申请/专利权人：厦门理工学院;厦门威迪思汽车设计服务有限公司;安徽华菱汽车有限公司

申请日：2018-12-29

公开（公告）日：2024-04-12

公开（公告）号：CN109611411B

主分类号：F15B15/14

分类号：F15B15/14;F15B15/20

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.12#授权;2019.05.14#实质审查的生效;2019.04.12#公开

摘要：本发明公开一种高速重载作动器，涉及液压伺服作动器技术领域，包括缸筒和活塞杆，缸筒内腔两端分别嵌有一个静压轴承，活塞杆穿置于两个静压轴承中，活塞杆上的活塞上设有供油通道，缸筒的侧壁靠近两端的静压轴承处分别设有第一伺服供油通道和第二伺服供油通道；当活塞运动到缸筒内腔最顶部时，第一伺服供油通道提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞顶部；当活塞运动到缸筒内腔最底部时，第二伺服供油通道提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞底部。通过在活塞上开设供油通道，使活塞运动到缸筒上、下极限位置时，油液通过供油通道进入活塞端面与缸筒的间隙之间，方便活塞启动，避免活塞与伺服供油通道堵蔽产生波形削峰等波形失真现象。

主权项：1.一种高速重载作动器，其特征在于：包括缸筒4和活塞杆1，缸筒4内腔两端分别嵌有一个静压轴承3，活塞杆1穿置于两个静压轴承3中，活塞杆1上的活塞5上设有供油通道，缸筒4的侧壁靠近两端的静压轴承3处分别设有第一伺服供油通道41和第二伺服供油通道42；当活塞5运动到缸筒4内腔最顶部时，第一伺服供油通道41提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞5顶部；当活塞5运动到缸筒4内腔最底部时，第二伺服供油通道42提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞5底部；所述的活塞5上的供油通道包括第一环形油槽52、第二环形油槽53、上油液启动通道51和下油液启动通道54，各环形油槽分布在活塞5外圆周面上，第一环形油槽52通过上油液启动通道51与活塞5上端面连通，第二环形油槽53通过下油液启动通道54与活塞5下端面连通；所述的静压轴承3内周面设有八段静压油腔31，静压轴承3外周面设有环形供油槽33，各静压油腔31通过与其一一对应的节流孔32与环形供油槽33连通；所述的缸筒4顶部设有用于密封缸筒4顶端的上端盖2，上端盖2抵接位于缸筒4内腔上端的静压轴承3，缸筒4尾部设有支撑缸筒4的尾套筒6，尾套筒6抵接位于缸筒4内腔下端的静压轴承3，尾套筒6内腔为静载荷腔体；所述的上端盖2设有第三环形油槽21，第三环形油槽21连通与上端盖2抵接的静压轴承3的端面，所述的尾套筒6设有第四环形油槽61，第四环形油槽61连通与尾套筒6抵接的静压轴承3的端面，所述的缸筒4上设有回油孔45和回油通道46，第三环形油槽21和第四环形油槽61通过回油通道46与回油孔45连通，第三环形油槽21、第四环形油槽61、回油孔45和回油通道46构成静压轴承3的回油通路。

全文数据：一种高速重载作动器技术领域本发明涉及液压伺服作动器技术领域，特别是用于轮胎耦合车辆道路模拟试验台、需要承受较大径向力的一种高速重载作动器。背景技术高速重载作动器是轮胎耦合车辆道路模拟试验台的关键执行机构，主要由上下等面积双头活塞杆和底部带有静载荷平衡装置的缸筒所组成。双头活塞杆与缸筒的滑动副采用静压轴承，以降低活塞杆与缸筒之间的摩擦阻力，因此，高速重载作动器具有高速、高频、低粘滞性的特点。现有作动器存在以下技术缺陷：1活塞在起始位置堵蔽了缸筒侧面的进油孔，造成起动缓慢或难以起动，且活塞运动到上、下极限位置时，活塞与供油通道部分堵蔽时产生波形削峰等波形失真现象。2双头活塞杆与缸筒的滑动副之间的静压轴承采用压力油润滑，其结构采用径向四段压力油腔，当受径向力时，活塞杆与缸筒之间的一侧间隙减小，另一侧间隙增大，间隙减小的一侧压力油腔压力减大，间隙增大的一侧压力减小，从而产生一个反向的液压径向力与所受的径向力平衡，但当径向力的方向与压力油腔方向不一致时，会造成润滑失效。发明内容本发明的目的在于提供一种高速重载作动器，解决作动器活塞泄油量过大和静压密封失效的难题。为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种高速重载作动器，包括缸筒和活塞杆，缸筒内腔两端分别嵌有一个静压轴承，活塞杆穿置于两个静压轴承中，活塞杆上的活塞上设有供油通道，缸筒的侧壁靠近两端的静压轴承处分别设有第一伺服供油通道和第二伺服供油通道；当活塞运动到缸筒内腔最顶部时，第一伺服供油通道提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞顶部；当活塞运动到缸筒内腔最底部时，第二伺服供油通道提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞底部。进一步的，所述的活塞上的供油通道包括第一环形油槽、第二环形油槽、上油液启动通道和下油液启动通道，各环形油槽分布在活塞外圆周面上，第一环形油槽通过上油液启动通道与活塞上端面连通，第二环形油槽通过下油液启动通道与活塞下端面连通。优选的，所述的第一环形油槽和第二环形油槽分别与2至6个上油液启动通道和下油液启动通道连通，上油液启动通道和下油液启动通道分别沿活塞径向均匀分布。进一步的，所述的活塞杆为双头活塞杆。进一步的，所述的静压轴承内周面设有八段静压油腔，静压轴承外周面设有环形供油槽，各静压油腔通过与其一一对应的节流孔与环形供油槽连通。进一步的，所述的八段静压油腔沿静压轴承径向均布。进一步的，所述的缸筒上设有两个进油孔以及连通两个进油孔的供油通道，两个进油孔分别与两个静压轴承上的环形供油槽连通。进一步的，所述的缸筒上的进油孔和供油通道、以及所述的静压轴承上的环形供油槽和节流孔，构成静压轴承的供油通路。进一步的，所述的缸筒顶部设有密封缸筒顶端的上端盖，上端盖抵接位于缸筒内腔上端的静压轴承，缸筒尾部设有支撑缸筒的尾套筒，尾套筒抵接位于缸筒内腔下端的静压轴承，尾套筒内腔为静载荷腔体。进一步的，所述的上端盖设有第三环形油槽，第三环形油槽连通与上端盖抵接的静压轴承的端面，所述的尾套筒设有第四环形油槽，第四环形油槽连通与尾套筒抵接的静压轴承的端面，所述的缸筒上设有回油孔和回油通道，第三环形油槽和第四环形油槽通过该回油通道与回油孔连通，第三环形油槽、第四环形油槽、回油孔和回油通道构成静压轴承的回油通路。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明通过在活塞上开设供油通道，使活塞运动到缸筒上、下极限位置时，油液通过供油通道进入活塞端面与缸筒的间隙之间，方便活塞启动，避免活塞与伺服供油通道堵蔽产生波形削峰等波形失真现象。附图说明图1示出了本发明实施例的高速重载作动器的剖视图；图2是沿图1中A-A线的剖视图；图3是沿图1中B-B的剖视图；图4是沿图2中C-C线的剖视图；图5是沿图4中D-D线的剖视图；图6是图1中I处的放大图；图7是图1中Ⅱ处的放大图。具体实施方式本发明所述的高速重载作动器用于轮胎耦合车辆道路模拟试验台，其需要承受较大的径向力。作动器的动作是由伺服阀供油产生的，因此伺服供油通道只能设置于缸筒侧面。作动器启动前，活塞处于缸筒最底部。现有的作动器因活塞侧面将伺服供油通道完全堵蔽，油液只能从活塞与缸筒之间的间隙进入活塞底部，造成启动缓慢、困难。本发明通过在活塞上设置供油通道可以实现快速启动，同时还可以消除活塞运动到上、下极限位置时，活塞与缸体上的伺服供油通道堵闭时产生波形削峰等波形失真现象。如图1所示，一种高速重载作动器，包括缸筒4和活塞杆1，缸筒4内腔两端分别嵌有一个静压轴承3，活塞杆1穿置于两个静压轴承3中，活塞杆1为双头活塞杆。缸筒4顶部设有密封缸筒4顶端的上端盖2，上端盖2抵接位于缸筒4内腔上端的静压轴承3。缸筒4尾部设有支撑缸筒4的尾套筒6，尾套筒6抵接位于缸筒4内腔下端的静压轴承3，尾套筒6内腔为静载荷腔体。请参阅图1和图7，缸筒4的侧壁靠近两端的静压轴承3处分别设有与伺服阀连通的第一伺服供油通道41和第二伺服供油通道42。活塞杆1上的活塞5上设有供油通道。当活塞5运动到缸筒4内腔最顶部时，第一伺服供油通道41提供的油液通过活塞5上的供油通道进入活塞5顶部；当活塞5运动到缸筒4内腔最底部时，第二伺服供油通道42提供的油液通过活塞5上的供油通道进入活塞底部。请参阅图1、图2、图4和图7，作为一种优选，活塞5上的供油通道包括第一环形油槽52、第二环形油槽53、上油液启动通道51和下油液启动通道54。各环形油槽分布在活塞5外圆周面上，第一环形油槽52通过上油液启动通道51与活塞5上端面连通，第二环形油槽53通过下油液启动通道54与活塞5下端面连通。进一步优选地，第一环形油槽52和第二环形油槽53分别与2至6个上油液启动通道51和下油液启动通道54连通，上油液启动通道51和下油液启动通道54分别沿活塞5径向均匀分布。当活塞5运动到缸筒4内腔最顶部时，第一伺服供油通道41连通活塞5的第一环形油槽52，油液通过第一环形油槽52进入活塞5顶部。当活塞5运动到缸筒4内腔最底部时，第二伺服供油通道42连通活塞5的第二环形油槽53，油液通过第二环形油槽53进入活塞5底部。如图5所示，静压轴承3内周面设有八段静压油腔31，静压轴承3外周面设有环形供油槽33，各静压油腔31通过与其一一对应的节流孔32与环形供油槽33连通。作为一种优选，八段静压油腔31沿静压轴承3径向均布。请参阅图4、图5和图7，缸筒4上设有两个进油孔43以及连通两个进油孔43的供油通道44，两个进油孔43分别与两个静压轴承3上的环形供油槽33连通。缸筒4上的进油孔43和供油通道44、以及静压轴承3上的环形供油槽33和节流孔32，构成静压轴承3的供油通路。如图1所示，上端盖2设有第三环形油槽21，第三环形油槽21连通与上端盖2抵接的静压轴承3的端面。尾套筒6设有第四环形油槽61，第四环形油槽61连通与尾套筒6抵接的静压轴承3的端面。缸筒4上设有回油孔45和回油通道46，第三环形油槽21和第四环形油槽61通过回油通道46与回油孔45连通，第三环形油槽21、第四环形油槽61、回油孔45和回油通道46构成静压轴承3的回油通路。静压轴承的工作原理是，当活塞杆在径向载荷作用下发生偏移时，间隙减小的一侧形成一个封闭的油腔，使油液泄漏减少从而油腔压力增加；另一侧因间隙增加形成一个开式油腔，油液泄漏量增加，因为节流孔的节流作用，使开式油腔压力急剧降低。相对的两侧产生一个较大的压力差，因此产生一个反向的径向压力与所受的径向外力平衡。但是，对于四段式油腔而言，当所受径向力方向与静压腔的方向不一致时，间隙小的一侧难以形成封闭油腔，为了使液压力与径向力平衡，只有增加供油压力和增加供油流量。本发明将静压轴承的内侧静压油腔由四段改为八段，可以降低供油压力和供油流量，从而大大降低了供油功率。以上所记载，仅为利用本创作技术内容的实施例，任何熟悉本项技艺者运用本创作所做的修饰、变化，皆属本创作主张的专利范围，而不限于实施例所揭示者。

权利要求：1.一种高速重载作动器，其特征在于：包括缸筒4和活塞杆1，缸筒4内腔两端分别嵌有一个静压轴承3，活塞杆1穿置于两个静压轴承3中，活塞杆1上的活塞5上设有供油通道，缸筒4的侧壁靠近两端的静压轴承3处分别设有第一伺服供油通道41和第二伺服供油通道42；当活塞5运动到缸筒4内腔最顶部时，第一伺服供油通道41提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞5顶部；当活塞5运动到缸筒4内腔最底部时，第二伺服供油通道42提供的油液通过活塞上的供油通道进入活塞5底部。2.根据权利要求1所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的活塞5上的供油通道包括第一环形油槽52、第二环形油槽53、上油液启动通道51和下油液启动通道54，各环形油槽分布在活塞5外圆周面上，第一环形油槽52通过上油液启动通道51与活塞5上端面连通，第二环形油槽53通过下油液启动通道54与活塞5下端面连通。3.根据权利要求2所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的上油液启动通道51和下油液启动通道54的数量均为2至6个，上油液启动通道51和下油液启动通道54分别沿活塞5径向均匀分布。4.根据权利要求1所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的活塞杆为双头活塞杆。5.根据权利要求1所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的静压轴承3内周面设有八段静压油腔31，静压轴承3外周面设有环形供油槽33，各静压油腔31通过与其一一对应的节流孔32与环形供油槽33连通。6.根据权利要求5所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的八段静压油腔31沿静压轴承3径向均布。7.根据权利要求5所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的缸筒4上设有两个进油孔43以及连通两个进油孔43的供油通道44，两个进油孔43分别与两个静压轴承3上的环形供油槽33连通。8.根据权利要求7所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的缸筒4上的进油孔43和供油通道44、以及所述的静压轴承3上的环形供油槽33和节流孔32，构成静压轴承3的供油通路。9.根据权利要求1所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的缸筒4顶部设有用于密封缸筒4顶端的上端盖2，上端盖2抵接位于缸筒4内腔上端的静压轴承3，缸筒4尾部设有支撑缸筒4的尾套筒6，尾套筒6抵接位于缸筒4内腔下端的静压轴承3，尾套筒6内腔为静载荷腔体。10.根据权利要求9所述的高速重载作动器，其特征在于：所述的上端盖2设有第三环形油槽21，第三环形油槽21连通与上端盖2抵接的静压轴承3的端面，所述的尾套筒6设有第四环形油槽61，第四环形油槽61连通与尾套筒6抵接的静压轴承3的端面，所述的缸筒4上设有回油孔45和回油通道46，第三环形油槽21和第四环形油槽61通过回油通道46与回油孔45连通，第三环形油槽21、第四环形油槽61、回油孔45和回油通道46构成静压轴承3的回油通路。

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