CN102825539B - 用于高速往复运动部件的液压配重装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于高速往复运动部件的液压配重装置，它包括固定在机架上充填有介质的主动缸和被动缸，主动缸的活塞杆经连接件与由动力源驱动的往复运动部件相连接，被动缸的活塞杆与配重块相连接；主动缸和被动缸的无杆端缸筒之间连接有第一连管，其内充填的介质在两工作缸的无杆端缸筒内流动，主动缸和被动缸的有杆端缸筒之间连接有第二连管，其内充填的介质在两缸的有杆端缸筒内流动；配重块在两缸有杆端缸筒内介质的驱动下作与主动缸活塞杆方向相反的往复运动。本发明的优点在于利用主动工作缸和被动工作缸缸筒内工作介质的不可压缩性，刚性传递力，强制“失重”侧同步运动，完全避免了配重侧的“失重”和工作时***“失稳”。
Description
技术领域
本发明涉及机械设备的平衡重装置，尤其是涉及一种用于高速往复运动部件的液压配重装置。
背景技术
在机械行业，为平衡垂直（或倾斜）高速往复运动部件的重量，减少传动动力，多采用各种结构形式的配重平衡装置。但常用的普通平衡装置往往采用链条或钢丝绳连接，在主动部件加速度大于重力加速度时会出现配重“失重”的现象，造成整个***运行不稳定。
鉴于上述原因，目前，数控珩磨机等高速运动、频繁换向的机械设备均没有采用平衡重装置，为了克服提升其垂直运动部件的重力和运动惯量，采用了较大的驱动电机，其原因主要由以下几点：1、由于垂直运动需要较高的加速度（大于1g）和频繁换向（垂直运动换向多达100次/分钟以上），因此要求机件有较高的耐疲劳冲击强度和较长的更换周期，普通的平衡装置采用钢丝绳-滑轮装置或链条-链轮装置悬挂平衡重，结构复杂、庞大，由于机器的整体结构空间有限而难以采用；2、由于数控珩磨机的主动运动部件（如主轴）换向时的加速度往往超过重力加速度1g，依靠重力下降的配重块加速度为重力加速度，在主动侧超重力加速度上升时会造成配重块瞬时“失重”，等其按重力加速度加速到与主动部件同步时，瞬时又对主轴等主动部件造成冲击，在采用数控***编码脉冲为每转数万至百万的情况下，这种冲击将会使控制失步，***失稳。若强制配重与主动部件同步，由于整机结构的限制将十分困难。3、由于高速垂直运动需要较高的加速度（大于1g）和频繁的换向（垂直运动换向多达100次/分钟以上），鉴于钢丝绳或链条对交变应力冲击的敏感性，要求钢丝绳或链条作为平衡连接件，短暂的使用寿命也明显不能满足要求。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术存在的缺陷，提供一种用于高速往复运动部件的液压配重装置，该装置可减少传动动力，提高换向时的加速度，避免了普通平衡装置在主动部件加速度大于重力加速度时造成的配重“失重”和***失稳。
为实现上述目的，本发明可采取下述技术方案：
本发明所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，它包括固定在机架上充填有液体工作介质的主动工作缸和被动工作缸，所述主动工作缸的活塞杆经连接件与由动力源驱动的往复运动部件相连接，所述被动工作缸的活塞杆与配重块相连接；所述主动工作缸和被动工作缸的无杆端缸筒之间连接有第一连管，其内充填的工作介质在两工作缸的无杆端缸筒内流动，所述第一连管上连接溢流管，溢流管上设置有溢流阀；所述主动工作缸和被动工作缸的有杆端缸筒之间连接有第二连管，其内充填的工作介质在两缸的有杆端缸筒内流动；所述配重块在两工作缸有杆端缸筒内工作介质的驱动下作与主动工作缸活塞杆方向相反的往复运动。
所述的工作介质为矿物油、乳化液或水等各种液体。
在所述机架上分别设置有往复运动部件上限位置传感器、配重块上限位置传感器和配重块下限位置传感器。
所述第二连管经控制阀门与外部压力介质箱相连通。
所述机架上设置有冷却器，所述冷却器与第一连管和第二连管分别相连通。
本发明的优点在于利用主动工作缸和被动工作缸缸筒内液体工作介质的不可压缩性，刚性传递力，强制“配重”侧同步运动，完全避免了配重侧的“失重”和工作时***“失稳”。由于液压传动已是很成熟的技术，可以承受很大的力和频繁换向的冲击，比起传统的闭式钢丝绳-滑轮或链轮-链条传动***，安装方便，使用寿命长，使高速频繁换向的传动装置采用平衡重***成为现实，大大降低了驱动动力，节能降耗效果显著。该装置用于立式内圆珩磨机，可使垂直往复驱动电机功率降低50%，使整机安装功率降低32%左右，单机一年按两班生产，与同规格的其它珩磨机相比年节约电费近3万元，节能效果十分显著。
附图说明
图1是本发明实施例1的结构示意图。
图2是本发明实施例2的结构示意图.
具体实施方式
本发明所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置可以通过两种连接方式来实现：杆端悬挂式（实施例1）和杆端承压式（实施例2）。
实施例1：
如图1所示，本发明所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，它包括固定在机架1上充填有工作介质2的主动工作缸3和被动工作缸4，主动工作缸3的活塞杆5经连接件与由动力源驱动的往复运动部件6相连接，被动工作缸4的活塞杆7与配重块8相连接；主动工作缸3和被动工作缸4的无杆端缸筒之间连接有第一连管9，其内充填的工作介质在两工作缸的无杆端缸筒内流动，主动工作缸3和被动工作缸4的有杆端缸筒之间连接有第二连管10，其内充填的工作介质在两工作缸的有杆端缸筒内流动；配重块8在两工作缸有杆端缸筒内工作介质的驱动下作与主动工作缸活塞杆5方向相反的往复运动。
工作时，动力源驱动往复运动部件6带动主动工作缸的活塞杆5上下往复运动，活塞驱动上部工作介质在两工作缸无杆端缸筒内流动，下部工作介质在两缸有杆端缸筒内流动，带动被动工作缸的活塞与主动工作缸活塞向相反方向运动，配重块8的重力施加于被动工作缸活塞，再经活塞下的介质通过第二连管10平衡掉垂直或倾斜往复运动部件6的大部分重力。
主动工作缸3和被动工作缸4内填充的工作介质2可以为矿物油、乳化液、水等各种液体。
由于液压缸在运行时，会存在不同程度的内外泄漏，虽然往复运动部件6不受工作缸内工作介质泄漏的影响，但配重块8由于悬挂在被动工作缸的活塞杆上，工作介质的泄漏会造成配重块8偏离原定位置下落，当达到一定程度时，机器就无法工作，所以在机架1上分别设置有往复运动部件上限位置传感器11、配重块上限位置传感器12和配重块下限位置传感器13，可以及时纠正此偏差，使配重块8归位。在机器装配时，根据设计位置安装往复运动部件6的上限位置传感器11，同时根据往复运动部件6的行程，对应安装配重块8的上限位置传感器12和下限位置传感器13，在往复运动部件6位于上限位置时，检测配重块8是否因工作缸内介质内外漏使其偏离设定位置下落到下限位置，如果是，则需要往工作缸内补充介质抬升配重块8到上限位置。
第二连管10经控制阀门14与外部压力介质箱相连通。当工作缸内介质泄漏，配重块8的起始位置下落到设定值时，控制阀门14打开，外部压力介质向工作缸有杆端内补加，使配重块8上升恢复原位，到设定位置后阀门关闭，停止补充。控制阀门14可以是电磁阀、液动阀、气动阀或电动阀。
第一连管9上连接有溢流管，在溢流管上设置有溢流阀15；当控制阀门14打开向两缸有杆端补充介质时，溢流阀15打开，使两工作缸无杆端缸筒内多余的工作介质溢出返回介质箱；停止补充介质时，该阀关闭，溢流阀15可以是电磁阀、液动阀、气动阀或电动阀。
机架1上设置有冷却器16，冷却器16的冷却管路分别与第一连管9和第二连管10相连通。当工作介质需要冷却时使用，两路介质可以共用一台或各采用一台冷却器。
实施例2：
如图2所示，本发明所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，它包括固定在机架1上充填有工作介质2的主动工作缸3和被动工作缸4，由于往复运动部件6和配重块8是分别压在主动工作缸3和被动工作缸4上的，为使带动往复运动部件6的主轴受力平衡，且简化装置的结构，主动工作缸3为两个上下缸筒内腔分别连通的一对缸体，两缸体的活塞杆5同步动作，通过连接件与由动力源驱动的往复运动部件6相连接，被动工作缸4的活塞杆7与配重块8相连接；主动工作缸3和被动工作缸4的无杆端缸筒之间连接有第一连管9，其内充填的工作介质在两主动工作缸和一被动工作缸的无杆端缸筒内流动，主动工作缸3和被动工作缸4的有杆端缸筒之间连接有第二连管10，其内充填的工作介质在两主动工作缸和一被动工作缸的有杆端缸筒内流动；配重块8在有杆端缸筒内工作介质的驱动下作与主动工作缸活塞杆5方向相反的往复运动。
由于杆端承压式的配重装置（本实施例）与杆端悬挂式的配重装置（上述实施例1）原理相同，组成也基本相同，所以其结构可参考实施例1，不再赘述。
同理，根据使用场合的不同，本发明还可以组合成功能相同的其他不同形式。
Claims (5)
1.一种用于高速往复运动部件的液压配重装置，其特征在于：它包括固定在机架（1）上充填有液体工作介质（2）的主动工作缸（3）和被动工作缸（4），所述主动工作缸（3）的活塞杆（5）经连接件与由动力源驱动的往复运动部件（6）相连接，所述被动工作缸（4）的活塞杆（7）与配重块（8）相连接；所述主动工作缸（3）和被动工作缸（4）的无杆端缸筒之间连接有第一连管（9），其内充填的工作介质在两工作缸的无杆端缸筒内流动，所述第一连管（9）上连接有溢流管，在溢流管上设置有溢流阀（15）；所述主动工作缸（3）和被动工作缸（4）的有杆端缸筒之间连接有第二连管（10），其内充填的工作介质在两缸的有杆端缸筒内流动；所述配重块（8）在两工作缸有杆端缸筒内工作介质的驱动下作与主动工作缸活塞杆（5）方向相反的往复运动。
2.根据权利要求1所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，其特征在于：所述的工作介质（2）为矿物油、乳化液或水。
3.根据权利要求1所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，其特征在于：在所述机架（1）上分别设置有往复运动部件上限位置传感器（11）、配重块上限位置传感器（12）和配重块下限位置传感器（13）。
4.根据权利要求1所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，其特征在于：所述第二连管（10）经控制阀门（14）与外部压力介质箱相连通。
5.根据权利要求1所述的用于高速往复运动部件的液压配重装置，其特征在于：所述机架（1）上设置有冷却器（16），所述冷却器（16）与第一连管（9）和第二连管（10）分别相连通。
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