高壓液壓旋轉接頭的設計改進及應用

德州學院機電工程學院 王鵬 王志坤

1 高壓液壓旋轉接頭的結構原理

1.1 旋轉部分的組成及作用

其中旋轉部分是由1.旋轉接頭端蓋連接法蘭、2.電磁閥、3.旋轉接頭端蓋、4.推力軸承、5.旋轉閥芯、6.深溝球軸承、9.滾子軸承、10.密封圈、11.端蓋密封墊圈、12.閥芯密封墊圈和13.壓力應變片構成的機械結構，其主要作用是在旋轉接頭固定外殼的約束和支撐下進行自由的旋轉并通過其中間的液壓油通道提供液壓動力的傳輸。旋轉接頭端蓋連接法蘭1，其主要的作用是通過自身兩端的法蘭盤連接液壓旋轉接頭端蓋和液壓油管的輸油端，并對電磁閥提供固定和支撐。由于采用了區別于其他旋轉液壓接頭的法蘭連接，使連接的可靠性大大提高，連接部分不會輕易的松動，更適用于高壓且具有振動的重負荷設備。固定在連接法蘭上的電磁閥2能夠根據電力電子控制系統的輸出信號，對電磁閥閥芯的流量大小進行精確的控制，并與動力端和執行端形成冗余的保護系統，其控制方式將在應用技術中詳細解釋。特殊的電力電子控制使得高壓液壓旋轉接頭不僅能在旋轉的情況下提供動力輸出，還可以控制輸出液壓油的流量大小，在出現故障的情況下還能對液壓系統提供保護，其可靠性要遠遠高于普通的液壓旋轉接頭。與連接法蘭相連的旋轉閥體端蓋3，與旋轉閥芯和連接法蘭相固定，左端固定推力軸承，防止旋轉閥芯在軸向上的大幅度位移，減輕機械結構的疲勞強度并防止機械結構接觸而造成的磨損。固定在旋轉端蓋上的推力軸承4主要是限制液壓接頭旋轉部分的軸向移動及承受高壓液壓油對閥芯的強大的壓力，使得閥芯不與外部殼體相接觸，減輕旋轉閥芯與外部殼體接觸端的磨損，更主要的是大大減少了這兩者之間巨大的摩擦力，使得接頭旋轉部分能夠更靈活的運行，同時也減少了由于巨大的摩擦力給接頭造成的振動，提高了接頭的使用壽命。與旋轉接頭端蓋相連的旋轉閥芯5，承受接頭旋轉時全部的徑向載荷，其材質的選擇也顯得尤為關鍵，一般選取強度高、韌性好的合金鋼或細晶粒高強度鋼，減輕其他器件與旋轉閥芯接觸部位的磨損，防止因旋轉閥芯表面磨損嚴重而引起的液壓油泄漏及旋轉接頭的振動而造成的旋轉接頭的損壞。安裝在旋轉閥芯上的深溝球軸承。

旋轉液壓接頭各部分組成如下圖所示。

1.2 高壓液壓旋轉接頭工作原理

高壓液壓旋轉接頭在工作時，固定部分安裝在機械裝置對應的固定位置上，旋轉部分連接在機械的旋轉部分上，為了減輕高壓液壓油對旋轉接頭各連接部分之間的壓力防止因壓力過大而造成的泄漏，整個接頭中的液壓油通路基本采用了小縫隙或無縫隙的連接方式。該高壓液壓旋轉接頭的安裝順序為從內向外依次進行安裝：按照 5、6、7、9、10、8、11、1、2、13、12、4、12、3、11、1、2、14的順序依次安裝即可，在安裝過程中，旋轉接頭內部的連接螺栓因為要承受高壓，需采用高強度螺栓進行連接。由于兩端的連接法蘭完全相同，這種結構形式大大降低了零件的生產成本和安裝的困難程度，使該裝置更加的簡單、經濟而且具有高可靠性。

2 發展前景

當今工業設備的發展不斷加快，提供更為優越的裝置是設備安全可靠運行的前提。液壓控制系統在大量的設備中得到了廣泛的應用，而此款高壓液壓旋轉接頭的設計將給液壓系統的控制和動力傳遞方面提供更為優越的方式，使液壓系統在未來的控制系統中擁有更為廣闊的展現平臺。