旋轉接頭的原理與結構設計

tags:    時間:2014-03-07 21:25:29
旋轉接頭的原理與結構設計簡介
    有三個油口和車間管路相連接,分別是A口、B口、和Y口中。三個油口與旋轉接頭的外殼是靜連接的。外殼和開卷機或卷取機是保持相對不轉動的。心軸的直徑小於外殼……
旋轉接頭的原理與結構設計正文
    有三個油口和車間管路相連接,分別是A口、B口、和Y口中。三個油口與旋轉接頭的外殼是靜連接的。外殼和開卷機或卷取機是保持相對不轉動的。心軸的直徑小於外殼的直徑,其間隙與一般液壓缸的缸筒與活塞之間的間隙相當。由於安裝的原因使旋轉接頭在旋轉過程中會產生擺動,兩個軸承用於承受外殼擺動時產生的軸向力,並使心軸與外殼之間保持間隙。旋轉密封的材料為耐磨的複合材料或金屬材料,旋轉密封安裝心軸與外殼之間。旋轉密封能承受高壓,通常能達到200bar,材料較硬,密封性能不好。油封是骨架唇形密封,不能承受過高的壓力,通常不能超過3bar,但是其在低壓高速情況下有很好的密封性,其作用是封閉來自旋轉密封的泄漏油。泄漏油必須在很低壓力的情況下被排回油箱中,以保護油封不被損壞。在泄漏油管上不能安裝過濾器。旋轉接頭通過最右端的法蘭與漲縮缸把合在一起,旋轉接頭的油口與液壓缸的油口對接。
 
    旋轉接頭的旋轉密封主要有兩類,複合材料密封和機械密封。複合材料密封的密封性能相對要好一些,用在液壓缸有中間定位的場合。使用複合材料密封的旋轉接頭由於密封本身的尺寸較小,可以使旋轉接頭製作的更加緊湊小巧。複合材料密封本身的成本也要比機械密封便宜很多。複合材料旋轉密封由兩部份組成,由一個PTFE材質的外環和一個NBR材質的O形圈組合而成。O形圈起到支承外環的作用,使整個旋轉密封更容易安裝。外環與旋轉接頭的外殼之間滑動。
    機械密封在理論上可以實現無接觸滑動,可以達到很長的壽命。機械密封的製作比較複雜,精度要求也比較高,相對較貴。目前採用機械密封的旋轉接頭國內還沒有生產。
    下圖是德國GAT公司的產品內部結構示意圖。介質從外殼>部件1>部件3>心軸>液壓缸。機械旋轉密封套在心軸上,心軸與旋轉接頭之間的密封用的是上面提到複合材料旋轉密封,當機械旋轉密封卡死時,機械旋轉密封與心軸之間可以存在相對轉動,複合材料旋轉密封啟著保險作用,機械旋轉密封與外殼之間的配合與密封也是通過複合材料旋轉密封實現的。機械旋轉密封主要由4個金屬環組成,圖中分別標記為部件1、部件2、部件3、部件4。部件1與部件2通過螺栓把合在一起,工作狀態與外殼保持靜止,部件1通過沿圓周均布的多個油道將介質輸送到部件2,部件2通過沿圓周均布的多個油道將介質輸送到部件3,部件3通過沿圓周均布的多個油道將介質輸送到心軸。部件3和部件4通過螺栓把合在一起,工作狀態與心軸保持靜止。相對轉動在部件2(1)和部件3(4)之間發生。機械旋轉密封的結構使之能在滑動面之間總是有良好的靜壓油膜潤滑,從而實現機械旋轉密封的長壽命。
    如圖a和d是兩很小的環形間隙,間隙大約為0.005mm,b和c是兩個環形液腔。c腔的壓力約等於從外殼供給的壓力,它的存在推動部件1和2向右運動,介質進入b腔,b腔的環形面積約等於2倍c腔,即是Sb=2Sc。當b腔壓力為c腔壓力二分之一時,將推動1和2向左運動。因此,介質壓力自動將b腔壓力平衡於外部供油壓力的一半。流徑間隙a與流徑間隙d的流量是相等的,流徑間隙a與流徑間隙d的壓差也是相等的,當滿足Ld/La=Rd/Ra時,在平衡點間隙a的大小與間隙d相等,即Ha=Hd。因此,如果Ha+Hd=0.01mm,則在平衡點Ha=Hd= 0.005mm
   與複合材料旋轉密封發生滑動磨擦的金屬面應該有較高的表面光潔度,表面鍍鉻並刨光到鏡面光潔度。其光潔程度大至與液壓缸的活塞桿光潔度相當。而機械式旋轉密封的滑動面雖然是靜態油膜潤滑,但壓力的變化會使滑動面有偶爾的接觸,從而導致磨損,另外直徑超過0.005mm的顆粒也會使滑動面磨損。因此,機械式旋轉密封應當表面淬硬,對滑動表面烤瓷可以更加延長機械式旋轉密封的運轉壽命。

 

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