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靜壓軸承在高頻加載伺服振動(dòng)缸上的應(yīng)用

2018-07-19

徐海洋
（天津優(yōu)瑞納斯液壓機(jī)械有限公司）

　　1.背景技術(shù)
　　高頻伺服振動(dòng)缸的使用要求：
　?、臵大加速度30g.
　?、剖褂妙l率20～350Hz
　?、窃?00g離心場(chǎng)下正常工作.
　　⑷地震波失真度（反應(yīng)譜面積）：5%
　?、晒┯蛪毫?1MPa.
　　基于高頻加載伺服振動(dòng)液壓缸的特殊使用要求，采用雙出桿液壓缸，活塞桿應(yīng)用液體靜壓軸承支撐結(jié)構(gòu)，活塞為間隙密封，配有伺服閥塊，這樣可以滿足其使用要求。傳統(tǒng)的雙出桿液壓缸活塞桿的支撐結(jié)構(gòu)一般采用銅導(dǎo)向或?qū)驇В▽?dǎo)向環(huán)），活塞采用密封圈。針對(duì)高頻加載伺服振動(dòng)液壓缸的具體要求傳統(tǒng)雙出桿液壓缸存在的弊端說明如下：

　　活塞桿與導(dǎo)向的接觸為固體與固體的接觸，摩擦阻力大，液壓缸的啟動(dòng)壓力大，響應(yīng)時(shí)間長(zhǎng)，抗震性能差，在高重力加速度下工作時(shí)導(dǎo)向受力不均，增大摩擦，穩(wěn)定性降低。在高頻下工作，油液溫度升高，固固直接接觸造成磨損，降低使用壽命。

　　2.目的
　　高頻加載伺服振動(dòng)液壓缸主要解決了在特殊條件下傳統(tǒng)缸使用的弊端，主要是摩擦阻力小、啟動(dòng)壓力降低、響應(yīng)時(shí)間短、抗振性能好、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，控制油液溫度性能良好等。

　　3.技術(shù)內(nèi)容
　　3.1高頻加載伺服振動(dòng)液壓缸的組成如下：
　　圖1為主視圖，圖2為俯視圖。

　　1-伺服閥；2-伺服閥塊；3、6-工藝堵；4-壓蓋；5-缸頭；7、29螺釘；8-活塞桿；9-防塵圈；10-桿用Y型圈；11、15-O型圈；12-止動(dòng)墊圈；13、16-擋圈；17-油口法蘭；18、19、20、22、23-油管接頭；21-測(cè)壓排氣接頭；24-缸筒；25-傳感器；26-傳感器支架；27-圓螺母
　　3.2主要組成結(jié)構(gòu)
　　（1）桿兩端采用液體靜壓軸承結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：
　　采用靜壓軸承來支承活塞桿將帶來極高的側(cè)向載荷能力。四個(gè)靜壓腔室從四面對(duì)活塞桿形成支撐，通過四個(gè)小孔由高壓油供壓，當(dāng)有側(cè)向載荷施加在活塞桿上時(shí)，相對(duì)面的液壓通路被擠壓，流量降低，供油小孔的壓降將降低，靜壓腔室內(nèi)的壓力則上升。該腔室對(duì)面的靜壓腔室則會(huì)因與活塞桿間隙增大而流量上升，靜壓腔室的壓力則下降。因此可見，靜壓軸承是“自我補(bǔ)償”的，液壓壓力將反作用于任何側(cè)向載荷，維持活塞桿的潤滑。靜壓軸承始終處于純液體潤滑狀態(tài)下，摩擦阻力小。在高頻振動(dòng)時(shí)不會(huì)發(fā)生金屬之間的直接接觸，所以不會(huì)造成磨損，使用壽命長(zhǎng)。油膜剛度有良好的抗震性。

　　經(jīng)過精密計(jì)算得出的靜壓軸承結(jié)構(gòu)，可以保證伺服加載油缸具有極低的啟動(dòng)摩擦和滑動(dòng)摩擦，Z大啟動(dòng)壓力不超過0.05MPa，使伺服加載油缸具有良好的高速、低速動(dòng)態(tài)性能指標(biāo)。

　　采用的四腔靜壓軸承設(shè)計(jì)，提高了伺服缸的抗側(cè)向力能力和動(dòng)態(tài)響應(yīng)及使用壽命。靜壓軸承單獨(dú)供油，泄油管直接回油箱。
　　（2）采用大流量伺服閥和位移傳感器的控制
　　油缸配有伺服閥塊和高性能位移傳感器，利用傳感器對(duì)液壓缸的位置進(jìn)行檢測(cè)和反饋，采用伺服閥自動(dòng)調(diào)節(jié)流量，伺服閥起到換向閥和流量控制閥的作用，從而實(shí)現(xiàn)位置、速度、加速的、力和壓力等各種物理量的控制。伺服閥的頻率高，液壓諧振頻率也很高，因此系統(tǒng)響應(yīng)速度高；控制精度高，穩(wěn)定性容易保證。

　　通過伺服閥和位移傳感器的作用，保證液壓缸有穩(wěn)定的輸出，同時(shí)得到穩(wěn)定的波形圖。
　　4.工作原理
　　工作原理如圖3。

　　（1）油缸的控制壓力油P，通過伺服閥（28）進(jìn)入油缸，油缸兩腔之間通過節(jié)流閥（29）相通，通過控制節(jié)流閥（29）的通流量，可以有效控制液壓缸的穩(wěn)定性，得到更好的工作波形。

　　（2）靜壓軸承供油P1，通過減壓閥（27）和固定節(jié)流孔（30）控制，可以實(shí)現(xiàn)靜壓軸承的壓力和流量德的控制，從而使靜壓軸承得到更好的承載能力、油膜剛度等。靜壓軸承的泄油則通過泄油口L直接回油箱。

　　（3）控制壓力油P2，伺服閥為外空外泄式，通過P2壓力油控制伺服閥，伺服閥的泄油口Y單獨(dú)回油箱。
　?。?）液壓缸上配有壓力檢測(cè)口，可隨時(shí)監(jiān)測(cè)油缸的壓力變化。

來源：《科學(xué)與財(cái)富》2016年5期