原文出處：
CN102814697A
Inventor 馬瑛胡忠林董田江尹亮方圓袁世豪 
Original Assignee 寧波海天精工股份有限公司
Priority date 2012-08-13
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隨著汽車、航空航天、造船、軍工、通用機械等行業(yè)的飛速發(fā)展，落地式鏜銑床應(yīng)用越來越廣泛，其加工的工件尺寸越來越大，工作行 程越來越長。目前，落地式鏜銑床常用的主軸箱組件平衡系統(tǒng)通常采用重錘平衡的結(jié)構(gòu)，以減小主軸箱組件上下移動時的慣性和沖擊，但該結(jié)構(gòu)存在著重量重，結(jié)構(gòu)龐大，慣性大，從導(dǎo)致動態(tài)響應(yīng)差，如果采用油缸平衡系統(tǒng)可以解決重錘平衡的弊端，作到結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小、動態(tài)響應(yīng)好，但是落地式鏜銑床主軸箱Y向行程一般在3?5米，這就要求油缸活塞的行程也可以滿足，而細長型的油缸不論是制造精度、活塞桿的穩(wěn)定性，還是安裝空間都存在一定的困難。

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本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種落地式鏜銑床主軸箱的液壓平衡機構(gòu)，結(jié)構(gòu)簡單，采用滑輪結(jié)構(gòu)，縮短了油缸的長度，加入了蓄能器組件有效降低了油壓的波動。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

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采用的技術(shù)方案介紹：

ー種落地式鏜銑床主軸箱的液壓平衡機構(gòu)，包括定滑輪（1)、定滑輪座（5)、動滑輪（2)、油缸（3)和蓄能器組件（4)，其特征在于，兩個定滑輪座（5)安裝固定在機床立柱的上端，定滑輪座（5)上并排安裝有兩個定滑輪（1)，油缸（3)豎直安裝在機床立柱的內(nèi)部，油缸（3)的上端連接有動滑輪安裝座（8)，動滑輪安裝座（8)中上下分別安裝有上動滑輪（2)和下動滑輪（10)，兩個動滑輪的外側(cè)各繞有2根鋼絲繩（7 )，上動滑輪（2 )上的鋼絲繩（7 )往上繞過布置在機床主體立柱頂上左邊兩個定滑輪（I)后通過連接件（6 )與機床主軸箱（11)左側(cè)頂端相連，下動滑輪（10 )上的鋼絲繩（7)往上繞過布置在機床立柱頂上右邊兩個定滑輪（5)后通過連接件（6)與機床主軸箱（11)右側(cè)頂端相連，油缸（3) —側(cè)的機床立柱上安裝有蓄能器組件（4)，蓄能器組件（4)通過油管與油缸（3)的上端相連，油缸（3)的下端通過關(guān)節(jié)軸承座（9)與機床立柱固定連接。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

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其特點在于：

a. 采用油缸平衡系統(tǒng)以解決重錘平衡的弊端，作到結(jié)構(gòu)緊湊、慣性小、動態(tài)響應(yīng)好；文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

b. 采用滑輪結(jié)構(gòu)使油缸行程減半，油缸推力增大一倍；文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

c.在油缸下端連接處采用了銷軸和關(guān)節(jié)軸承的固定方式，使油缸在任意方向都具有一定角度的偏擺，避免了油缸爬行、密封件損壞、平衡系統(tǒng)抖動等問題；文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

d. 采用油缸與蓄能器組件的封閉回路，使油缸活塞在上下運動過程中，油液進出囊式蓄能器，并能通過控制蓄能器氣體的體積和壓力的變化，有效控制油液的壓力波動范圍在5%以下；文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

5. 對油缸和蓄能器組件的油壓、氣壓的壓力設(shè)有壓力繼電器監(jiān)控單元，當油壓低于要求的使用范圍，系統(tǒng)會自動啟動液壓站供油泵，補充油液以提高壓力，當油壓高于使用范圍，系統(tǒng)會報警提示進行泄壓。文章源自solidworks教程網(wǎng)-http://m.66kg.cn/3677.html

油缸下端連接

關(guān)節(jié)軸承座（9)包括通軸（96)、關(guān)節(jié)軸承（91)和底座（95)，底座（95)安裝固定在機床主體的下端，底座（95)的上側(cè)中間開有缺ロ，缺口中安裝有油缸連接塊（90 )，通軸（96 )從底座（95 )的側(cè)面穿過底座（95 )和油缸連接塊（90 )，通軸（96)的中間外側(cè)安裝有關(guān)節(jié)軸承（91)，關(guān)節(jié)軸承（91)通過其外側(cè)的關(guān)節(jié)軸承外環(huán)（94 )與油缸連接塊（90 )相連接，關(guān)節(jié)軸承外環(huán)（94 )左側(cè)與油缸連接塊（90 )之間安裝固定有端蓋（92)，關(guān)節(jié)軸承（91)左側(cè)的通軸（96)的外側(cè)安裝有軸套（93)。

蓄能器組件

蓄能器組件（4)包括儲氣瓶（41)、蓄能器（44)和安裝架（42)，蓄能器（44)豎直安裝在安裝架（42)內(nèi)部中間位置，蓄能器（44)的兩側(cè)均勻并排地安裝有若干個儲氣瓶（41)，蓄能器（44)和儲氣瓶（41)的上端都通過氣管相互聯(lián)通，安裝架(42)的外壁上安裝有氣壓傳感器（43)和油壓傳感器（49)，氣壓傳感器（43)通過管線與連接蓄能器（44)和儲氣瓶（41)的氣管相連接，油壓傳感器（49)通過管線與連接蓄能器（44)和油缸（3)的油管相連接，蓄能器（44)的下端連接有出油ロ（48)，出油ロ（48)通過油管與油缸（3)的上端相連，其中一個儲氣瓶（41)的下端連接有氮氣充氣ロ（45)。

蓄能器組件（4)的下端布置有安全截止閥組（46)，安全截止閥組（46)與蓄能器(44)下端的進油ロ相連，安全截止閥組（46)的下端布置有高壓定量液壓泵（47)。

儲氣瓶（41)的容積大小和數(shù)量與主軸箱工作全行程所需要的油液容積和平衡力相配。

油缸（3)的長度與主軸箱的工作行程相配。

相關(guān)計算公式

采用油缸與蓄能器組的封閉回路，使油缸活塞在上下運動過程中，油液進出蓄能器，并能通過控制蓄能器氣體的體積和壓力的變化，有效控制油液的壓力波動范圍在5%以下，蓄能器及儲氣瓶的容積和數(shù)量的計算公式如下：

[0011] 油缸行程在中間位置時平均壓力P0=F/A，F(xiàn)為平衡力，A為油缸的有效面積；

[0012] 最大油壓Pmax=PO* (l+e/2)，e為平衡力的波動，e ( 5% ；

[0013]最大平衡力 Fmax=Pmax*A ；

[0014]最小油壓 Pmin=PO* (l-e/2)；

[0015]最小平衡力 Fmin=Pmin*A ；

[0016] 油缸的行程L為主軸箱工作行程的一半；

[0017] 蓄能器及儲氣瓶的有效容積Q=A*L;

[0018] 全行程蓄能器氣體的變化量Z V=Q*K;

[0019] 蓄能器所需總?cè)莘eV=」V/e。

[0020] 有益效果

實施案例1

[0034] 主軸箱組件的重量11ton;主軸箱快移速度12m/min;主軸箱行程3000mm;平衡力的波動e=3%。平衡力F=2*ll=22 (ton),油缸有效面積A=106 (cm~2)。

[0035] 油缸行程在中間位置時平均壓力是

[0036] P0=F/A=22000/106=207. 5(bar)；

[0037]最大油壓 Pmax=PO* (l+e/2) =207. 5* (1+0. 03/2) =210. 6 (bar)；

[0038]最大平衡力 Fmax=Pmax*A=210. 6*106=22. 32T0N ；

[0039]最小油壓 Pmin=PO* (l-e/2) =207. 5* (1-0. 03/2) =204. 4bar ；

[0040]最小平衡力 Fmin=Pmin*A=204. 4*106=21. 67T0N ；

[0041]油缸的行程=3000/2=1500mm ；

[0042]有效容積 Q=106*150=15900 (cm~3) =15. 9L ；[0043] 全行程蓄能器氣體的變化量Z V=Q*K=17. 5L; (K=l. I)；

[0044] 蓄能器所需總?cè)莘eV=」V/e=583L;(設(shè)e=0. 03)；

[0045] 故選用100L蓄能器I件和100L氣瓶5件。

[0046] 活塞快移速度12/2=6m/min，通過油液和氣體的流量和流速計算，確定油缸進油口通徑> 23mm,管道通徑> 16mm,故選用通徑為25mm的油 管和通徑為20mm氣體管道。