[发明专利]一种变压力供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法

说明书

技术领域

本发明属于伺服液压领域，具体涉及一种变压力供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法，适用于高低速、高频、重载、承受径向力等恶劣工况下的大型冶金设备等行业。

背景技术

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。

发明内容

本发明提供一种变压力供油式抗偏载卧式伺服油缸设计方法，所述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；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，供油系统由油箱、液压泵、比例溢流阀以及过滤器组成, 液压泵的出油口分别接比例溢流阀和过滤器。

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位移传感器。

其中，液压泵输出的压力油通过油垫中心孔进入油垫内，由位移传感器检测活塞杆的位置进而控制比例溢流阀的给定压力，此时油腔内油压为P，油液经油垫的封油边流出，通过回油槽流回油箱，此过程中活塞杆下侧的支撑油垫油腔内由于油压P的作用形成一定的支撑力，且该支撑力的大小会随着间隙h的变化高度而自动调整，此过程中活塞杆上侧的支反力油垫也随间隙h的变化调整压力，使活塞杆悬浮于导向套与缸体内，最终达到自适应。

其中，所述上下不对称的油垫为一对或多对。

本发明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。

附图说明

图1：本发明变压力供油式抗偏载卧式伺服油缸结构示意图；

 图2：本发明变压力供油式抗偏载卧式伺服油缸的活塞杆受力图。

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-过滤器；

7-液压泵；                   8-油箱；

9-比例溢流阀；            10-支撑油垫；

11-支撑回油槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述。

如图1所示，本发明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1下侧油垫为支撑油垫10，支撑油垫10由油腔、中心进油孔、封油边和支撑回油槽11组成。活塞杆1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、支反力回油槽4组成。并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8、液压泵7、比例溢流阀9以及过滤器6, 液压泵7的出油口分别接比例溢流阀9和过滤器6，液压泵7供油，液压泵7输出压力Ps由比例溢流阀9控制。在支撑油垫10和支反力油垫5中各连接有一位移传感器3，用于监测活塞杆的位置并形成比例溢流阀的输入控制指令 。

由于上下设置的支反力油垫5和支撑油垫10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杆自重等造成的径向力。

按照图1所示的结构，液压泵7输出压力Ps的油液供给各油垫，压力油通过油垫中心孔进入油垫内，此时油腔内油压为P，压力油经油垫的封油边流出，通过回油槽流回油箱8。在此过程中，活塞杆1下侧的支撑油垫10油腔内由于油压P的作用形成一定的支撑力，且该支撑力的大小会随着油膜间隙h的变化高度而自动调整，此过程中活塞杆1上侧的支反力油垫5也随间隙h的变化调整压力，使活塞杆1悬浮于导向套与缸体2内，最终达到自适应。

图2示出了本发明抗偏载卧式伺服油缸的压力示意图。