一种应用于液压元件的液磁矢量支撑的制作方法

本发明涉及一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，属液压元件中的摩擦副偶件领域。

背景技术：

摩擦副是液压元件中的关键部位，通常由静止部件和具有确定运动规律的运动部件构成，摩擦副间高压液膜具有一定的承载和密封作用。根据其工作原理，运动部件通常受到轴向或径向动态载荷，由于高压液膜刚度有限，摩擦副偶件之间需要提供额外支撑力矩和支撑力，从而导致摩擦副表面磨损，这种现象在应用低粘度介质的液压元件更为严重。

由此可见，现有的液压元件摩擦副偶件难免出现磨损，导致一定程度的功率损失，对整体传动件的性能造成了严重影响，亟需对偶件之间高压液膜加以进一步改进（对液膜刚度进行加强）。提出一种新的应用于液压元件的支撑，提升高压液膜的支撑能力，减小液压元件的功率损失，是当前重要研究方向之一。

研究表明，永磁单元无法实现支撑对象的稳定悬浮，必须在其他自由度提供控制力如电磁力，根据悬浮件的位置变化不断地调节磁力单元的磁场来达到稳定状态。但电磁铁的磁力全部由安匝数决定，能耗较大，支撑力若全部由电磁单元提供，会对磁体饱和磁感应强度带来更高的要求，大大的增加了安匝数，这在一定程度上提高了磁支撑结构的整体体积。

技术实现要素：

本发明的目的是为了解决液压元件中摩擦副的磨损问题，进而提供一种应用于液压元件的液磁矢量支撑。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，所述应用于液压元件的液-磁矢量支撑包括径向磁力单元、摩擦副运动偶件、铁芯、轴向磁力单元、壳体、隔磁材料、径向摩擦副静止偶件、径向位移传感器、轴向位移传感器、轴向摩擦副静止偶件和高压液膜，轴向磁力单元包括轴向磁力单元a和轴向磁力单元b，高压液膜包括高压液膜a和高压液膜b，摩擦副运动偶件与径向摩擦副静止偶件和轴向摩擦副偶件之间存在高压液膜，摩擦副运动偶件上安装有铁芯，铁芯正对位置处设有径向磁力单元，径向磁力单元两侧对称设有轴向磁力单元a和轴向磁力单元b，轴向磁力单元a和轴向磁力单元b与壳体之间安装有隔磁材料，铁芯和摩擦副运动偶件之间安装有隔磁材料，隔磁材料的起始位置应处于轴向磁力单元a边缘的前端且终止位置应处于轴向磁力单元b边缘的末端，径向摩擦副静止偶件上安装有径向位移传感器，轴向摩擦副静止偶件上安装有轴向位移传感器。

本发明一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，所述轴向磁力单元a与铁芯之间初始间隙和轴向磁力单元b与铁芯之间的初始间隙相同。

本发明一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，所述轴向磁力单元提供的z轴方向的磁力和其他施加在摩擦副运动偶件上的压紧力共同抵消高压液膜b压力，实现z轴方向上的力平衡；径向磁力单元在xy平面上产生的径向磁力抵消高压液膜a的压力，实现在x和y轴方向的力平衡。

本发明一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，所述隔磁材料采用铝材制成。

本发明一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，所述铁芯采用硅钢片叠压而成。

本发明一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，磁力支撑结构为组合式设计，具体包括径向磁力单元、轴向磁力单元、铁芯和隔磁材料，沿z轴串联在一起并与壳体相连，可根据实际液压元件中摩擦副偶件之间径向或轴向的相对运动关系对磁力单元进行搭配组合。

本发明一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，通过调节轴向磁力单元和径向磁力单元的磁力大小进一步对高压液膜厚度进行闭环控制，可避免摩擦副出现磨损，同时最大程度减小油液泄漏，提高液压元件的效率和使用寿命；通过调节施加在摩擦副运动偶件上的矢量磁力来控制摩擦副间隙，利用矢量磁力为高压液膜提供辅助支撑力，提升高压液膜的支撑刚度，通过矢量磁力和高压液膜压力的耦合作用实现对摩擦副运动偶件姿态的矢量调节，避免偶件之间的直接接触，同时保证高压液膜的密封作用。

附图说明

图1为本发明应用于液压元件的液-磁矢量支撑的结构示意图。

附图标记有：1为径向磁力单元；2为摩擦副运动偶件；3为铁芯；4为轴向磁力单元；5为壳体；6为隔磁材料；7为径向摩擦副静止偶件；8为径向位移传感器；9为轴向位移传感器；10为轴向摩擦副静止偶件；11为高压液膜。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。

实施例一：如图1所示，本实施例所涉及的一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，包括径向磁力单元、摩擦副运动偶件、铁芯、轴向磁力单元、壳体、隔磁材料、径向摩擦副静止偶件、径向位移传感器、轴向位移传感器、轴向摩擦副静止偶件，所述摩擦副运动偶件与径向摩擦副静止偶件和轴向摩擦副静止偶件之间存在高压液膜，所述摩擦副运动偶件经驱动已具有沿z轴的直线运动或旋转运动，径向磁力单元的径向内表面正对于铁芯径向外表面，所述铁芯和径向磁力单元之间设置间隔距离，形成径向工作间隙，轴向磁力单元相对径向磁力单元对称布置，外侧端面分别与壳体相接，隔磁材料的起始位置应处于轴向磁力单元a边缘的前端，隔磁材料的终止位置应处于轴向磁力单元边缘b的末端，径向磁力单元、轴向磁力单元沿z轴串联在一起并与两侧壳体相接，轴向磁力单元a与铁芯之间初始间隙和轴向磁力单元b与铁芯之间的初始间隙相同。

轴向磁力单元和径向磁力单元分别对铁芯产生可控磁力，达到初始平衡。当径向上的高压液膜a厚度发生变化时，径向位移传感器检测出x和y方向上的位移偏移量，位移偏移量经过反馈传递到径向磁力单元，并对径向磁力单元产生的磁场进行加强或削弱，从而通过径向高压液膜a压力和可控径向磁力之间的耦合作用共同完成对摩擦副运动偶件在径向上稳定支撑，实现径向摩擦副的密封作用；摩擦副运动偶件在轴向上的初始位置根据轴向摩擦副静止偶件上轴向位移传感器进行检测并通过调节轴向磁力单元产生的磁场对摩擦副初始间隙进行设定，当轴向上的高压液膜b厚度发生变化时，出现z方向上的位移偏移量并反馈给轴向磁力单元，通过改变轴向磁力单元产生的磁场维持高压液膜b平均厚度，通过调节轴向磁力单元各部分产生的磁力来平衡摩擦副运动偶件在x和y方向上的不平衡力矩，高压液膜b压力和轴向磁力单元提供的矢量磁力共同完成在轴向上的对摩擦副运动偶件的稳定支撑，实现轴向摩擦副的密封作用。

实施例二：如图1所示，本实施例所涉及的一种应用于液压元件的液磁矢量支撑，本发明的磁力支撑结构用于实现对液压元件摩擦副运动偶件的矢量支撑，其采用组合磁力单元式设计，可根据摩擦副偶件之间径向或轴向的相对运动关系对径向磁力单元和轴向磁力单元进行搭配组合，根据径向位移传感器和轴向位移传感器检测的摩擦副运动偶件位置信息调节轴向磁力单元和径向磁力单元的磁场可设定摩擦副运动偶件和摩擦副静止偶件之间的初始间隙，随着高压液膜的形成，通过调节轴向磁力单元和径向磁力单元各部分产生的磁力可平衡摩擦副运动偶件在x和y方向上的不平衡力矩，通过x、y和z方向上的磁力和高压液膜压力的耦合作用共同对摩擦副运动偶件在工作过程中的位姿进行矢量调整，径向位移传感器和轴向位移传感器将摩擦副运动偶件在工作过程中的位置变化反馈到轴向磁力单元和径向磁力单元，通过调节轴向磁力单元和径向磁力单元的磁力大小进一步对高压液膜厚度进行闭环控制，可避免摩擦副出现磨损，同时最大程度减小油液泄漏，提高液压元件的效率和使用寿命。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，这些具体实施方式都是基于本发明整体构思下的不同实现方式，而且本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。