組合油膜靜壓軸承式水平滑臺的制作方法

專利名稱：組合油膜靜壓軸承式水平滑臺的制作方法
技術領域：
本發明涉及力學環境試驗設備中的電動振動臺，特別涉及電動振動臺中 用于從事水平方向振動試驗的組合油膜靜壓軸承式水平滑臺。
背景技術：
水平滑臺作為水平方向的滑動臺體是電動振動臺的輔助設備，用來在水 平方向將電動振動臺的運動傳遞給試件，或者在水平振動試驗中支承試件， 模擬水平方向的振動。現有典型的水平滑臺主要由臺面和臺座兩部分組成， 臺座相對地基固定，臺面通過水平方向的滑動導向機構(如滑動導柱、滑動 V形槽等)與臺座連接。工作時油源向臺面與臺座之間提供潤滑油，在靜壓 油膜的作用下臺面被浮起，而不與臺座直接接觸。油的表面張力可抑制臺面 垂直方向運動，而對水平方向的運動約束極小甚至可以忽略不計。導向機構 限制臺面只能沿水平方直線滑動，而不能橫向運動。這種水平滑臺只適用于
小型臺面(比如1.2mx 1.2m),而不適用于大型臺面(比如3m x 3m )。在使 用中應嚴格保持振動臺軸線與水平滑臺對稱軸線間的對稱度和水平度，防止 臺面與臺座之間直接接觸，或者使振動臺因受過量^f黃向負載而損壞。安裝負 載時，要盡可能將其重心降低，并靠近臺面中央位置，防止因產生過大傾覆 力矩和偏轉力矩而損壞振動臺。這些缺點大大降低了水平滑臺的實際負載能 力以及水平電動振動臺的使用效率，最終導致電動振動臺的性能及壽命大幅 下降。而且水平滑臺內部分布有復雜的供油油路，不僅加工制造復雜，而且 在維護修理時打新孔很容易破壞原有油路，造成使用時油液溢出，使整個臺 面損壞甚至于報廢。如何才能避免這些現象，解決這些問題就是本專利研究 的問題。

發明內容
本發明提供一種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺，其目的是要提高電動振 動臺在從事水平方向振動試驗中的負載能力、抗傾覆能力以及抗偏轉能力， 在承受較大傾覆力矩時防止水平滑臺產生過大俯仰、偏轉而損壞電動振動臺 和試件。
為達到上述目的，本發明采用的技術方案是 一種組合油膜靜壓軸承式 水平滑臺，包括臺面和臺座，其創新在于在臺面與臺座之間設有一組油膜 7fc載軸7lc和一組油膜導向軸岸義；所述油膜承載軸承由一個橫截面為倒"T"形的"T"形滑動導軌和一個 橫截面為倒"T"形的"T"形導槽配合構成，其中，"T"形滑動導軌兩肩上 下兩側的兩個水平面分別與T"形導槽兩肩上下兩側對應的兩個水平面間隙 配合，并形成上下兩個相互平行的配合面，這兩個配合面的間隙中設有靜壓 油膜，該靜壓油膜由設在"T，，形導槽上的供油孔提供，以此在垂直方向和 傾覆力矩方向形成油膜壓力差動平衡的支撐結構；所述"T"形滑動導軌作 為軸承的運動部件與臺面固定連接，所述"T"形導槽作為軸承的供油支承 座與臺座固定連接；
所述油膜導向軸承由 一個橫截面為矩形的矩形滑動導軌和一個橫截面為 矩形的矩形導槽配合構成，其中，矩形滑動導軌左右兩側的兩個垂直面分別 與矩形導槽左右兩側對應的兩個垂直面間隙配合，并形成左右兩個相互平行 的配合面，這兩個配合面的間隙中設有靜壓油膜，該靜壓油膜由設在矩形導 槽上的供油孔提供，以此在水平方向形成油膜壓力差動平衡的導向結構；所 述矩形滑動導軌作為軸承的運動部件與臺面固定連接，所述矩形導槽作為軸 承的供油導向座與臺座固定連接；
所述一組油膜承載軸承在臺座水平平面內以臺座中心為基點前后和左右 均對稱布置；所述一組油膜導向軸承在臺座水平平面內以臺座中心為基點前 后和左右均對稱布置；每個油膜承載軸承和每個油膜導向軸承的滑動方向均 平行于臺面的滑動方向，而且每個油膜承載軸承和每個油膜導向軸承均布置 在臺座水平平面內的不同部位。
上述技術方案中的有關內容解釋如下
1、 上述方案中，所述"臺面"和"臺座"分別指水平滑臺的水平直線滑 動部件和支承滑動部件的座體。在工作狀態下，臺面位于上方，臺座位于下 方。臺座相對地基固定，臺面由振動臺帶動在臺座上作水平方向的往復直線 滑動。試件固定在臺面上進行水平振動試驗。
2、 上述方案中，所述"T"形滑動導軌兩肩是指T形結構兩側類似肩膀 的部位。
3、 上述方案中，所述"上下"、"左右"、"前后"、"水平"、"垂直，，等方 向和位置均為水平滑臺處于使用或工作狀態下的方位。
4、 上述方案中，為了提高臺座對臺面的浮動支撐效果，減少摩擦阻力， 在臺面與臺座之間還可以設有一組油膜浮動軸承，油膜浮動軸承由軸承座和 臺面底部的平面組成，軸承座頂部設有平臺，平臺上設有油槽，油槽中設有進油孔，軸承座與臺座固定連接，平臺與臺面底部的平面間隙配合，并形成 水平方向的配合面，該配合面的間隙中設有靜壓油膜，以此在垂直方向上形 成油膜壓力支撐的浮動結構；所述一組油膜浮動軸承在臺座水平平面內以臺 座中心為基點前后和左右均對稱布置，而且每個油膜浮動軸承、每個油膜承 載軸承和每個油膜導向軸承均布置在臺座水平平面內的不同部位。
本發明的設計構思和效果是在水平滑臺的臺面與臺座之間設計三種不
同功能和類型的油膜靜壓軸承，即油膜承載軸承、油膜導向軸承和油膜浮動
設計形s二種適用于水平滑臺的新:油膜靜壓支撐結構。5這種支撐結構能顯 著提高水平電動振動臺負載能力以及抗傾覆能力和抗偏轉力矩能力，可承受
較大的傾覆力矩，防止水平滑臺產生過大俯仰、偏轉而損壞電動振動臺和試 件。其次這種支撐結構還具有很好的導向性能，能夠較好保證振動傳遞的方 向。另外，這些油膜靜壓軸承本身獨立于水平滑臺臺面，具有很好的通用性 和適應性，供油油路不再經過水平滑臺，使安裝調試較方便，維護保養過程 更簡單。


附圖1為本發明實施例1油膜靜壓軸承布置示意附圖2為本發明實施例油膜承載軸承結構示意附圖3為附圖2的剖^L附圖4為本發明實施例油膜導向軸承結構示意附圖5為附圖4的剖一見附圖6為油膜浮動軸承結構示意附圖7為本發明實施例安裝示意附圖8為本發明實施例2油膜靜壓軸承布置示意附圖9為本發明實施例1油膜靜壓軸承的一種變化布置示意附圖10為本發明實施例3油膜靜壓軸承布置示意附圖11為本發明實施例4油膜靜壓軸承布置示意附圖12為本發明實施例5油膜靜壓軸承布置示意附圖13為本發明實施例6油膜靜壓軸承布置示意圖。
以上附圖中1、 "T，，形導槽上層板；2、 "T，，形導槽中層板；3、 "T，，形 導槽下層板；4、螺釘沉孔；5、 "T"形滑動導軌上層板；6、 "T，，形滑動導 軌上層板；7、連接螺釘；8、矩形導槽上層板；9、連接螺釘孔；10、矩形滑動導軌；11、矩形導槽下層板；12、連接螺釘沉孔；13、連接螺釘；14、 軸承座；15、連接螺釘沉孔；16、臺座；17、外部通油管^各；18、臺座擋油 板；19~21、不等高定位桿；22、臺面；23、油膜承載軸承；24、油膜導向 軸承；25、油膜浮動軸承；26、靜壓油膜；27、靜壓油膜；28、油槽；29、 平臺；30、供油孔；31、連接螺栓；A、基準面；B、基準面；C、定位孔； E、基準面；F、基準面；D、定位孔。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步描述
實施例1: 一種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺
該水平滑臺由臺面22 (見圖7)、臺座16和連接在臺面22與臺座16之 間的油膜靜壓軸承三部分構成。其中，油膜靜壓軸承有油膜承載軸承23、油 膜導向軸承24和油膜浮動軸承25三種類型。這三種類型的油膜靜壓軸承在 臺座16上的布置如圖1所示(圖1為拆除臺面22的狀態)，其中，五個油 膜承載軸承23分別布置在臺座16四個角部和中心位置，用于承受垂直方向 負載和傾覆力矩；兩個油膜導向軸承24 —前一后布置，用于水平方向的直 線滑動導向；兩個油膜浮動軸承25—左一右布置，用于浮動支撐臺面22, 減少滑動摩擦。外部通油管路17用于連接供油通路，以便在油膜靜壓軸承 內形成高壓靜壓油膜。從圖l中可以明顯看出，由五個構成的一組油膜承載 軸7 義23在臺座16水平平面內以臺座16中心為基點前后和左右均對稱布置； 由兩個構成的一組油膜導向軸^義24在臺座16水平平面內以臺座16中心為 基點前后和左右均對稱布置；由兩個構成的一組油膜浮動軸承25在臺座16 水平平面內以臺座16中心為基點前后和左右均對稱布置。總共九個油膜靜 壓軸承在臺座16上形成3x3方陣排列布置，布局位置互不重疊。每個油膜 承載軸承23和每個油膜導向軸承24的滑動方向均平行于臺面的滑動方向 (圖1中箭頭所示方向)。
如圖2和圖3所示，油膜承載軸承23由一個橫截面為倒"T"形的"T" 形滑動導軌和一個橫截面為倒"T"形的"T"形導槽配合構成。"T"形導槽 由"T"形導槽上層板l、 "T，，形導槽中層板2和"T，，形導槽下層板疊加組 合后再通過連接螺栓7固定連接形成。"T"形滑動導軌由"T"形滑動導軌 上層板5和"T"形滑動導軌上層板6疊加組合后再通過連接螺栓31固定連 接形成。"T"形滑動導軌兩肩上下兩側的兩個水平面分別與T"形導槽兩肩 上下兩側對應的兩個水平面間隙配合，并形成上下兩個相互平行的配合面。
6這兩個配合面的間隙中設有靜壓油膜26,該靜壓油膜26由設在"T，，形導槽 上的供油孔(圖中示畫出)提供，以此在垂直方向和傾覆力矩方向形成油膜 壓力差動平衡的支撐結構。所述"T"形滑動導軌作為軸承的運動部件與臺 面22通過螺栓固定連接，所述"T"形導槽作為軸承的供油支承座與臺座16 通過螺栓固定連接。工作時， 一定壓力的液壓油通過供油支承座中的供油孔 (圖中未畫出)進入到間隙中，在"T"形滑動導軌和"T"形導槽之間形成 一層剛性油膜，利用油膜剛度平衡垂直方向負載和傾覆力矩。
如圖4和圖5所示，油膜導向軸承24由一個橫截面為矩形的矩形滑動導 軌10和一個橫截面為矩形的矩形導槽配合構成。矩形導槽由矩形導槽上層 板8和矩形導槽下層板11通過連接螺釘13固定連接形成。矩形滑動導軌10 左右兩側的兩個垂直面分別與矩形導槽左右兩側對應的兩個垂直面間隙配 合，并形成左右兩個相互平行的配合面。這兩個配合面的間隙中設有靜壓油 膜27,該靜壓油膜27由設在矩形導槽上的供油孔(圖中示畫出)提供，以 此在水平方向形成油膜壓力差動平衡的導向結構。所述矩形滑動導軌10作 為軸承的運動部件與臺面22通過連接螺釘孔9用螺栓固定連接，所述矩形 導槽作為軸承的供油導向座與臺座16通過連接螺釘沉孔12用螺栓固定連 接。工作時， 一定壓力的液壓油通過供油導向座中的供油孔進入到間隙中， 在矩形滑動導軌10和矩形導槽之間形成一層剛性油膜，利用油膜剛度平衡 側向力，保證振動傳遞的方向。
如圖6所示，油膜浮動軸岸義25由軸^^座14和臺面底部的平面組成，軸 承座頂部設有平臺29，平臺29上設有油槽28，油槽28中設有供油孔30, 軸承座14與臺座16通過連接螺釘沉孔15用螺栓固定連接，平臺29與臺面 22底部的平面間隙配合，并形成水平方向的配合面。該配合面的間隙中設有 靜壓油膜(圖中未畫出)，以此在垂直方向上形成油膜壓力支撐的浮動結構。 工作時，軸承座14的平臺29與臺面22底部的平面存在比較小的間隙，一 定壓力的液壓油通過供油孔30進入到間隙中，在平臺29與臺面22底部的 平面之間形成一層剛性油膜，利用油膜剛度平衡垂直方向負載。
總之，水平滑臺和試件往復運動時，油膜承載軸承23和油膜導向軸承24 的滑動導軌和導槽之間產生振動方向的相對運動。油膜浮動軸承25的軸承 座14和臺面22之間產生振動方向的相對運動。由于高壓油膜的存在，為純 液體摩擦，摩擦阻力很小，驅動功率損耗可以忽略不計，工作壽命長，可長 期保持工作精度。由于本方案在臺面22與臺座16之間合理、科學的設計和布局了三種類型的油膜靜壓軸承，顯著提高了水平電動振動臺負載能力、導 向精度以及抗傾覆能力，防止了水平滑臺產生過大俯仰、偏轉而損壞電動振 動臺和試件。而且所述三種類型的油膜靜壓軸承做為單獨部件，布置靈活性 大，可根據負載和抗傾覆力矩大小要求進行數量和分布位置的調整，具有4艮 好的通用性和適應性。
本實施例中，由于有三種類型的油膜靜壓軸承在臺面22與臺座16之間 合理布置，即使試件負載的重心比較高，或者沒有靠近臺面22的中央位置， 該水平滑臺都可以通過油膜靜壓軸承來抗傾覆力矩和抗偏轉力矩消除其危 害，而不會由于傾覆力矩或偏轉力矩過大損壞振動臺。假設單個油膜承載軸 承23的抗傾覆力矩能力為T (牛頓 米)，油膜承載軸承23的數量為n,則 由n個油膜承載軸承23所產生的抗傾覆力矩為^ nT (牛頓.米)。其中g為 多個油膜承載軸承23組合使用時的組合系數。根據油膜承載軸承23的數量， 可取0.5-l不等。在實際狀況下，油膜導向軸承24—般成對使用。若單個 油膜導向軸承24的抗偏轉力矩能力為S (牛頓 米)，油膜導向軸承24的數 量為n，則由n個油膜導向軸承24所產生的抗偏轉力矩為入nS(牛頓 米)。 其中入為多個油膜導向軸承24組合使用時的組合系數。根據油膜導向軸承 24的數量，可取0.6 0.9不等。使用時可根據負載傾覆力矩和偏轉力矩的大 小來初定油膜承載軸承23和油膜導向軸承24的數量，然后再根據沿臺座16 對稱軸線均勻布置最終確定數量和布置方式。
本實施例中，所述的油膜承載軸承23和油膜導向軸承24的滑動導軌均 相對臺面22通過連接螺栓固定連接。由于水平滑臺的臺面22多為鋁、鎂等 軟金屬，連接強度較低，所以需要通過增加螺紋襯套以提高臺面22與滑動 導軌的連接強度。
本實施例中，三種油膜靜壓軸承安裝調整時都具有安裝基準。如圖2所 示，油膜承載軸承23有A、 B兩個基準面，其中A基準面為油膜承載軸承 23的"T"形導槽下層板3相對臺座16通過連接螺栓固定連接之基準；B基 準面和C定位孔為油膜承載軸承23 "T"形滑動導軌上層板5相對臺面22 通過連接螺栓固定連接之基準。如圖4所示，油膜導向軸承24有E、 F兩個 基準面，其中F基準面為油膜導向軸承24的矩形導槽上層板8相對臺座16 通過連接螺栓固定連接之基準；E基準面和D定位孔為油膜導向軸承24的 矩形滑動導軌10相對臺面22通過連接螺栓固定連接之基準。由于滑動導軌 為運動部件，安裝時與臺面22易產生相對位移。C定位孔和D定位孔主要用于多個油膜靜壓軸承同時安裝的情況下，配合定位桿19~21進行所有油 膜靜壓軸承整體的定位與安裝，使安裝調試較方便，維護保養過程更筒單。
所述定位桿19-21長度可使用不等高的桿件，如圖7所示，在本實施例中 裝配時按從左至右順序，由于左邊的定位桿最高，首先第一排完成定位，接 下來依次為第二排、第三排進行定位。若以最短的定位桿為基準長度，每一 排的長度差最佳為臺面22厚度加20mm。
當油膜靜壓軸承的數量較多，而且水平滑臺承受比較大的傾覆力矩時， 對臺座16與地基的連接也有相應要求，其連接強度至少應該能夠承受傾覆 力矩，可通過臺座16內填充混凝土來提高臺座16自身重量，使其在大傾覆 力矩作用下穩定性更高。安裝填充有混凝土的臺座16時，可在臺座16邊緣 增加空氣支撐，以減少大重量臺座16對地基的沖擊和損害。
本實施例中的油膜靜壓軸承由五個油膜承載軸承23、兩個油膜導向軸承 24和兩個油膜浮動軸岸義25組成3x3方陣在臺座16上排列布置，但其中兩 個油膜浮動軸承25不使用在理論上也是可行的，見圖9所示。為了提高臺 座16對臺面22的浮動支撐效果，減少摩擦阻力，使用兩個油膜浮動軸承25 效果更好。
實施例2: —種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺
如圖8所示，該水平滑臺由四個油膜承載軸承23和兩個油膜導向軸承24 組成2 x 3陣列在臺座16上排列布置。關于油膜承載軸承23和油膜導向軸 承24的結構及連接關系等相關信息與實施例1內容相同，這里不再重復描 述。
實施例3: —種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺
如圖10所示，該水平滑臺由六個油膜承載軸承23、四個油膜導向軸承 24和兩個油膜浮動軸承25組成3x4陣列在臺座16上排列布置。關于油膜 承載軸承23、油膜導向軸承24和油膜浮動軸承25的結構及連接關系等相關 信息與實施例l內容相同，這里不再重復描述。
實施例4: 一種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺
如圖11所示，該水平滑臺由八個油膜承載軸承23、四個油膜導向軸承 24和四個油膜浮動軸承25組成4x4陣列在臺座16上排列布置。關于油膜 承載軸承23、油膜導向軸承24和油膜浮動軸承25的結構及連接關系等相關 信息與實施例1內容相同，這里不再重復描述。
實施例5: —種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺如圖12所示，該水平滑臺由六個油膜承載軸承23、四個油膜導向軸承 24和十個油膜浮動軸承25組成4x5陣列在臺座16上排列布置。關于油膜 承載軸承23、油膜導向軸承24和油膜浮動軸承25的結構及連接關系等相關 信息與實施例1內容相同，這里不再重復描述。
實施例6: —種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺
如圖13所示，該水平滑臺由十三個油膜承載軸承23、六個油膜導向軸承 24和六個油膜浮動軸承25組成5x5陣列在臺座16上排列布置。關于油膜 承載軸承23、油膜導向軸承24和油膜浮動軸承25的結構及連接關系等相關 信息與實施例l內容相同，這里不再重復描述。
上述實施例只為說明本發明的技術構思及特點，其目的在于讓熟悉此項 技術的人士能夠了解本發明的內容并據以實施，并不能以此限制本發明的保 護范圍，凡根據本發明精神實質所作的等效變化或修飾，都應涵蓋在本發明 的保護范圍之內。比如油膜靜壓軸承在實施例中最多只給出5x5陣列，實 際上可以根據需要設計成9x9陣列，甚至更多。
10
權利要求
1、一種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺，包括臺面和臺座，其特征在于在臺面與臺座之間設有一組油膜承載軸承和一組油膜導向軸承；所述油膜承載軸承由一個橫截面為倒“T”形的“T”形滑動導軌和一個橫截面為倒“T”形的“T”形導槽配合構成，其中，“T”形滑動導軌兩肩上下兩側的兩個水平面分別與T”形導槽兩肩上下兩側對應的兩個水平面間隙配合，并形成上下兩個相互平行的配合面，這兩個配合面的間隙中設有靜壓油膜，該靜壓油膜由設在“T”形導槽上的供油孔提供，以此在垂直方向和傾覆力矩方向形成油膜壓力差動平衡的支撐結構；所述“T”形滑動導軌作為軸承的運動部件與臺面固定連接，所述“T”形導槽作為軸承的供油支承座與臺座固定連接；所述油膜導向軸承由一個橫截面為矩形的矩形滑動導軌和一個橫截面為矩形的矩形導槽配合構成，其中，矩形滑動導軌左右兩側的兩個垂直面分別與矩形導槽左右兩側對應的兩個垂直面間隙配合，并形成左右兩個相互平行的配合面，這兩個配合面的間隙中設有靜壓油膜，該靜壓油膜由設在矩形導槽上的供油孔提供，以此在水平方向形成油膜壓力差動平衡的導向結構；所述矩形滑動導軌作為軸承的運動部件與臺面固定連接，所述矩形導槽作為軸承的供油導向座與臺座固定連接；所述一組油膜承載軸承在臺座水平平面內以臺座中心為基點前后和左右均對稱布置；所述一組油膜導向軸承在臺座水平平面內以臺座中心為基點前后和左右均對稱布置；每個油膜承載軸承和每個油膜導向軸承的滑動方向均平行于臺面的滑動方向，而且每個油膜承載軸承和每個油膜導向軸承均布置在臺座水平平面內的不同部位。
2、 根據權利要求l所述的組合油膜靜壓軸承式水平滑臺，其特征在于在 臺面與臺座之間還設有一組油膜浮動軸承，油膜浮動軸承由軸承座和臺面底部 的平面組成，軸承座頂部設有平臺，平臺上設有油槽，油槽中設有進油孔，軸 承座與臺座固定連接，平臺與臺面底部的平面間隙配合，并形成水平方向的配 合面，該配合面的間隙中設有靜壓油膜，以此在垂直方向上形成油膜壓力支撐 的浮動結構；所述一組油膜浮動軸承在臺座水平平面內以臺座中心為基點前后 和左右均對稱布置，而且每個油膜浮動軸承、每個油膜承載軸承和每個油膜導 向軸承均布置在臺座水平平面內的不同部位。
全文摘要
一種組合油膜靜壓軸承式水平滑臺，涉及電動振動試驗臺，其特征在于在臺面與臺座之間設有一組油膜承載軸承和一組油膜導向軸承；油膜承載軸承由“T”形滑動導軌和“T”形導槽配合構成，以此在垂直方向和傾覆力矩方向形成油膜壓力差動平衡的支撐結構；油膜導向軸承由矩形滑動導軌和矩形導槽配合構成，以此在水平方向形成油膜壓力差動平衡的導向結構；各油膜承載軸承和各油膜導向軸承在水平面內以臺座中心為基點前后和左右均對稱布置。本方案能顯著提高水平電動振動臺負載能力以及抗傾覆能力和抗偏轉力矩能力，可承受較大的傾覆力矩，防止水平滑臺產生過大俯仰、偏轉而損壞電動振動臺和試件。
文檔編號G01M7/02GK101424584SQ200810235928
公開日2009年5月6日 申請日期2008年11月17日 優先權日2008年11月17日
發明者平 李, 濮龍鋒 申請人:蘇州試驗儀器總廠