸的压力示意图。 当油缸做工，活塞杆I受到偏载力作用的工况时，由外负载形成的附加径向力FL会导致活塞杆I前端绕质心O发生向下偏转，使得支撑油垫11和支反力油垫5的封油边与活塞杆I的间隙h发生变化，进而影响到各油垫的油腔中的压力大小，如图4所示: 力平衡式:Fi=FL+F2+G 力矩平衡式 -F1^L1=F1=KLJF2=KLfG=KL4在图4中，当径向力匕增大，由于质心O的存在，支撑油垫11和支反力油垫5的封油边与活塞杆I的间隙均减小。液压油从封油边的流出阻力加大，系统继续供油，系统供油压力上升，在阻尼器的作用下使油腔有个憋压的过程，支撑油垫11和支反力油垫5内的油压开始增大，形成更大的反作用力偶，此增大后的力偶与外负载形成的力偶相抵消，从而达到平衡外负载的目的。随着工作过程中活塞杆I的运动变化，外负载形成的径向力也会发生变化，进而导致活塞杆I与封油边间隙做出相应的变化，上下油垫中油腔的压力就会做出相应的调整，使活塞杆在导向套内实现自适应对中的平衡效果。 在整个工作过程中，由活塞和活塞杆的自身重力、外负载力形成的不平衡的力偶，在一定的范围内，均可通过活塞杆与封油边之间间隙变化所导致上下油垫的油腔中压力变化而形成的力偶进行自适应调节，始终使活塞杆悬浮与缸体内，与缸体形成油膜润滑，减小活塞与缸体、活塞杆与缸体的摩擦，增大了系统的承载能力及抗偏载能力，大大延长了卧式伺服油缸的寿命。【权利要求】1.，卧式伺服液压缸包括缸体(2)和活塞杆(1)，其特征在于: 在油缸导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫(5、11)，其中活塞杆(1)下侧油垫为支撑油垫(11)，活塞杆(1)上侧油垫为支反力油垫(5)； 在每个油垫(5、11)的中心进油孔之前的液压回路中各连接一阻尼器(6)； 由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种复合自适应抗偏载卧式伺服油缸设计方法，卧式伺服液压缸包括缸体(2)和活塞杆(1)，其特征在于：在油缸导向套上沿轴线方向设置上下不对称的油垫(5、11)，其中活塞杆(1)下侧油垫为支撑油垫(11)，活塞杆(1)上侧油垫为支反力油垫(5)；在每个油垫(5、11)的中心进油孔之前的液压回路中各连接一阻尼器(6)；由独立的供油系统向各油垫同时通入压力油，供油系统提供的压力油的压力由比例溢流阀（10）控制。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黄庆学，安高成，马丽楠，曹一兵，张其生，
申请(专利权)人：太原科技大学，
类型：发明
国别省市：山西;14