一種推擺式直驅超高壓流體動力系統的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種推擺式直驅超高壓流體動力系統，其包括箱體、伺服電機、直線導軌、絲母、滾珠絲桿、齒條、扇形齒輪、連接法蘭、左連桿和右連桿；本發明伺服電機的旋轉運動變為直線運動后，扇形齒輪繞中心軸在60度范圍內左右擺動，扇形齒輪以中心軸的軸為基準點，扇形齒輪的上擺臂的長度a和扇形齒輪的下擺臂的長度b之比為3?10：1，以此力矩倍數來提高左右增壓器活塞的推力，本發明可靠性高、切割效率高、故障率少，易于推廣應用。
【專利說明】
一種推擺式直驅超高壓流體動力系統
技術領域
[0001 ]本發明涉及一種推擺式直驅超高壓流體動力系統。
【背景技術】
[0002]超高壓水射流切割機在國內外已普遍應用，其大多采用二種結構方式:一、液壓驅動超高壓發生器，這種驅動方式傳動平穩、增壓比大(1:20)，但從動力來源的“液壓系統”分析，其結構較復雜，機器的長期運轉中經常出現液壓系統故障，這類故障除了油栗、液壓件本身外，再就是油的清潔問題造成液壓系統事故的頻發。液壓系統油的清潔是至關重要的，在機器設計與制造中是可以保證的，但由于工作環境等原因，往往在定期維護更換有關密封件、換油等工作中不可避免地帶入雜質，而細小的雜質會使液壓系統出故障。二、直驅式超高壓發生器:該驅動方式是采用機械傳動結構直接推動增壓器系統，也就是電機通過變速機構，變速機構帶動曲軸旋轉，將旋轉運動改變為直線運動，曲軸上三連桿曲柄直接推動增壓器三個缸工作，將高壓水推出，從而產生高壓動能流體(測試流體基液為水);雖然它的結構簡單，制造成本低于前者，但是它的往復運動頻率一般在750次/min左右，而前者往復運動的頻率在50-120次/min(雙向)，這種高轉速造成了動力系統和增壓系統的相關部件及易損件使用壽命低，更換的頻率高，提高了使用成本。雖可用降低轉速提高使用壽命，但是它的三個活塞桿直徑在8mm左右，如果加大直徑，在出水端的出水量相同情況下，雖然可以降低旋轉速度，但直徑的加大就會使增壓器內部總體壓力加大，雖然單位面積壓力與原尺寸相同，但總體面積大了，加大壓力使系統無法承受。
[0003]上述兩種流體射流高壓系統中的動力傳動系統故障率較高、成本高、維修或更換易損件頻繁，生產效率隨之降低。
【發明內容】
[0004]本發明所要解決的技術問題是提供一種可靠性高、能耗低、使用成本低、故障率少的推擺式直驅超高壓流體動力系統。
[0005]本發明采用如下技術方案:
本發明包括箱體、伺服電機、直線導軌、絲母、滾珠絲桿、齒條、扇形齒輪、連接法蘭、左連桿和右連桿;扇形齒輪的中心軸設置在扇形齒輪下部，中心軸中心的上部為上擺臂，上擺臂的長度為a，中心軸中心的下部為下擺臂，下擺臂的長度為b，則a:b=3-10:1;所述直線導軌安裝在所述箱體上端，所述扇形齒輪通過中心軸固定安裝在所述箱體內，扇形齒輪的下擺臂與所述連接法蘭固定連接，所述連接法蘭兩端分別通過軸與所述左連桿和右連桿的一端連接，所述左連桿另一端與左增壓器的活塞連接，所述右連桿的另一端和右增壓器的活塞連接;所述箱體上部固定安裝所述滾珠絲桿，所述滾珠絲桿一端與所述伺服電機的輸出軸連接，在所述滾珠絲桿上安裝所述絲母，所述絲母上端與直線導軌連接，所述絲母下端與所述齒條固定連接，所述齒條與所述扇形齒輪上擺臂的齒輪嚙合;所述扇形齒輪左右擺動的角度為40°-90 °。
[0006]本發明所述扇形齒輪的上擺臂的長度與扇形齒輪的下擺臂的長度比為6:1。
[0007]本發明所述扇形齒輪左右擺動的角度為60°。
[0008]本發明所述伺服電機的功率為1-15KW。
[0009]本發明所述伺服電機的功率為5KW。
[0010]本發明積極效果如下:本發明將伺服電機的旋轉運動變為直線運動后，扇形齒輪繞中心軸在40 °-90 °范圍內左右擺動，優選為60 °范圍內左右擺動，扇形齒輪以中心軸為基準點，扇形齒輪的上擺臂的長度a和扇形齒輪的下擺臂的長度b之比為3-10:1，優選為6:1，以此力矩倍數來提高左右增壓器活塞的推力。
[0011 ]使用本發明動力系統的水射流切割機在切割時達到了4.0L/min以上的最大高壓出水量，使切割速度明顯比現有技術提高21.8%；維護維修成本是現有技術維修成本的42%，降低了使用成本，增壓器的可靠性提高，本發明伺服電機功率最佳為1-15KW，優選功率為5KW，伺服電機功率為5KW時電能消耗比原來降低7.4倍;且整機制造成本降低4.82%;本發明可靠性高、切割效率高、故障率少，易于推廣應用。
【附圖說明】
[0012]附圖1為本發明結構示意圖。
[0013]在附圖中:I伺服電機、2直線導軌、3絲母、4滾珠絲桿、5齒條、6扇形齒輪、7連接法蘭、8左連桿、9右連桿、1箱體、11中心軸。
【具體實施方式】
[0014]如附圖1所示，本發明包括箱體10、伺服電機1、直線導軌2、絲母3、滾珠絲桿4、齒條
5、扇形齒輪6、連接法蘭7、左連桿8和右連桿9;扇形齒輪6的中心軸11設置在扇形齒輪6下部，中心軸11中心的上部為上擺臂，上擺臂的長度為a，中心軸11中心的下部為下擺臂，下擺臂的長度為b，則a: b=3-10: I，優選為a: b=6: I ；所述直線導軌2安裝在所述箱體10上端，所述扇形齒輪6通過中心軸11固定安裝在所述箱體10內，扇形齒輪6的下擺臂與所述連接法蘭7固定連接，所述連接法蘭7兩端分別通過軸與所述左連桿8和右連桿9的一端連接，所述左連桿8另一端與左增壓器的活塞連接，所述右連桿9的另一端和右增壓器的活塞連接;所述箱體10上部固定安裝所述滾珠絲桿4，所述滾珠絲桿4 一端與所述伺服電機I的輸出軸連接，所述伺服電機I的功率為1-15KW，優選為5KW，在所述滾珠絲桿4上安裝所述絲母3，所述絲母3上端與直線導軌2連接，所述絲母3下端與所述齒條5固定連接，所述齒條5與所述扇形齒輪6上擺臂的齒輪嚙合;所述扇形齒輪6左右擺動的角度為40 °-90 °，優選為60。。
[0015]本發明在工作時，滾珠絲桿4在伺服電機I的驅動下使絲桿4旋轉帶動絲母3在直線導軌2做直線往復運動，從而帶動與齒條5嚙合的扇形齒輪6轉動，當伺服電機I做正反轉旋轉時，扇形齒輪6圍繞中心軸在40 °-90 °范圍內往復旋轉擺動，優選為60。，使左連桿8和右連桿9擺動的同時做直線往復運動，推動左、右增壓器的活塞做直線往復運動并將高壓水推出。本發明上擺臂通過動力傳遞端的齒條與齒輪嚙合，沿中心軸旋轉；中心軸的中心至左連桿8和右連桿9軸線中心為下擺臂，推動活塞運動。
[0016]本發明伺服電機的旋轉運動變為直線運動后，扇形齒輪6繞中心軸在40°_90°范圍內往復旋轉擺動，優選為60°，扇形齒輪以中心軸的軸為基準點，扇形齒輪的上擺臂的長度a和扇形齒輪的下擺臂的長度b之比為3-10:1，優選為6: I，以此力矩倍數來提高左、右增壓器活塞的推力，往復頻率控制在50-120次/min(雙向頻率)，既提高了使用壽命，又去除了繁瑣的液壓系統。使用本發明動力系統的水射流切割機在切割時達到了 4.0L/min以上的最大高壓出水量，使切割速度明顯比現有技術提高21.8%;維護維修成本是現有技術維修成本的42%，降低了使用成本，增壓器的可靠性提高，本發明伺服電機功率最佳為5KW，可使電能消耗比原來降低7.4倍;且整機制造成本降低4.82%;本發明可靠性高、切割效率高、故障率少，易于推廣應用。
[0017]以上所述實施方式僅為本發明的優選實施例，而并非本發明可行實施例的窮舉。對于本領域一般技術人員而言，在不背離本發明原理和精神的前提下對其所作出的任何顯而易見的改動，都應當被認為包含在本發明的權利要求保護范圍之內。
【主權項】
1.一種推擺式直驅超高壓流體動力系統，其特征在于其包括箱體(10)、伺服電機(1)、直線導軌(2)、絲母(3)、滾珠絲桿(4)、齒條(5)、扇形齒輪(6)、連接法蘭(7)、左連桿(8)和右連桿(9); 扇形齒輪(6)的中心軸(11)設置在扇形齒輪(6)下部，中心軸(11)中心的上部為上擺臂，上擺臂的長度為a，中心軸(11)中心的下部為下擺臂，下擺臂的長度為b，則a:b=3-10:l; 所述直線導軌(2)安裝在所述箱體(10)上端，所述扇形齒輪(6)通過中心軸(11)固定安裝在所述箱體(10)內，扇形齒輪(6)的下擺臂與所述連接法蘭(7)固定連接，所述連接法蘭(7)兩端分別通過軸與所述左連桿(8)和右連桿(9)的一端連接，所述左連桿(8)另一端與左增壓器的活塞連接，所述右連桿(9)的另一端和右增壓器的活塞連接;所述箱體(10)上部固定安裝所述滾珠絲桿(4)，所述滾珠絲桿(4) 一端與所述伺服電機(I)的輸出軸連接，在所述滾珠絲桿(4)上安裝所述絲母(3)，所述絲母(3)上端與直線導軌(2)連接，所述絲母(3)下端與所述齒條(5)固定連接，所述齒條(5)與所述扇形齒輪(6)上擺臂的齒輪嚙合;所述扇形齒輪(6)左右擺動的角度為40°-90°。2.根據權利要求1所述的一種推擺式直驅超高壓流體動力系統，其特征在于所述扇形齒輪(6)的上擺臂的長度與扇形齒輪(6)的下擺臂的長度比為6:1。3.根據權利要求1或2所述的一種推擺式直驅超高壓流體動力系統，其特征在于所述扇形齒輪(6)左右擺動的角度為60°。4.根據權利要求3所述的一種推擺式直驅超高壓流體動力系統，其特征在于所述伺服電機(I)的功率為1-15KW。5.根據權利要求4所述的一種推擺式直驅超高壓流體動力系統，其特征在于所述伺服電機(I)的功率為5KW。
【文檔編號】B24C5/02GK105834921SQ201610340012
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月21日
【發明人】湯擎嵩
【申請人】上海金箭水射流設備制造有限公司