CN102729518A - 液压机、用于液压机的缸梁结构及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于液压机的缸梁结构和具有该缸梁结构的液压机。所述缸梁结构包括：梁体，梁体的中心形成有缸体容纳腔；缸底部，缸底部固定地设置在缸体容纳腔的上开口端；缸筒部，缸筒部容纳在缸体容纳腔中，且构造成与缸底部配合以形成用于液压机的缸体部分。根据本发明，液压缸置于梁中，大大减小了机架的高度。此外，缸底暴露于梁上顶面之上，便于安装充液阀、安全阀、阀块和增压器等配件。暴露的缸底极大地便利了配管和拆装维修。同时，在该缸梁结构中，缸底无过渡圆角，从而提高了缸内腔行程利用率。此外，在该缸梁结构中应力集中区域极大地减少，从而极大地延长了液压缸的使用寿命，降低了维护成本。

Description

液压机、用于液压机的缸梁结构及其制造方法

技术领域

本发明涉及液压机技术领域，具体而言涉及一种改进的用于液压机的缸梁结构、具有该缸梁结构的液压机和刚来结构的制造方法。

背景技术

液压机是一种通用的机械，用于汽车、飞机、陶瓷、塑料各行业的材料成形工艺。重型液压机是国防、军工、航天、核电、造船等领域不可缺少的重型设备，是象征国家实力的标志性装备。缸和梁是液压机的基础部件，作用在缸中的液压介质通过缸而产生巨大的压力载荷，压力载荷传递到上、下梁上，经立柱而形成封闭的平衡力系。压力载荷如何传递到梁上，即载荷传递链是影响压机强度、刚度设计的关键问题。缸-梁载荷传递是指一种载荷传递链关系。

图1显示了现有的液压机的缸梁载荷传递示意图。油压p_i作用在缸底1’上，产生向上的推力P，并同时也作用在活塞上，产生等值的向下的推力(P)，在其作用下，动梁2’向下运动，压制锻件3’。根据平衡力系力传递链原理可知，作用在缸底1’向上的力，经缸口法兰接触面(A面)，将传递到上梁4’的底面上，其值也是P。上述缸-梁载荷传递链关系是建立在缸口法兰与梁底面上相应承载面、即A面之间的载荷传递关系之上，这也被称为“缸口传力型”载荷传递链。

图2显示了现有的另一种液压机的结构示意图，其中显示了缸底传力型的缸梁结构。如图2中所示，所示的是钢丝缠绕机架，钢丝层将上、下梁1”、2”(均为半圆梁)和立柱3”缠绕预紧成为一个承载机架，这是一个“缸底传力型”的载荷传递关系。缸底4”在油压p_i的作用下，将压力P直接传递到上梁1”的底面上，而不通过油缸法兰。采用“缸口传力型”与“缸底传力型”两种载荷传递链的压机，工程上的应用都很广泛，它们各有优缺点。下面将进行简述。

对缸口传力型载荷传递链而言，如图1中所示，梁中央截面上作用作最大弯矩M，如图3中所示，此处正是缸穿出梁的位置，存在很大的孔，它削弱了例如上梁的强度。孔的变形还会引起孔曲率半径的变化，它使孔边的切向拉应力进一步增大，见图3。这是造成梁强度问题的最大隐患，为了提高强度不得不增加孔周结构的厚度。

如图1中所示，在缸口传力型载荷传递链中，梁、缸的载荷传递是通其间的接触面A而进行的，但接触情况会随加/卸载循环次数的增加而恶化，接触不均匀使接触应力剧增，影响梁的强度。例如，我国某厂8000吨缸口传力型单缸压机，新加工的梁、缸，由于配合关系好，接触良好，缸的工作寿命可达70万次；而当长期工作后，由于接触状况恶化，一个新缸旧梁配合，缸的寿命则降至25万次，可见配合A面的接触优劣关系之重大。

缸底作用力P被法兰上的支承反力Q所平衡，因而缸筒壁上承受巨大的拉应力Q_z，如图4中所示，其中显示了图1中的液压机中的液压缸的缸底5’的结构示意图，并形成两个应力集中区：缸底与缸壁过渡区I(半径为R，如图4中所示)和法兰应力集中区II(一般为组合型线)。绝大部分的缸体破坏都在这两个区。

为了提高I区的强度，则加大缸底的厚度，使其为缸壁厚度的1.5-2.5倍，厚缸底的弯曲变形小，从而减小该区的弯曲应力；R增大可明显减小I区的应力集中程度。显然此两项措施都大大增加了缸的重量。R的增大，还增加了缸的长度，但并不增加缸的有效行程，因为精密配合的活塞不可能运行到R圆角区。

此外，提高I、II区的加工精度和表面光洁度是增加缸疲劳寿命的重要举措，但同时增加了缸的加工成本和周期。可选地，也可以对II区进行辊压处理，增加表层的残余压应力，从而大大提高II区的抗疲劳强度，同时也增加了缸的加工成本。

对如图2中所示的缸底传力型载荷传递而言，由于缸底支承，故取消缸口法兰，因而应力集中的II区消失，如图2中所示，一系列相关缺点随之消失。此外，可将缸底与缸分离，形成组装缸底式缸结构，因而应力集中区I区也消失，一系列相关缺点也随之消失。

进一步地，组合缸底无需过渡圆角R，因而提高了缸内腔行程利用率(活塞可以移动更长的距离)。

“缸底传力型”载荷传递链的缸梁系统，其缺点也是非常明显。由于缸底顶面与上梁底面接触，缸底完全被梁底面覆盖，因而失去了缸底顶面的安装空间，无法在缸底顶面上安装充液阀、安全阀、阀块等部件；也无法将外置增压器直接安装到缸底顶面。液压缸置于梁底面以下而非梁中，大大增加了机架的高度，这是一个非常大的缺点。

目前工程上，超过数千吨以上的油缸，均避免“缸口传力型”；而采用“缸底传力型”。但在“缸底传力型”缸梁关系中，缸顶部被梁底面所完全覆盖，因而十分严重的影响了它的使用范围。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

有鉴于此，本发明需要提供一种用于液压机的缸梁结构，缸梁结构既可克服现有的缸口传力型和缸底传力型缸梁结构的缺点，而且能够克服现有液压机的配件的安装，结构简单、制造方便。

此外，本发明还需要提供一种具有上述结构的液压机。

进一步地，本发明仍然需要提供一种用于液压机的缸梁结构的制造方法，该方法步骤少、工艺简单。

根据本发明的一方面，提供了一种用于液压机的缸梁结构，包括：梁体，梁体的中心形成有缸体容纳腔；缸底部，缸底部固定地设置在缸体容纳腔的上开口端；以及缸筒部，缸筒部容纳在缸体容纳腔中，且构造成与缸底部配合以形成用于液压机的缸体部分。

在本发明的缸梁结构中，液压缸置于梁中，大大减小了机架的高度。此外，缸底暴露于梁上顶面之上，便于安装充液阀、安全阀、阀块和增压器等配件。暴露的缸底极大地便利了配管和拆装维修。同时，在该缸梁结构中，缸底无过渡圆角，从而提高了缸内腔行程利用率。此外，在该缸梁结构中应力集中区域极大地减少，从而极大地延长了液压缸的使用寿命，降低了维护成本。

根据本发明的一个实施例，缸底部包括：第一圆柱形部分；以及第二圆柱形部分，第二圆柱形部分的直径小于第一圆柱形部分且位于第一圆柱形部分之下并同心设置，其中第一圆柱形部分与梁体一体形成，第二圆柱形部分与用于配合缸筒部的上端。

根据本发明的一个实施例，缸底部包括：第一圆柱形部分；第一凸缘部，第一凸缘部形成在第一圆柱体部分的下端；以及第二圆柱形部分，第二圆柱形部分设置在第一圆柱形部分之下且与第一圆柱形部分同心设置，第二圆柱形部分用于配合缸筒部的上端，其中梁体容纳腔的上端形成有第二凸缘部，第二凸缘部与第一凸缘部搭接，用于固定缸筒部的上端。

根据本发明的一个实施例，梁体包括：上盖板和下盖板，上盖板和下盖板相对地水平设置；腹板，腹板竖直地连接在上盖板和下盖板之间，其中最内部分的腹板形成与上盖板和下盖板形成缸体容纳腔。

根据本发明的一个实施例，缸底部与上盖板一体形成，且缸底部与上盖板之间形成有缸筒安装环形槽，用于安装缸筒部。

根据本发明的一个实施例，缸筒安装环形槽中设置有密封圈，用于密封缸筒部和缸底部。

根据本发明的一个实施例，缸底部与梁体的上表面之间进一步形成有加强肋。

根据本发明的一个实施例，缸筒部的下端通过锁板连接至梁体的下表面。

根据本发明的另一方面，提供了一种液压机，包括：第一梁；如上的缸梁结构，缸梁结构通过立柱与下梁连接；活塞，活塞的一端容纳在缸体部分中且另一端连接有动模；以及工作台，工作台上用于放置被加工件，且工作台的工作面与动模相对设置。

根据本发明的一个实施例，第一梁为上梁或者下梁。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于液压机的缸梁结构的制造方法，包括：将液压缸分割成缸底部和缸筒部；将缸底部固定地设置在形成有缸体容纳腔的梁体中；以及将缸筒部设置在缸筒容纳腔中且连接至缸底部，以形成用于液压机的缸体部分。

在根据本发明的上述方法中，制造步骤少、成本低，且可以提供具有上述优点的缸梁结构。

根据本发明的一个实施例，缸底部和梁体之间形成有缸筒安装环形槽，且缸筒部的一端设置在缸筒安装环形槽中。

根据本发明的一个实施例，缸筒安装环形槽中设置有密封圈，用于密封缸筒部和缸底部。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1显示了现有的液压机的结构示意图，其中显示了缸口传力型的缸梁结构；

图2显示了现有的另一种液压机的结构示意图，其中显示了缸底传力型的缸梁结构；

图3显示了图1中的液压机中的上梁及其弯矩示意图；

图4显示了图1中的液压机中的液压缸的缸底的结构示意图；

图5(a)-(f)显示了根据本发明的一个实施例的用于液压机的缸梁结构的原理图；

图6显示了根据本发明的另一个实施例的用于液压机的缸梁结构的结构示意图；以及

图7显示了根据本发明的一个实施例的液压机的部分结构示意图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

本发明提出一种全新的缸梁载荷传递结构。本发明的发明人将该结构称之为“梁顶传力型”载荷传递链。该缸-梁载荷传递链摒弃了“缸口传力型”和“缸底传力型”的缺点，同时又保留了它们的优点。下面将结合附图来详细描述根据本发明的用于液压机的缸梁结构和具有该缸梁结构的液压机。

下面将参照附图5-7来描述根据本发明的实施例的用于液压机的缸梁结构和具有该缸梁结构的液压机。图5(a)-(f)显示了根据本发明的一个实施例的用于液压机的缸梁结构的原理图，图6显示了根据本发明的另一个实施例的用于液压机的缸梁结构的结构示意图，图7显示了根据本发明的一个实施例的液压机的部分结构示意图。

如图5、6中所示，该用于液压机的缸梁结构包括：梁体1，梁体1的中心形成有缸体容纳腔2；缸底部3，缸底部3固定地设置在缸体容纳腔2的上开口端；以及缸筒部4，缸筒部4容纳在缸体容纳腔2中，且构造成与缸底部3配合以形成用于液压机的缸体部分。需要说明的是，只要缸筒部4能够与缸底部3匹配并彼此密封即可。

在本发明的缸梁结构中，液压缸置于梁中，大大减小了机架的高度。此外，缸底暴露于梁上顶面之上，便于安装充液阀、安全阀、阀块和增压器等配件。暴露的缸底极大地便利了配管和拆装维修。同时，在该缸梁结构中，缸底无过渡圆角，从而提高了缸内腔行程利用率。此外，在该缸梁结构中应力集中区域极大地减少，从而极大地延长了液压缸的使用寿命，降低了维护成本。

根据本发明的一个实施例，缸底部3可以一体形成至梁体1上，如图5(e)中所示，缸底部3包括：第一圆柱形部分31；以及第二圆柱形部分32，第二圆柱形部分32的直径小于第一圆柱形部分31且位于第一圆柱形部分31之下并同心设置，其中第一圆柱形部分31与梁体1一体形成，第二圆柱形部分32与用于配合缸筒部4的上端41。

根据本发明的另一个实施例，缸底部3也可以组合至所述梁体1上。如图6中所示，此时缸底部3包括：第一圆柱形部分31；第一凸缘部33，第一凸缘部33形成在第一圆柱体部分31的下端；以及第二圆柱形部分32，第二圆柱形部分32设置在第一圆柱形部分31之下且与第一圆柱形部分31同心设置，第二圆柱形部分32用于配合缸筒部4的上端41，其中梁体容纳腔2的上端形成有第二凸缘部21，第二凸缘部21与第一凸缘部33搭接，用于固定缸筒部4的上端41。

下面将对梁体1的结构进行简单说明。根据本发明的一个实施例，梁体1包括：上盖板11和下盖板12，上盖板11和下盖板12相对地水平设置；腹板13，腹板13竖直地连接在上盖板11和下盖板12之间，其中最内部分的腹板13形成与上盖板11和下盖板12形成缸体容纳腔2。但是，需要说明的是，梁体1也可以具有其他结构，例如实心铸造体，只要其中能形成缸体容纳腔2即可。

根据本发明的一个实施例，如图5(e)中所示，缸底部3与上盖板11一体形成，且缸底部3与上盖板11之间形成有缸筒安装环形槽5，用于安装缸筒部4的上端41。根据本发明的一个实施例，缸筒安装环形槽5中设置有密封圈(未示出)，用于密封缸筒部4和缸底部3。

根据本发明的一个实施例，缸底部3与梁体1的上表面之间进一步形成有加强肋7，如图6中所示。

根据本发明的一个实施例，缸筒部4的下端通过锁板6连接至梁体1的下表面。

根据本发明的另一方面，提供了一种液压机，包括：第一梁；如上的缸梁结构，缸梁结构通过立柱与下梁连接；活塞9，活塞9的一端容纳在缸体部分中且另一端连接有动模14；以及工作台，工作台上用于放置被加工件，且工作台的工作面与动模14相对设置。根据本发明的一个实施例，第一梁为上梁或者下梁，这可以根据液压机的具体结构要求来进行相应的改变。

图7为本发明的缸筒部2与梁体1的安装结构示意图。将无法兰无缸底的筒体，直接插入梁顶面盖板底面的缸筒安装环形槽5中，内压p_i作用在缸筒内腔中，其径向力由缸筒部4承受，而轴向力则直接传递到梁的顶面(箱形梁盖板)和活塞9。显然缸筒部4不承受轴向力。本发明通过改变缸-梁集成的关系(载荷传递关系和结构归宿分布关系)，而形成梁顶面传力型的载荷传递链，获得一个全新的缸-梁系统，它保留了缸口传力型和缸底传力型的优点，并摒弃了其缺点。

缸筒内侧与梁上的上盖板安装环相配合，保证缸筒的定位和油缸的密封。为了保证缸筒的轴向位置(图7)，可用锁板6和吊筒螺丝10等零件加以固定，如图7中所示。

根据本发明的又一方面，提供了一种用于液压机的缸梁结构的制造方法，包括：将液压缸B分割成缸底部3和缸筒部4；将缸底部3固定地设置在形成有缸体容纳腔2的梁体1中；以及将缸筒部4设置在缸筒容纳腔2中且连接至缸底部3，以形成用于液压机的缸体部分。

具体而言，如图5中所示，首先去除现有的液压缸的缸口法兰和缸底过渡圆角R，如图5(a)和5(b)中所示，在保持缸行程不变的情况下，可将缸底长度缩短R距离。由于消除了圆弧过渡圆角R，从而不需要增厚液压缸的底部的厚度。然后分离缸底部2，如图5(c)中所示。将分离下来的缸底部2移置到梁体1的顶面(如由上盖板11、下盖板12和腹板13组成之箱形梁，见图5(e)，即移置到上盖板11上)，如图5(d)中所示。接着，使缸底部2与梁体1融合形成为一个整体，即缸底部2是梁体1的一部分，如图5(e)中所示，而不是液压缸的一部分。此外，如图5(f)中所示为去掉法兰和缸底部2的液压缸的缸筒部4。

作为梁顶面上的缸底可以有两种方式使它们与梁成融合为一个整体的部件，焊接如图5(e)，而图6中显示了组合式的结构视图。本发明的缸底部2虽然已是梁体1的顶面，但其缸底的功能仍然存在。“缸底”完全处于梁的顶面，其上便于安装充液阀、安全阀、增压器以及各种管道。

在根据本发明的上述方法中，制造步骤少、成本低，且可以提供具有上述优点的缸梁结构。

缸底部3和梁体之间形成有缸筒安装环形槽5，且缸筒部4的上端41设置在缸筒安装环形槽5中。根据本发明的一个实施例，缸筒安装环形槽5中设置有密封圈(未示出)，用于密封缸筒部4和缸底部3。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (13)

1.一种用于液压机的缸梁结构，包括：

梁体，所述梁体的中心形成有缸体容纳腔；

缸底部，所述缸底部固定地设置在所述缸体容纳腔的上开口端；

缸筒部，所述缸筒部容纳在缸体容纳腔中，且构造成与所述缸底部配合以形成用于液压机的缸体部分。

2.如权利要求1的缸梁结构，其特征在于，所述缸底部包括：

第一圆柱形部分；以及

第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分的直径小于所述第一圆柱形部分且位于所述第一圆柱形部分之下并同心设置，其中所述第一圆柱形部分与所述梁体一体形成，所述第二圆柱形部分与用于配合所述缸筒部的上端。

3.如权利要求1的缸梁结构，其特征在于，缸底部包括：

第一圆柱形部分；

第一凸缘部，所述第一凸缘部形成在所述第一圆柱体部分的下端；以及

第二圆柱形部分，所述第二圆柱形部分设置在所述第一圆柱形部分之下且与所述第一圆柱形部分同心设置，所述第二圆柱形部分用于配合所述缸筒部的上端，其中

所述梁体容纳腔的上端形成有第二凸缘部，所述第二凸缘部与所述第一凸缘部搭接，用于固定所述缸筒部的上端。

4.如权利要求1的缸梁结构，其特征在于，梁体包括：

上盖板和下盖板，所述上盖板和所述下盖板相对地水平设置；

腹板，所述腹板竖直地连接在所述上盖板和所述下盖板之间，其中

最内部分的所述腹板形成与所述上盖板和所述下盖板形成所述缸体容纳腔。

5.如权利要求4的缸梁结构，其特征在于，所述缸底部与所述上盖板一体形成，且所述缸底部与所述上盖板之间形成有缸筒安装环形槽，用于安装所述缸筒部。

6.如权利要求4的缸梁结构，其特征在于，缸筒安装环形槽中设置有密封圈，用于密封所述缸筒部和所述缸底部。

7.如权利要求1的缸梁结构，其特征在于，所述缸底部与所述梁体的上表面之间进一步形成有加强肋。

8.如权利要求1的缸梁结构，其特征在于，所述缸筒部的下端通过锁板连接至梁体的下表面。

9.一种液压机，包括：

第一梁；

如权利要求1-8任一的缸梁结构，所述缸梁结构通过立柱与所述第一梁连接；

活塞，所述活塞的一端容纳在所述缸体部分中且另一端连接有动模；以及

工作台，所述工作台上用于放置被加工件，且工作台的工作面与所述动模相对设置。

10.根据权利要求9的液压机，其特征在于，所述第一梁为上梁或者下梁。

11.一种用于液压机的缸梁结构的制造方法，包括：

将液压缸分割成缸底部和缸筒部；

将缸底部固定地设置在形成有缸体容纳腔的梁体中；以及

将缸筒部设置在缸筒容纳腔中且连接至缸底部，以形成用于液压机的缸体部分。

12.根据权利要求11的制造方法，其特征在于，所述缸底部和所述梁体之间形成有缸筒安装环形槽，且所述缸筒部的一端设置在所述缸筒安装环形槽中。

13.根据权利要求12的制造方法，其特征在于，所述缸筒安装环形槽中设置有密封圈，用于密封缸筒部和缸底部。

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