CN102287409A - 液压随动旋转装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液压随动旋转装置，包括旋阀、转轴、支架，转轴的一端与阀芯的外端部相连，转轴的另一端连有连杆，连杆上设有芯轴，两个双作用油缸的底部均与支架铰接，两个双作用油缸的活塞杆均与芯轴铰接，且两活塞杆的轴线交叉；所述旋阀包括阀体、阀盖、阀芯、设于阀芯上的密封圈，在阀体上设有进、出油口和四个工作油口，阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连，两活塞杆的行程大于芯轴中心与转轴中心距离的两倍。本发明通过旋阀来调节对两个双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口进行供油或排油的顺序，使得转轴能实现正、反向360°的连续转动，具有结构简单、能量损失小的优点，并可输出超大功率和扭矩，使用范围更广。

Description

液压随动旋转装置

技术领域

   本发明涉及一种液压随动旋转装置。

背景技术

旋转装置广泛用于各种机械设备上，如卷扬机、搅拌机等，目前使用的旋转装置多为机械传动结构或者液压马达传动结构，机械传动普遍采用电机、多级传动齿轮来驱动旋转装置，不仅结构较为复杂、能量损失较大，而且较难满足输出超大功率和超大扭矩的工况，因为在达到一定数量级后，要想再增大电机的功率将十分困难，成本很高，这使得机械传动的旋转装置的使用范围受到限制；液压马达传动形式，则受制于马达功率的限制，在输出大扭矩或超大扭矩上，也不具有优势。

发明内容

 本发明的目的是针对现有技术存在的上述不足，提供一种液压随动旋转装置，它具有结构简单、能量损失小的优点，并可输出超大功率和超大扭矩，使用范围更广。

为达到上述目的，本发明的液压随动旋转装置，包括旋阀、转轴、固定的支架，所述旋阀包括阀体、阀盖、阀芯、设于阀芯上的密封圈，转轴的一端通过传递扭矩的结构与阀芯的外端部相连，支架通过轴承设于转轴和/或阀芯上，其特征在于转轴的另一端通过传递扭矩的结构与连杆相连，连杆上连有芯轴，两个双作用油缸的底部均与支架铰接，两个双作用油缸的活塞杆均与芯轴铰接，且两活塞杆的轴线交叉；在阀体上设有与其内腔相通的进、出油口和四个工作油口，进、出油口沿阀体轴向设置，四个工作油口在阀体的圆周上均布，在阀芯圆周上设有与进、出油口对应的两环槽以及与四个工作油口对应的两扇形油槽，两扇形油槽相对设置且相互隔离，两扇形油槽对应的中心角大于90°而小于180°，两扇形油槽和各自对应的一环槽分别通过阀芯内的连接油路相连，阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连；两活塞杆的行程大于芯轴中心与转轴中心距离的两倍。

本发明的双作用油缸的活塞杆伸出或回收时，可通过芯轴和连杆带动转轴旋转，芯轴绕转轴旋转360°，其中180°由活塞杆前推完成，另180°由活塞杆后拉完成，两活塞杆共同作用于芯轴，且两活塞杆作用于芯轴的旋转相位相差一定的角度；

使用前，预设芯轴的位置在两活塞杆作用的旋转相位中相差90°，并调整阀芯的初始旋转位置；对旋阀的进油口通入液压油，液压油通过对应的环槽、连接油路进入对应的扇形油槽，该扇形油槽与一个或相邻的两工作油口相通，液压油通过该一个或两工作油口进入对应双作用油缸的有杆腔或无杆腔，再由活塞杆通过芯轴、连杆带动转轴转动；由于两活塞杆的行程大于芯轴中心与转轴中心距离的两倍，可实现芯轴绕转轴、并带动转轴的360°旋转；同时，转轴还带动阀芯同步转动，使得阀芯的两扇形油槽交替与四个工作油口中的一个或两个相邻的工作油口连通，如此循环，由阀芯控制的进、回油作用于两双作用油缸，其中一扇形油槽及与其对应的连接油路和环槽作为进油油路，另一扇形油槽及与其对应的连接油路和环槽作为回油油路，使得两双作用油缸按照预设地秩序进油或回油，实现两活塞杆始终同向地推动芯轴、带动连杆和转轴连续转动，不致于发生紊乱；如要反向转动转轴，只需交换设置进、出油口即可；如需加大转轴的输出功率和扭矩，只需加大两双作用油缸的活塞腔截面积和进油速度，易于实现，适用范围广；

由于两扇形油槽对应的中心角大于90°而小于180°，四个工作油口在阀体的圆周上均布，互相间隔90°，在阀芯转动的过程中，扇形油槽可连通一个或两个相邻的工作油口，使得至少一双作用油缸保持动作，由其对应的活塞杆推动芯轴，且芯轴的位置在两活塞杆作用的旋转相位中相差90°，两活塞杆和连杆不可能同时处于死点位置，可保证转轴的连续转动；

作为本发明的进一步改进，在阀芯相对两侧的圆周上还分别设有至少一道扇形平衡油槽，扇形平衡油槽与各自一侧的扇形油槽在圆周上的位置对应，两侧的扇形平衡油槽相互隔离并通过各自的平衡油路与相对一侧的扇形油槽的连接油路相连；当一扇形油槽通入高压油时，通过平衡油路可使得相对一侧的扇形平衡油槽同时进油，使得阀芯两侧高压油所产生的径向力互相平衡，避免承受单向的径向力，即使在通入高压油时也能保证阀芯自如的转动，确保机构的正常运转；

作为本发明的进一步改进，在旋阀内的阀芯前端外还设有集油腔，在旋阀内的阀芯后端还设有中间油腔，集油腔与中间油腔通过阀芯内的过油路相连，所述两连接油路均还与中间油腔相通，并在两连接油路与中间油腔相邻的一端内均设有单向阀；通过集油腔、过油路将泄漏的油液收集到中间油腔内，当中间油腔内油压达到一定程度时，可推开压力较低的、作为回油油路的连接油路一端的单向阀，从出油口排出，可避免泄漏油在旋阀内形成高压，保证阀芯自如的转动；

作为本发明的进一步改进，在两扇形油槽的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽；当阀芯旋转、两扇形油槽在各工作油口之间切换时，节流槽可使流量变化均匀，避免产生困油与失压；

综上所述，相比于机械传动的旋转装置，本发明通过两支油缸和旋阀来实现转轴的旋转，具有结构简单、能量损失小的优点，并可输出超大功率和超大扭矩，使用范围更广。

附图说明

图1为本发明实施例的主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2中F处的放大图。

图4为旋阀的的主视图。

图5为图4的A-A剖视图。

图6为图5的B-B剖视图。

图7为阀芯的主视图。

图8为图7的俯视图。

图9为图8的D-D剖视图。

图10为图8的E-E剖视图。

图11为图7的G-G剖视图。

图12为图7的C-C剖视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的说明。

如图1至图12所示，该液压随动旋转装置，包括旋阀3、转轴5、固定的支架10，所述旋阀3包括阀体12、阀盖13、阀芯14、设于阀芯14上的密封圈（未示出），转轴5的一端通过键与阀芯14的外端部相连，支架10通过两组轴承设于转轴5和阀芯14上，转轴5的另一端通过焊接与连杆6相连，连杆6上连有芯轴7，两个双作用油缸1、2的底部均与支架10铰接，两个双作用油缸1、2的活塞杆4或8均与芯轴7铰接，且两活塞杆4、8的轴线交叉；在阀体13上设有与其内腔相通的进油口16、出油口17和四个工作油口20、21、22和23，进油口16和出油口17沿阀体轴向设置，四个工作油口20、21、22和23在阀体12的圆周上均布，相互间隔90°，在阀芯14圆周上设有与进油口16对应的环槽18、与出油口17对应的环槽19以及与四个工作油口20、21、22和23对应的两扇形油槽24、25，两扇形油槽24、25相对设置且相互隔离，两扇形油槽24、25对应的中心角为120°，在两扇形油槽24、25的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽28；扇形油槽24和对应的环槽18通过阀芯14内的连接油路26相连，扇形油槽25和对应的环槽19通过阀芯14内的连接油路27相连，在阀芯14相对两侧的圆周上还分别设有两道扇形平衡油槽30、31，两道扇形平衡油槽30、31与各自一侧的扇形油槽24或25在圆周上的位置对应并位于扇形油槽24或25的轴向两端，两侧的扇形平衡油槽30、31相互隔离，扇形平衡油槽30通过平衡油路32与相对一侧的扇形油槽25的连接油路27相连，扇形平衡油槽31通过平衡油路33与相对一侧的扇形油槽24的连接油路26相连，在旋阀3内的阀芯14前端外还设有集油腔29，在旋阀3内的阀芯14后端还设有中间油腔34，集油腔29与中间油腔34通过阀芯内的过油路35相连，所述两连接油路26、27均还与中间油腔34相通，并在两连接油路26、27与中间油腔34相邻的一端内均设有单向阀36或37；如图1、图2和图3所示，阀体12圆周上相间隔的两工作油口20、22分别与双作用油缸1的有杆腔油口1a或无杆腔油口1b通过管路相连, 相间隔的两工作油口21、23分别与双作用油缸2的无杆腔油口2b或有杆腔油口2a通过管路相连；两活塞杆4、8的行程大于芯轴7中心与转轴5中心距离的两倍。

双作用油缸1、2的活塞杆4或8伸出或回收时，可通过芯轴7和连杆6带动转轴5旋转，由于两活塞杆4和8的行程大于芯轴7中心与转轴5中心距离的两倍，可实现芯轴7绕转轴5、并带动转轴5的360°旋转；芯轴7绕转轴5旋转360°，其中180°由活塞杆4或8前推完成，另180°由活塞杆4或8后拉完成，两活塞杆4、8共同作用于芯轴7，且两活塞杆4、8作用于芯轴7的旋转相位相差一定的角度；

在本实施例中，工作前，如图1、图2和图3所示，将芯轴7的位置预设在活塞杆8作用的旋转相位中的后拉90°处，同时芯轴7又处在活塞杆4作用的旋转相位中的后拉180°处（亦即前推0°处），在二者的旋转相位中相差90°，并调整阀芯14的初始旋转位置，使得扇形油槽24的中心正对工作油口23；工作时，对旋阀3的进油口16通入液压油，液压油通过环槽18、连接油路26进入对应的扇形油槽24，再通过两工作油口23进入双作用油缸2的有杆腔，活塞杆8回收带动芯轴7和连杆6绕转轴5顺时针转动，转轴5和阀芯14也做同步的自转，同时芯轴7带动活塞杆4做从动的伸出；

当转过30°后，工作油口22开始与扇形油槽24接通，液压油还进入双作用油缸1的无杆腔，活塞杆4主动的伸出，与继续回收的活塞杆8共同作用使得芯轴7继续绕转轴5顺时针转动；

再转过30°后，阀芯14开始关闭工作油口23，工作油口22仍与扇形油槽24接通，活塞杆4继续主动的伸出，使得芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，同时活塞杆8从动的继续回收；

再转过30°后，仍由活塞杆4继续主动的伸出，芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时芯轴7的位置处于活塞杆4作用的旋转相位中的前推90°处，同时又处在活塞杆8作用的旋转相位中的后拉180°处（亦即前推0°处）；

再转过30°后，工作油口21开始与扇形油槽24接通，液压油还进入双作用油缸2的无杆腔，活塞杆8主动的伸出，与继续伸出的活塞杆4共同作用使得芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时工作油口23开始与扇形油槽25接通，双作用油缸2的有杆腔中的失压油通过扇形油槽25、连接油路27、出油口17流回油箱；

再转过30°后，阀芯14开始关闭工作油口22，工作油口21仍与扇形油槽24接通，活塞杆8继续主动的伸出，前推芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，芯轴7带动活塞杆4从动的继续伸出；

再转过30°后，仍由活塞杆8继续主动的伸出，芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时芯轴7的位置处于活塞杆8作用的旋转相位中的前推90°处，同时又处在活塞杆4作用的旋转相位中的后拉180°处（亦即前推0°处）；

再转过30°后，工作油口20开始与扇形油槽24接通，液压油还进入双作用油缸1的有杆腔，活塞杆4主动的回收，与继续伸出的活塞杆8共同作用使得芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时工作油口22开始与扇形油槽25接通，双作用油缸1的有杆腔中的失压油通过扇形油槽25、连接油路27、出油口17流回油箱；

再转过30°后，阀芯14开始关闭工作油口21，工作油口20仍与扇形油槽24接通，活塞杆4继续主动的回收，后拉芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，芯轴7带动活塞杆8从动的继续伸出；

再转过30°后，仍由活塞杆4继续主动的回收，芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时芯轴7的位置处于活塞杆4作用的旋转相位中的后拉90°处，同时又处在活塞杆8作用的旋转相位中的前推180°处（亦即后拉0°处）；

再转过30°后，工作油口23开始与扇形油槽24接通，液压油还进入双作用油缸2的有杆腔，活塞杆8主动的回收，与继续回收的活塞杆4共同作用，后拉芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时工作油口21开始与扇形油槽25接通，双作用油缸2的无杆腔中的失压油通过扇形油槽25、连接油路27、出油口17流回油箱；

再转过30°后，阀芯14开始关闭工作油口20，工作油口23仍与扇形油槽24接通，活塞杆8继续主动的回收，后拉芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，芯轴7带动活塞杆4从动的继续回收；

再转过30°后，仍由活塞杆8继续主动的回收，芯轴7继续绕转轴5顺时针转动，此时芯轴7的位置处于活塞杆8作用的旋转相位中的后拉90°处，同时又处在活塞杆4作用的旋转相位中的后拉180°处（亦即前推0°处），回到初始位置；由此，即完成转轴5一圈的转动，如此循环，可实现转轴5的连续转动；在上述过程中，当扇形油槽24通入高压油时，通过平衡油路31可使得相对一侧的扇形平衡油槽31同时进油，使得阀芯14两侧高压油所产生的径向力互相平衡，避免承受单向的径向力，即使在通入高压油时也能保证阀芯14自如的转动，确保机构的正常运转；旋阀3内少量泄漏的油液通过集油腔29、过油路35被收集到中间油腔34内，当中间油腔34内油压达到一定程度时，可推开压力较低的、作为回油油路的连接油路27一端的单向阀37，从出油口17排出，可避免泄漏油在旋阀3内形成高压，也是保证阀芯14自如的转动；当阀芯14旋转、两扇形油槽24、25在各工作油口之间切换时，节流槽28可使流量变化均匀，避免产生困油与失压；如要反向转动转轴5，只需交换设置进、出油口即可，如在转轴5上安装绕线轮9（如图1所示），即可形成一个液压的卷扬机；

综上所述，本发明由阀芯14控制的进、回油作用于两双作用油缸1、2，其中扇形油槽24及与其对应的连接油路26和环槽18作为进油油路，扇形油槽25及与其对应的连接油路27和环槽19作为回油油路，两活塞杆4、8同向地推动芯轴7和连杆6绕转轴5、并带动转轴5旋转，转轴5再带动阀芯14同步转动，使得两双作用油缸1、2按照预设地秩序进油或回油，实现转轴5的连续转动，不致于发生紊乱；如需加大转轴5的输出功率和扭矩，只需加大两双作用油缸1、2的活塞腔截面积和进油速度，此易于实现，使用范围广；对于转轴5转速的控制问题，实际使用时，可以通过多缸供油、驱动旋阀3来实现旋转的平稳性和一致性，并可以用液压系统的比例或伺服控制来实现转轴5转速的自动控制。

  本发明不限于上述实施方式，如支架10也可以通过两组轴承仅设于转轴5上或阀芯14上，芯轴7预设在两活塞杆4、8作用的旋转相位中的位置也可以不同，例如芯轴7的位置预设在活塞杆4作用的旋转相位中的前推90°处，同时芯轴7又处在活塞杆8作用的旋转相位中的前推0°处（亦即后拉180°处），只要二者相差90°，并相应的调整阀芯14的初始旋转位置，也可达到相同的技术效果。

相比于机械传动的旋转装置，本发明通过两支油缸和旋阀来实现转轴的旋转，具有结构简单、能量损失小的优点，并可输出超大功率和超大扭矩，使用范围更广。

Claims (4)

1.一种液压随动旋转装置，包括旋阀、转轴、固定的支架，所述旋阀包括阀体、阀盖、阀芯、设于阀芯上的密封圈，转轴的一端通过传递扭矩的结构与阀芯的外端部相连，支架通过轴承设于转轴和/或阀芯上，其特征在于转轴的另一端通过传递扭矩的结构与连杆相连，连杆上连有芯轴，两个双作用油缸的底部均与支架铰接，两个双作用油缸的活塞杆均与芯轴铰接，且两活塞杆的轴线交叉；在阀体上设有与其内腔相通的进、出油口和四个工作油口，进、出油口沿阀体轴向设置，四个工作油口在阀体的圆周上均布，在阀芯圆周上设有与进、出油口对应的两环槽以及与四个工作油口对应的两扇形油槽，两扇形油槽相对设置且相互隔离，两扇形油槽对应的中心角大于90°而小于180°，两扇形油槽和各自对应的一环槽分别通过阀芯内的连接油路相连，阀体圆周上相间隔的两工作油口分别与各自的双作用油缸的有杆腔油口或无杆腔油口通过管路相连；两活塞杆的行程大于芯轴中心与转轴中心距离的两倍。

2.如权利要求1所述的液压随动旋转装置，其特征在于在阀芯相对两侧的圆周上还分别设有至少一道扇形平衡油槽，扇形平衡油槽与各自一侧的扇形油槽在圆周上的位置对应，两侧的扇形平衡油槽相互隔离并通过各自的平衡油路与相对一侧的扇形油槽的连接油路相连。

3.如权利要求1或2所述的液压随动旋转装置，其特征在于在旋阀内的阀芯前端外还设有集油腔，在旋阀内的阀芯后端还设有中间油腔，集油腔与中间油腔通过阀芯内的过油路相连，所述两连接油路均还与中间油腔相通，并在两连接油路与中间油腔相邻的一端内均设有单向阀。

4.如权利要求3所述的液压随动旋转装置，其特征在于在两扇形油槽的两端均设有流通截面逐渐减小的节流槽。

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