CN101324245B

CN101324245B - 一种低摩擦力的液压缸

Info

Publication number: CN101324245B
Application number: CN2008100482564A
Authority: CN
Inventors: 陈新元; 湛从昌; 付连东; 曾良才; 陈奎生; 张飞龙; 付曙光
Original assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Current assignee: Wuhan University of Science and Engineering WUSE
Priority date: 2008-07-03
Filing date: 2008-07-03
Publication date: 2010-12-08
Anticipated expiration: 2028-07-03
Also published as: CN101324245A

Abstract

本发明涉及一种低摩擦力的液压缸。其技术方案是：第一和第三活塞块[4、14]的小圆柱体端面对称地紧贴第二活塞块[9]的两侧端面，第三、第二和第一活塞块[14、9、4]依次安装在活塞杆[18]的左端；在活塞杆[18]上设置有第一、第二和第三密封圈[27、25、23]，第一和第三活塞块[4、14]的小圆柱体分别装有第一和第二密封钢圈[6、12]、截面为半U型的第一和第二密封圈[7、11]；在第一、第三活塞块[4、14]的大圆柱体上分别设有四个油孔[5、28、13、22]，第二活塞块[9]的两端面的环形槽内分别装有第四、第五密封圈[8、10]，导向套[19]开有泄漏槽[16]。本发明具有寿命长、耐高压、摩擦力低、外泄漏小、可靠性高、拆装方便、密封效果好、容积效率高的特点。

Description

一种低摩擦力的液压缸

技术领域

本发明属于液压缸技术领域。尤其涉及一种低摩擦力的液压缸

背景技术

伺服缸要求低摩擦、无泄漏、无爬行、高响应、长寿命，以满足伺服系统的动态品质要求，所以它的密封与支承导向设计与选用极为重要，不能简单地延用普通的密封与支承导向。目前应用的最成功的是填充聚四氟乙烯，其化学稳定性好，具有良好的耐磨性、耐油性和耐热性，而且摩擦系数极小。美国霞板公司T型特康格来圈和广研所的组合密封件(格来圈)得到广泛应用。随着技术的发展，出现了一些新型密封圈，如改形的Y形密封圈。其也采用填充聚四氟乙烯材料，只是在唇部内加一“V”形不锈钢圈，以增加唇部弹性，增强密封效果。从理论上讲，提高涨力的同时也增加了摩擦力，对缸体表面硬度要求更高，生产成本也随之大幅提高。这种新型密封在大直径伺服缸上的使用尚无成功经验，其实用性、经济性尚待考证(丁鸿.大型液压伺服油缸修复技术.机械设计与制造工程，2001(5))。污染是导致液压系统故障和过早失效的主要原因，液压污染问题愈来愈受到重视，但橡胶密封所不及的是：橡胶密封不能反复通过各种油孔、不能适用于高速等缺陷(吴兴奎.一种新型结构的液压缸.液压与气动，2003(1))。液压技术面临的挑战与新动向是如何改善燥声、泄漏给环境带来的污染以及进一步提高液压系统的传动效率既提高容积效率(祁冠芳，虞万海.日本液压技术的发展与新动向.液压与气动，2004(1))。

综上所述，现有的液压缸元件存在如下问题：普通液压缸摩擦力大，动态响应特性差，不适应高速运行；液压伺服缸频率响应高，但密封圈用聚四氟乙烯材料，寿命短，还在活塞上增设两支承环，增加了摩擦力；目前要求低摩擦、快速响应的液压元件均采用间隙密封。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种寿命长、耐高压、外泄漏小、可靠性高、拆装方便、密封效果好、容积效率高的低摩擦力液压缸。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该液压缸包括缸体、端盖、活塞和活塞杆，活塞包括第一活塞块、第二活塞块和第三活塞块。第一活塞块和第三活塞块的小圆柱体端面对称地紧贴第二活塞块的两侧端面，第一活塞块和第三活塞块的大圆柱体端面分别嵌有第一挡圈和第二挡圈并依次安装在活塞杆的左端。在活塞杆上与第一活塞块、第二活塞块和第三活塞块的安装位置对应地设置有第一密封圈、第二密封圈和第三密封圈；第一活塞块和第三活塞块的小圆柱体分别装有第一密封钢圈和第二密封钢圈，在第一密封钢圈和第二密封钢圈与小圆柱间的外侧分别设置有截面为半U型的第一密封圈和截面为半U型的第二密封圈。在第一活塞块和第三活塞块的大圆柱体上，分别设有的第一油孔、第二油孔、第三油孔和第四油孔的圆孔与小圆柱体外圆相切。第二活塞块的两端面的环形槽内分别装有第四密封圈和第五密封圈，导向套开有泄漏槽，泄漏槽经通道与缸体外的液压元件相通，导向套外装有端盖。其中：

第一活塞块和第三活塞块均为有中心通孔的由大、小两圆柱体构成的整体，大、小圆柱体的半径差比密封钢圈的端面直径小0.15～0.30mm；密封钢圈的表面镀铬厚度为0.01～0.05mm；第一活塞块、第二活塞块和第三活塞块紧贴的两个端面间设有第一定位销和第二定位销；依次安装是按第三活塞块、第二活塞块、第一活塞块和垫圈的安装顺序通过螺母紧固。

由于采用上述技术方案，本发明具有寿命长、耐高压、摩擦力低、外泄漏小、可靠性高、拆装方便、密封效果好、容积效率高的特点，具体表现在：

1、本发明采用钢圈作为密封圈，与缸体配合的摩擦系数低，且导向套开有泄漏槽，可使其始终处于润滑状态，摩擦力降低，且可把此处的泄漏油引出，循环利用，减少外泄漏。另在密封钢圈下侧开有油孔，使密封钢圈能够由于油压的作用，处于正中间，提高了其密封的可靠性，密封钢圈抗压强度高，故耐高压。

2、本发明设计有半U型密封圈，防止液压油经密封钢圈流入两活塞块之间缝隙或者是流进活塞与缸体之间；而且可以防止密封钢圈在活塞块之间移动，避免不必要的疲劳磨损，提高使用寿命。

3、本发明的活塞包括三个活塞块，各活塞块之间有定位销，确保三个活塞块定位，三个活塞块靠螺母紧固，这样有利于更换磨损的密封钢圈，拆装方便。

4、本发明采用整体对称结构，使活塞受力分布均匀，减少了传统设计中活塞需要支撑环这一环节。在整体上可以减少不必要的局部摩擦力，油液从任何途径泄漏都需要经过5～7次密封，故密封效果好、容积效率高。

本发明可广泛用于各种工况的液压系统，尤其适合于大功率和高频率响应的液压系统，如轧机液压压下伺服液压缸，带钢跑偏液压控制系统中伺服液压缸等。

附图说明

图1是本发明的一种结构示意图；

图2是图1中第一活塞快[4]的局部放大示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步描述，并非对本发明保护范围的限制。

实施例1

一种低摩擦力的液压缸。该液压缸如图所示，包括缸体、端盖、活塞和活塞杆，活塞包括第一活塞块4、第二活塞块9和第三活塞块14。第一活塞块4和第三活塞块14的小圆柱体端面对称地紧贴第二活塞块9的两侧端面，第一活塞块4和第三活塞块14的大圆柱体端面分别嵌有第一挡圈3和第二挡圈21并依次安装在活塞杆18的左端。在活塞杆18上，第一活塞块4、第二活塞块9和第三活塞块14与活塞杆18的安装位置处对应地设置有第一密封圈27、第二密封圈25和第三密封圈23；第一活塞块4和第三活塞块14的小圆柱体分别装有第一密封钢圈6和第二密封钢圈12，在第一密封钢圈6和第二密封钢圈12与小圆柱间的外侧，如图2所示分别设置有截面为半U型的第一密封圈7和截面为半U型的第二密封圈11。在第一活塞块4和第三活塞块14的大圆柱体上，分别设有的第一油孔5、第二油孔28、第三油孔13和第四油孔22的圆孔与小圆柱体外圆相切。第二活塞块9的两端面的环形槽内分别装有第四密封圈8和第五密封圈10，导向套19开有泄漏槽16，泄漏槽16经通道15与缸体20外的液压元件相通，导向套19外装有端盖17。其中：

第一活塞块4和第三活塞块14均为有中心通孔的由大、小两圆柱体构成的整体，大、小圆柱体的半径差比密封钢圈6的端面直径小0.15mm；密封钢圈6的表面镀铬厚度为0.05mm；第一活塞块4、第二活塞块9和第三活塞块14紧贴的两个端面间设有第一定位销26和第二定位销24；依次安装是按第三活塞块、第二活塞块、第一活塞块和垫圈的安装顺序通过螺母紧固。

实施例2

一种低摩擦力的液压缸。除大、小圆柱体的半径差比密封钢圈6的端面直径小0.30mm，密封钢圈6的表面镀铬厚度为0.01mm外，其它同实施例1。

实施例3

一种低摩擦力的液压缸。除大、小圆柱体的半径差比密封钢圈6的端面直径小0.20mm，密封钢圈6的表面镀铬厚度为0.03mm外，其它同实施例1。

本具体实施方式具有寿命长、耐高压、摩擦力低、外泄漏小、可靠性高、拆装方便、密封效果好、容积效率高的特点。可广泛用于各种工况的液压系统，尤其适合于大功率和高频率响应的液压系统，如轧机液压压下伺服液压缸，带钢跑偏液压控制系统中伺服液压缸等。

Claims

1.一种低摩擦力液压缸，包括缸体、端盖、活塞和活塞杆，其特征在于活塞包括第一活塞块[4]、第二活塞块[9]和第三活塞块[14]；第一活塞块[4]和第三活塞块[14]的小圆柱体端面对称地紧贴第二活塞块[9]的两侧端面，第一活塞块[4]和第三活塞块[14]的大圆柱体端面分别嵌有第一挡圈[3]和第二挡圈[21]，第二挡圈[21]、第三活塞块[14]、第二活塞块[9]、第一活塞块[4]、第一挡圈[3]和垫圈[2]依次安装在活塞杆[18]的左端，通过螺母[1]紧固；在活塞杆[18]上与第一活塞块[4]、第二活塞块[9]和第三活塞块[14]的安装位置对应地设置有第一密封圈[27]、第二密封圈[25]和第三密封圈[23]，第一活塞块[4]和第三活塞块[14]的小圆柱体分别装有第一密封钢圈[6]和第二密封钢圈[12]，在第一密封钢圈[6]和第二密封钢圈[12]与小圆柱体间的外侧分别设置有截面为半U型的第一密封圈[7]和截面为半U型的第二密封圈[11]；在第一活塞块[4]的大圆柱体上设有的第一油孔[5]和第二油孔[28]的圆孔与第一活塞块[4]的小圆柱体外圆相切，在第三活塞块[14]的大圆柱体上设有的第三油孔[13]和第四油孔[22]的圆孔与第三活塞块[14]的小圆柱体外圆相切；第二活塞块[9]的两端面的环形槽内分别装有第四密封圈[8]和第五密封圈[10]，导向套[19]开有泄漏槽[16]，泄漏槽[16]经通道[15]与缸体[20]外的液压元件相通，导向套[19]外装有端盖[17]。

2.根据权利要求1所述的低摩擦力液压缸，其特征在于所述的第一活塞块[4]和第三活塞块[14]均为有中心通孔的由大、小两圆柱体构成的整体，大、小圆柱体的半径差比密封钢圈[6]的截面直径小0.15～0.30mm。

3.根据权利要求1或2所述的低摩擦力液压缸，其特征在于所述的密封钢圈[6]的表面镀铬厚度为0.01～0.05mm。

4.根据权利要求1所述的低摩擦力液压缸，其特征在于所述的第一活塞块[4]、第二活塞块[9]和第三活塞块[14]紧贴的两个端面间设有第一定位销[26]和第二定位销[24]，活塞杆[18]左端用第一挡圈[3]紧固。