高压液压旋转接头的设计改进及应用

德州学院机电工程学院 王鹏 王志坤

1 高压液压旋转接头的结构原理

1.1 旋转部分的组成及作用

其中旋转部分是由1.旋转接头端盖连接法兰、2.电磁阀、3.旋转接头端盖、4.推力轴承、5.旋转阀芯、6.深沟球轴承、9.滚子轴承、10.密封圈、11.端盖密封垫圈、12.阀芯密封垫圈和13.压力应变片构成的机械结构，其主要作用是在旋转接头固定外壳的约束和支撑下进行自由的旋转并通过其中间的液压油通道提供液压动力的传输。旋转接头端盖连接法兰1，其主要的作用是通过自身两端的法兰盘连接液压旋转接头端盖和液压油管的输油端，并对电磁阀提供固定和支撑。由于采用了区别于其他旋转液压接头的法兰连接，使连接的可靠性大大提高，连接部分不会轻易的松动，更适用于高压且具有振动的重负荷设备。固定在连接法兰上的电磁阀2能够根据电力电子控制系统的输出信号，对电磁阀阀芯的流量大小进行精确的控制，并与动力端和执行端形成冗余的保护系统，其控制方式将在应用技术中详细解释。特殊的电力电子控制使得高压液压旋转接头不仅能在旋转的情况下提供动力输出，还可以控制输出液压油的流量大小，在出现故障的情况下还能对液压系统提供保护，其可靠性要远远高于普通的液压旋转接头。与连接法兰相连的旋转阀体端盖3，与旋转阀芯和连接法兰相固定，左端固定推力轴承，防止旋转阀芯在轴向上的大幅度位移，减轻机械结构的疲劳强度并防止机械结构接触而造成的磨损。固定在旋转端盖上的推力轴承4主要是限制液压接头旋转部分的轴向移动及承受高压液压油对阀芯的强大的压力，使得阀芯不与外部壳体相接触，减轻旋转阀芯与外部壳体接触端的磨损，更主要的是大大减少了这两者之间巨大的摩擦力，使得接头旋转部分能够更灵活的运行，同时也减少了由于巨大的摩擦力给接头造成的振动，提高了接头的使用寿命。与旋转接头端盖相连的旋转阀芯5，承受接头旋转时全部的径向载荷，其材质的选择也显得尤为关键，一般选取强度高、韧性好的合金钢或细晶粒高强度钢，减轻其他器件与旋转阀芯接触部位的磨损，防止因旋转阀芯表面磨损严重而引起的液压油泄漏及旋转接头的振动而造成的旋转接头的损坏。安装在旋转阀芯上的深沟球轴承。

旋转液压接头各部分组成如下图所示。

1.2 高压液压旋转接头工作原理

高压液压旋转接头在工作时，固定部分安装在机械装置对应的固定位置上，旋转部分连接在机械的旋转部分上，为了减轻高压液压油对旋转接头各连接部分之间的压力防止因压力过大而造成的泄漏，整个接头中的液压油通路基本采用了小缝隙或无缝隙的连接方式。该高压液压旋转接头的安装顺序为从内向外依次进行安装：按照 5、6、7、9、10、8、11、1、2、13、12、4、12、3、11、1、2、14的顺序依次安装即可，在安装过程中，旋转接头内部的连接螺栓因为要承受高压，需采用高强度螺栓进行连接。由于两端的连接法兰完全相同，这种结构形式大大降低了零件的生产成本和安装的困难程度，使该装置更加的简单、经济而且具有高可靠性。

2 发展前景

当今工业设备的发展不断加快，提供更为优越的装置是设备安全可靠运行的前提。液压控制系统在大量的设备中得到了广泛的应用，而此款高压液压旋转接头的设计将给液压系统的控制和动力传递方面提供更为优越的方式，使液压系统在未来的控制系统中拥有更为广阔的展现平台。