專利名稱：變頻恒流靜壓軸承的制作方法
變頻恒流靜壓軸承所屬領(lǐng)域本發(fā)明涉及到重型臥式車床的主軸靜壓軸承裝置，特別是引入了壓力、流量反饋 實(shí)現(xiàn)了變頻恒流控制的靜壓軸承。
背景技術(shù)：
目前重型臥式車床，例如數(shù)控重型臥式車床，承重范圍80-200噸，主軸徑向恒流 靜壓軸承系統(tǒng)通常是采用普通的三相異步電機(jī)驅(qū)動齒輪泵提供壓力油至主軸靜壓軸承，輸 入流量不變。由于靜壓軸承的實(shí)際流量受油的粘度、溫度、壓力以及零件加工精度的綜合影 響，軸承的承載能力及精度不高。特別是外載荷變化較大時(shí)，油膜厚度變化極大，從而大大 降低了靜壓軸承的精度。隨著數(shù)控重型臥式車床的發(fā)展，承重范圍已達(dá)到80-500噸，因此 要求靜壓軸承有更大的承載能力和更高的回轉(zhuǎn)精度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中的不足，和為了滿足現(xiàn)代數(shù)控重型臥式車床的發(fā) 展需要，提供一種使主軸在大的承載下仍能保證高精度回轉(zhuǎn)的變頻恒流靜壓軸承。本發(fā)明解決通常恒流靜壓軸承系統(tǒng)存在的問題的技術(shù)方案是采用當(dāng)前比較成熟 的交流變頻技術(shù)，并在液壓系統(tǒng)中引入壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)，在數(shù)控系統(tǒng)中增加 數(shù)據(jù)處理單元、PLC控制器(可編程邏輯控制器)和交流變頻器，在液壓系統(tǒng)中將原來的齒 輪泵的驅(qū)動電機(jī)由三相異步電機(jī)改為交流變頻電機(jī)，在主軸靜壓軸承液壓油輸入端增加壓 力傳感器、流量傳感器、溫度傳感器，提供反饋信號至數(shù)控系統(tǒng)。本發(fā)明所說的變頻恒流靜壓軸承，其構(gòu)成包括數(shù)控系統(tǒng)，交流變頻器、交流變頻電 機(jī)、齒輪泵、靜壓軸承、壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)。在所說的數(shù)控系統(tǒng)中包括有數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)、PLC控制器，PLC控制器的輸出端與交流變頻器輸入端相連接，交流變頻器輸出端 信號與交流變頻電機(jī)相連接，交流變頻電機(jī)與齒輪泵相連接，齒輪泵與壓力、流量、溫度檢 測反饋系統(tǒng)以及靜壓軸承中的靜壓油腔相連接，在靜壓軸承與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元之間，設(shè) 置有壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)。在所說的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元中，有處理和比較靜壓軸 承壓力、流量、溫度設(shè)定值與壓力、流量、溫度檢測反饋信號的比較電路。本發(fā)明所說的變頻恒流控制靜壓軸承的原理為將徑向靜壓軸承壓力、流量、溫度 的設(shè)定值輸送到數(shù)控系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)，且數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元同時(shí)接受來自壓力、流 量、溫度檢測反饋系統(tǒng)的信號，將其進(jìn)行比較后輸送到PLC控制器；PLC控制器的輸出信號， 經(jīng)過交流變頻器、交流變頻電機(jī)后驅(qū)動齒輪泵，并控制靜壓軸承液壓油流量，處于最佳狀態(tài) 時(shí)鎖定。經(jīng)檢驗(yàn)，采用本發(fā)明所說的變頻恒流靜壓軸承應(yīng)用在承載500噸的數(shù)控重型臥式 車床上，主軸徑向跳動可達(dá)到0. 006毫米。


圖1 變頻恒流靜壓軸承液壓控制系統(tǒng)方框圖；圖2 數(shù)控重型臥式車床主軸箱徑向靜壓軸承結(jié)構(gòu)圖；圖3 徑向靜壓軸承液壓原理圖。在圖1 圖3中1.徑向靜壓軸承壓力、流量、溫度設(shè)定值；2.數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)； 3.PLC控制器；4.交流變頻器；5.交流變頻電機(jī)；6.齒輪泵；7.徑向靜壓軸承；8.壓力、流 量、溫度檢測反饋系統(tǒng)；9.主軸；10.靜壓油腔；11.輸入通道；12.主軸箱箱體；13.粗過濾 器；14.變量葉片泵；15.交流電機(jī)；16a、16b、16c、16d.單向閥；17.精過濾器；18a、18b.壓 力繼電器；19.流量傳感器；20.壓力傳感器；21.溫度傳感器；22.兩位兩通電磁閥；23.蓄 能器。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖，對本發(fā)明所述的變頻恒流靜壓軸承的結(jié)構(gòu)和原理作進(jìn)一步的描述 和說明。在圖1中，是采用西門子840D數(shù)控系統(tǒng)中的模塊化單元為例，來說明本發(fā)明所說 的變頻恒流靜壓軸承的液壓控制系統(tǒng)，主要包括數(shù)控系統(tǒng)，交流變頻器4、交流變頻電機(jī)5、 齒輪泵6、徑向靜壓軸承7、壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)8。所說的數(shù)控系統(tǒng)中包括數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)2和PLC控制器3。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2主要是用于調(diào)速控制信號(即徑向靜壓軸承壓 力、流量、溫度設(shè)定值1)的輸入，它給出的壓力、流量、溫度控制信號與壓力、流量檢、溫度 測反饋系統(tǒng)8輸給的反饋信號具有相同形式和相同的數(shù)量級。在徑向靜壓軸承7與數(shù)據(jù)處 理系統(tǒng)2之間，設(shè)置有壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)8，所說的壓力、流量、溫度檢測反饋系 統(tǒng)8中，包括流量傳感器19、壓力傳感器20和溫度傳感器21 ；在所說的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2單元 中有處理和比較徑向靜壓軸承壓力、流量、溫度設(shè)定值1與壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)8 的反饋信號的比較電路。數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2中的比較環(huán)節(jié)將輸入信號和反饋信號進(jìn)行比較， 將得出的偏差信號作為PLC控制器3的輸入信號。PLC控制器3將接受到的偏差信號按照 設(shè)計(jì)給定的算法輸出控制信號來控制變頻器4的輸出頻率。當(dāng)徑向靜壓軸承7通過調(diào)整處 于最佳靜壓狀態(tài)(主軸9在徑向靜壓軸承7中的高精度回轉(zhuǎn))時(shí)，PLC控制器3使變頻器4 的頻率鎖定，交流變頻電機(jī)5輸出轉(zhuǎn)速不變，齒輪泵6流量恒定不變，從而實(shí)現(xiàn)主軸9的重 載高精度回轉(zhuǎn)。在圖2中，徑向靜壓軸承7固裝在主軸箱箱體12上，主軸9置于徑向靜壓軸承7 中，主軸9與徑向靜壓軸承7為間隙配合，在徑向靜壓軸承7上設(shè)置有液壓油輸入通道11， 液壓油經(jīng)輸入通道11流入徑向靜壓軸承7中靜壓油腔10內(nèi)，在主軸9與徑向靜壓軸承7 間形成一層油膜，保證主軸9在徑向靜壓軸承7中的高精度回轉(zhuǎn)。為了保證所輸入的液壓油的質(zhì)量，在本發(fā)明所說的變頻恒流靜壓軸承中還可以設(shè) 置一些輔助裝置，其工作原理一并在圖3中說明。液壓油經(jīng)粗過濾器13、精過濾器17過濾 后，進(jìn)入到由交流變頻電機(jī)5驅(qū)動的齒輪泵6中，流經(jīng)單向閥16c、流量傳感器19，流入徑向 靜壓軸承7中油腔10內(nèi)。圖中的流量傳感器19，提供輸入到油腔10的流量反饋信號至數(shù) 據(jù)處理系統(tǒng)2 ；油腔10的輸入端連接的壓力傳感器20和溫度傳感器21，提供輸入到油腔10 的壓力和溫度反饋信號至數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)2。
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在本發(fā)明所說的變頻恒流靜壓軸承中，還可以設(shè)置靜壓軸承壓力保護(hù)系統(tǒng)，如圖3 中所示，單向閥16d，兩位兩通電磁閥22，壓力繼電器18b，蓄能器23構(gòu)成徑向靜壓軸承壓 力保護(hù)回路。當(dāng)機(jī)床突然斷電時(shí)，兩位兩通電磁閥22接通，蓄能器23中的壓力油經(jīng)單向閥 16d流入徑向靜壓軸承7中油腔10內(nèi)，從而起到保護(hù)作用。此外，在圖3中涉及到的變量葉片泵14、交流電機(jī)15、單向閥16a、16b均為實(shí)施本 發(fā)明技術(shù)的輔助設(shè)置或部件，無需進(jìn)行額外的說明。
權(quán)利要求
一種變頻恒流靜壓軸承，包括數(shù)控系統(tǒng)、交流變頻器、交流變頻電機(jī)、齒輪泵、徑向靜壓軸承、壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)，其特征在于，所說的數(shù)控系統(tǒng)中包括有數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)、PLC控制器，PLC控制器的輸出端與交流變頻器輸入端相連接，交流變頻器輸出端信號與交流變頻電機(jī)相連接，交流變頻電機(jī)與齒輪泵相連接，齒輪泵與壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)以及徑向靜壓軸承中的靜壓油腔相連接，在徑向靜壓軸承與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元之間，設(shè)置有壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)。
2.按照權(quán)利要求1所說的變頻恒流靜壓軸承，其特征在于，所說的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元 中，有處理和比較靜壓軸承壓力、流量、溫度設(shè)定值與壓力、流量、溫度檢測反饋信號的比較 電路。
3.按照權(quán)利要求1所說的變頻恒流靜壓軸承，其特征在于，所說的壓力、流量、溫度檢 測反饋系統(tǒng)中包括流量傳感器、壓力傳感器和溫度傳感器。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種變頻恒流靜壓軸承，其構(gòu)成包括數(shù)控系統(tǒng)，交流變頻器、交流變頻電機(jī)、齒輪泵、徑向靜壓軸承、壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)。數(shù)控系統(tǒng)中包括數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)和PLC控制器，PLC控制器、交流變頻器、交流變頻電機(jī)依次相連接，交流變頻電機(jī)與齒輪泵相連接，齒輪泵與壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)以及靜壓油腔連接，在徑向靜壓軸承與數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元間，有壓力、流量、溫度檢測反饋系統(tǒng)。在數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)單元中有處理壓力、流量、溫度檢測反饋信號的比較電路。所說的變頻恒流靜壓軸承，可自動調(diào)節(jié)和鎖定靜壓油的流量，能實(shí)現(xiàn)重載高精度功能。經(jīng)檢驗(yàn)，在承載500噸數(shù)控重型臥式車床上，主軸徑向跳動可達(dá)0.006毫米。
文檔編號F16C41/00GK101900163SQ20101022538
公開日2010年12月1日 申請日期2010年7月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月14日
發(fā)明者何發(fā)誠, 桂林, 革非 申請人:武漢重型機(jī)床集團(tuán)有限公司