CN102943789B - 一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统，缓冲液压缸包括缸筒、上缸盖、下缸盖、活塞，上缸盖下方连接缸筒，缸筒内部安装有活塞，活塞上套有活塞密封，缸筒下部设有下控制油口，上缸盖左侧设有上控制油口，上缸盖内部还装置有流量调节组件和压力调节组件，上控制油口与下控制油口通过换向阀连接液压系统。本发明公开的液压缸控制方法及液压系统，运用于铁路道床吹吸吸污装置的提升和下降控制，调节单只液压缸的下压速度和压力，并实现四只液压缸同步运动放下吹吸吸污装置，保证吸污装置贴近钢轨表面移动，并不会压坏支撑车轮，快速提升时不会产生冲击。

Description

一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统

技术领域

本发明涉及一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统，尤其涉及一种用于铁路道床吹吸吸污装置提升和下降控制的液压缸及控制方法与液压系统，属于铁路维护与保养设施技术领域。

背景技术

铁路道表面经常会沉积粉尘、固体碎片、微小石子、煤块及钢轨打磨磨屑等污物，列车经过时将污物卷起，影响行车安全。铁路道床吹扫作业前，需要控制四只液压缸同步运动将吹吸吸污装置放下；作业时，需要向四只液压缸的上腔提供压力，并可调节，以保证吹吸吸污装置始终贴近钢轨表面移动，而又不至于压坏装置支撑车轮；作业后，又需要控制四只液压缸快速运动将吹吸吸污装置提起，并且不能产生冲击。

现有的液压缸一般由缸盖、缸筒和活塞等组成，只能通过调节系统的供油压力和流量，来整体调节液压缸的压力和流量，不能单独调节液压缸一腔的压力和流量，且缓冲装置较为复杂，缓冲效果不理想。

如专利号为201120365015.X的中国实用新型专利，公开了一种缓冲液压缸，该缓冲液压缸包括缸体、端盖、活塞、密封圈、进油孔、以及限流金属圈，活塞杆的近活塞端设置离活塞越远，其偏离活塞杆轴线的角度越大的导向槽，具有导向槽的部分活塞杆较粗而且无法伸出端盖，限流金属圈设置在缸体内壁上并可以转动，限流金属圈有一触杆伸入所述导向槽，限流金属圈距端盖的最远距离等于较粗的部分活塞杆的长度，限流金属圈上有一小孔，进油口设置在限流金属圈与缸体的接触壁上，进油口和小孔的圆心与活塞轴心连线的角度等于导向槽在活塞周向偏移的角度，进油口和小孔在相对位移过程中始终连通，该缓冲液压缸可以使活塞减少对缸底的冲击，实现缓冲，但实现过程较复杂。

如专利号为200710306527.7的中国发明专利，涉及一种具有缓冲能力的复合液压缸及方法，能吸收由于外拉伸负载突然消失时产生的冲击力，保护液压缸，该液压缸包括主柱塞缸及操作缸，主柱塞缸的主缸缸盖和主缸缸体密封连接为一体，主柱塞在主缸缸体内，主柱塞为空腔体，操作缸缸体套接在主柱塞的空腔体内，活塞杆在操作缸缸体内延伸至主缸缸体的C腔内，活塞杆在操作缸缸体内由密封套密封，所述液压缸结构及控制方法简单，但多只液压缸作业难以实现同步性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统，在作业过程中，当液压缸向下伸出时，通过调节压力和流量，可以实现多只液压缸驱动同一部件并保持运动的同步性；而当液压缸快速向上缩回时，又具有缓冲功能，能避免产生冲击。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案。

本发明公开了一种可调压力和流量的缓冲液压缸，包括缸筒、上缸盖、下缸盖、活塞，所述上缸盖下方连接缸筒，所述缸筒内部安装有活塞，所述活塞上套有活塞密封，所述下缸盖通过螺栓固定在所述缸筒下方，所述下缸盖与所述活塞杆之间由下缸盖密封实现密封，所述缸筒下部设有下控制油口，所述上缸盖左侧设有上控制油口，所述上缸盖右侧设有第一泄油口，所述上缸盖内部还装置有流量调节组件和压力调节组件；所述上控制油口与所述下控制油口通过换向阀连接液压系统。

在上述方案中优选的是，所述上缸盖的内部还加工设置有流量调节组件出油路和流量调节组件出口旁路。

在上述方案中优选的是，所述上缸盖的下底面通过导向螺柱固定连接有缓冲垫，所述缓冲垫与所述上缸盖的下底面形成一个缓冲腔。

在上述方案中优选的是，所述压力调节组件包括套筒、穿过套筒左侧孔的压力调节杆、密封圈及支撑。

在上述方案中优选的是，所述压力调节杆与所述支撑之间还安装有弹簧。

在上述方案中优选的是，所述套筒的右侧还连接有第一阀套。

在上述方案中优选的是，所述第一阀套的内孔安装有第一阀芯，所述第一阀芯与第一阀套的配合处还设置有阀口。

在上述方案中优选的是，所述第一阀芯内还设有出口。

在上述方案中优选的是，所述第一阀套上还开设有第二泄油口、油口B1、油口B2，其分别与所述上缸盖的第一泄油口、流量调节组件出油路、流量调节组件出口旁路对应连接。

在上述方案中优选的是，所述流量调节组件包括螺套、固定在螺套内的流量调节杆、密封圈。

在上述方案中优选的是，所述螺套的右侧还连接有定压差阀套，所述定压差阀套具有定压差阀套A面和定压差阀套B面。

在上述方案中优选的是，所述定压差阀套的内腔还安装有调压弹簧。

在上述方案中优选的是，所述定压差阀套内还套接有第二阀套。

在上述方案中优选的是，所述第二阀套的内部还固定有第二阀芯，所述第二阀芯具有节流口，所述第二阀芯与所述第二阀套的内孔还固定有复位弹簧。

在上述方案中优选的是，所述流量调节组件还具有油腔A、油口A1、油口A2，所述流量调节组件的油口A1、油口A2分别与所述上缸盖的上控制油口、流量调节组件出油路对应连接。

在上述方案中优选的是，所述换向阀具有四个油口，分别是油口P、油口T、油口A和油口B。

在上述方案中优选的是，所述换向阀的油口A、油口B分别与所述上控制油口、下控制油口相连接，所述换向阀的油口P和油口T则分别与液压系统的高压油口和回油口相连接。

本发明还公开了一种缓冲液压缸的控制方法，包括如上面任一项所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，以及与所述缓冲液压缸的上控制油口、下控制油口及换向阀相连接的液压系统，该控制方法包括：

当所述缓冲液压缸的活塞向下运动时，进入液压缸上腔的油液经过流量调节组件，流量调节组件对油液流量进行调节，压力调节组件对油液压力进行调节，使得流到液压缸活塞上腔油液的流量和压力达到要求；

当所述缓冲液压缸的活塞向上运动时，活塞上端在接近上缸盖下端面时，旁路切断，活塞上腔的油液只能从缓冲垫上的小孔经缓冲腔流走，使得活塞向上运动速度快速减慢直至停止，实现缓冲功能。

在上述方案中优选的是，所述压力调节组件对油液压力进行调节：油液从压力调节组件的第一阀套上的油口B1流入，经阀口流至出口，从油口B2流出；油液从油口B2流出时，从第一阀芯与第一阀套的间隙处泄漏的油液流回油箱，第一阀芯的直径截面φd上受到油口油压的作用，其作用力与弹簧的压缩力使得压力调节杆旋转；通过调节弹簧的压缩量，可调节油口B2的压力。

在上述方案中优选的是，所述流量调节组件对油液流量进行调节：油液从上控制油口进入，按流动方向所示，经油腔A和节流口后流至油口A2，通过的油液流量取决于节流口开口的大小及节流口前后的压差；定压差阀套在定压差阀套A面、定压差阀套B面分别受到油压的作用，其作用力等于定压差阀套前后面的压差与定压差阀套B面面积的乘积，也等于调压弹簧的压缩力，近似为定值，其作用力与调压弹簧的压缩力使得流量调节杆旋转；通过调节节流口开口的大小，可调节通过节流口的流量。

本发明又公开了一种缓冲液压缸控制系统，包括如上面任一项所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，以及与所述缓冲液压缸的上控制油口、下控制油口及换向阀相连接的液压系统，该控制系统还包括电控模块和同步模块。

在上述方案中优选的是，所述电控模块与所述缓冲液压缸、所述液压系统相连接，控制换向阀及电磁铁通电，转换液压缸供油回路，在活塞向上、向下运动过程中调节油液压力和流量，进而控制液压缸的下降速度和冲击压力。

在上述方案中优选的是，所述同步模块与所述电控模块、所述缓冲液压缸、所述液压系统相连接，以实现多只液压缸驱动同一作业部件并保持运动同步。

电控模块驱动电磁铁通电，当向油口A供油，油口B回油，活塞向下运动；进入液压缸上腔的油液经流量调节组件对油液流量进行调节，压力调节组件对压力进行调节，流到液压缸活塞上腔油液的流量和压力可达到要求；电控模块驱动电磁铁通电，当向油口B供油，油口A回油，活塞向上运动，当活塞上端接近上缸盖下端面时，旁路切断，活塞上腔的油只能从缓冲垫上的小孔经缓冲腔流走，活塞向上运动速度快速减慢直至停止，实现缓冲功能。

本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统，与现有技术相比具有下列优点和效果：

当液压缸上腔供油，下腔回油时，调节进入上腔液压油的压力，改变流量，从而实现上腔压力低，多只液压缸可同步驱动同一工作装置的目的；液压缸下腔供油，上腔回油快速向上缩回时，具有缓冲功能，可避免活塞快速停止产生的冲击。

本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统，可运用于铁路道床吹吸吸污装置的提升和下降控制，调节单只液压缸的下压速度和压力，并实现四只液压缸同步运动放下吹吸吸污装置，保证吸污装置贴近钢轨表面移动，并不会压坏支撑车轮，快速提升时不会产生冲击。

附图说明

图1为本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统的一优选实施例的缓冲液压缸结构示意图；

图2为本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统的一优选实施例的缓冲液压缸的压力调节组件结构示意图；

图3为本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统的一优选实施例的缓冲液压缸的流量调节组件结构示意图；

图4为本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统的一优选实施例的缓冲液压缸油液经过流量调节组件的流动方向示意图；

图5为本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统的一优选实施例的液压缸的控制方法流程图；

图6为本发明的一种可调压力和流量的缓冲液压缸、控制方法及液压系统的一优选实施例的液压缸的控制系统示意图；

附图标记：

1、上缸盖，2、流量调节组件出油路，3、第一泄油口，4、压力调节组件，5、流量调节组件出口旁路，6、缓冲腔，7、活塞密封，8、螺栓，9、下缸盖，10、下缸盖密封，11、下控制油口，12、缸筒，13、换向阀，14、活塞，15、缓冲垫，16、导向螺柱，17、流量调节组件，18、上控制油口，21、压力调节杆，22、套筒，23、密封圈，24、弹簧，25、支撑，26、第一阀芯，27、第一阀套，28、阀口，29，出口，31、流量调节杆，32、螺套，33、密封圈，34、定压差阀套，35、流动方向，36、第二阀套，37、调压弹簧，38、节流口，39、第二阀芯，40、复位弹簧，41、第二泄油口，42、油口B1，43、油口B2，44、阀芯直径截面φd，45、定压差阀套A面、46、定压差阀套B面，47、油腔A、48、油口A1、49、油口A2。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作详细说明，以下描述仅作为示范和解释，并不对本发明作任何形式上的限制。

如图1所示，一种可调压力和流量的缓冲液压缸，包括缸筒12、上缸盖1、下缸盖9、活塞14，上缸盖1下方连接缸筒12，缸筒12内部安装有活塞14，活塞14上套有活塞密封7，下缸盖9通过螺栓8固定在缸筒12下方，下缸盖9与活塞杆之间由下缸盖密封10实现密封，缸筒12下部设有下控制油口11，上缸盖1左侧设有上控制油口18，上缸盖1右侧设有第一泄油口3，上缸盖1内部还装置有流量调节组件17和压力调节组件4；上控制油口18与下控制油口11通过换向阀13连接液压系统。

并且，上缸盖1的内部还加工有流量调节组件出油路2和流量调节组件出口旁路5，通过导向螺柱16将缓冲垫15连接在上缸盖1的下底面，缓冲垫15的上方是缓冲腔6。换向阀13具有四个油口，分别是油口P、油口T、油口A和油口B，其油口A、油口B分别与上控制油口18、下控制油口11相连接，其油口P和油口T则分别与液压系统的高压油口和回油口相连接。

如图2所示，可调压力和流量的缓冲液压缸的压力调节组件4包括套筒22、穿过套筒22左侧孔的压力调节杆21、密封圈23及支撑25。压力调节杆21与支撑25之间安装有弹簧24，套筒22的右侧连接着第一阀套27，第一阀套27的内孔安装了第一阀芯26，第一阀芯26内设有出口29，第一阀芯26与第一阀套27的配合处设有阀口28。第一阀套27上有第二泄油口、油口B1、油口B2，其分别与第一泄油口3、流量调节组件出油路2、流量调节组件出口旁路5对应连接。

如图3所示，可调压力和流量的缓冲液压缸的流量调节组件17包括螺套32、固定在螺套32内的流量调节杆31、密封圈33。螺套32的右侧连接定压差阀套34，定压差阀套34具有定压差阀套A面45和定压差阀套B面46。定压差阀套34的内腔安装有调压弹簧37，还套接有第二阀套36，第二阀套36的内部固定有第二阀芯39，第二阀芯39具有节流口38，第二阀芯39与所述第二阀套36的内孔还固定有复位弹簧40。流量调节组件17还具有油腔A、油口A1、油口A2，其油口A1、油口A2分别与上控制油口18、流量调节组件出油路2对应连接。

进一步，可调压力和流量的缓冲液压缸的控制方法如图5所示：

S1当活塞14向下运动时，进入液压缸上腔的油液经过流量调节组件17，流量调节组件17对油液流量进行调节，压力调节组件4对油液压力进行调节，使得流到液压缸活塞上腔油液的流量和压力达到要求；

S2当活塞14向上运动时，活塞上端在接近上缸盖1下端面时，旁路切断，活塞上腔的油液只能从缓冲垫15上的小孔经缓冲腔6流走，使得活塞向上运动速度快速减慢直至停止，实现缓冲。

其中，S11油液从压力调节组件4的第一阀套27上的油口B1流入，经阀口28流至出口29，从油口B2流出，油液从油口B2流出时，从第一阀芯26与第一阀套27的间隙处泄漏的油液流回油箱，第一阀芯26的直径截面φd上受到油口油压的作用，其作用力与弹簧24的压缩力使得压力调节杆21旋转，通过调节弹簧24的压缩量，可调节油口B2的压力；

S12油液从上控制油口18进入，按图4中流动方向35所示，经油腔A和节流口38后流至油口A2，通过的油液流量取决于节流口38开口的大小及节流口38前后的压差，定压差阀套34在定压差阀套A面45、定压差阀套B面46分别受到油压的作用，定压差阀套34在定压差阀套A面45、定压差阀套B面46分别受到油压的作用，其作用力等于定压差阀套前后面的压差与定压差阀套B面面积的乘积，也等于调压弹簧37的压缩力，近似为定值，其作用力与调压弹簧37的压缩力使得流量调节杆31旋转，通过调节节流口38开口的大小，可调节通过节流口38的流量。

铁路道床吹吸吸污装置，具有如图6所示的液压缸控制系统，该控制系统包括可调压力和流量的缓冲液压缸，和与缓冲液压缸的上控制油口、下控制油口及换向阀相连接的液压系统，以及包括电控模块和同步模块的缓冲液压缸控制系统。

启动铁路道床吹吸吸污装置的液压缸控制系统进行铁路道床吹扫作业，控制换向阀及电磁铁通电，转换液压缸供油回路，在活塞向上、向下运动过程中调节油液压力和流量，进而控制液压缸的下降速度和冲击压力。电磁铁通电，当向A口供油，B口回油，活塞向下运动；进入液压缸上腔的油液经流量调节组件对流量进行调节，压力调节组件对压力进行调节，流到液压缸活塞上腔油液的流量和压力可达到要求；当向B口供油，A口回油，活塞向上运动，当活塞上端接近上缸盖下端面时，旁路切断，活塞上腔的油只能从缓冲垫上的小孔经缓冲腔流走，活塞向上运动速度快速减慢直至停止，实现缓冲。同步模块与电控模块、缓冲液压缸、液压系统相连，实现多只液压缸驱动作业并保持运动同步性。

以上所述仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非是对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (23)

1.一种可调压力和流量的缓冲液压缸，包括缸筒、上缸盖、下缸盖、活塞，所述上缸盖下方连接缸筒，所述缸筒内部安装有活塞，所述活塞上套有活塞密封，所述下缸盖通过螺栓固定在所述缸筒下方，所述下缸盖与活塞杆之间由下缸盖密封实现密封，其特征在于：所述缸筒下部设有下控制油口，所述上缸盖左侧设有上控制油口，所述上缸盖右侧设有第一泄油口，所述上缸盖内部还装置有流量调节组件和压力调节组件；所述上控制油口与所述下控制油口通过换向阀连接液压系统；所述压力调节组件包括套筒，所述套筒的右侧还连接有第一阀套，所述第一阀套的内孔安装有第一阀芯，所述第一阀芯与第一阀套的配合处还设置有阀口；所述流量调节组件包括螺套，所述螺套的右侧还连接有定压差阀套，所述定压差阀套的内腔还安装有调压弹簧。

2.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述上缸盖的内部还加工设置有流量调节组件出油路和流量调节组件出口旁路。

3.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述上缸盖的下底面通过导向螺柱固定连接有缓冲垫，所述缓冲垫与所述上缸盖的下底面形成一个缓冲腔。

4.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述压力调节组件还包括穿过套筒左侧孔的压力调节杆、密封圈及支撑。

5.如权利要求4所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述压力调节杆与所述支撑之间还安装有弹簧。

6.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述第一阀芯内还设有出口。

7.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述第一阀套上还开设有第二泄油口、油口B1、油口B2，其分别与所述上缸盖的第一泄油口、流量调节组件出油路、流量调节组件出口旁路对应连接。

8.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述流量调节组件还包括固定在螺套内的流量调节杆、密封圈。

9.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述定压差阀套具有定压差阀套A面和定压差阀套B面。

10.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述定压差阀套内还套接有第二阀套。

11.如权利要求10所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述第二阀套的内部还固定有第二阀芯，所述第二阀芯具有节流口，所述第二阀芯与所述第二阀套的内孔还固定有复位弹簧。

12.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述流量调节组件还具有油腔A、油口A1、油口A2，所述流量调节组件的油口A1、油口A2分别与所述上缸盖的上控制油口、流量调节组件出油路对应连接。

13.如权利要求1所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述换向阀具有四个油口，分别是油口P、油口T、油口A和油口B。

14.如权利要求13所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，其特征在于：所述换向阀的油口A、油口B分别与所述上控制油口、下控制油口相连接，所述换向阀的油口P和油口T则分别与液压系统的高压油口和回油口相连接。

15.一种缓冲液压缸的控制方法，包括如权利要求1至14中任一项所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，以及与所述缓冲液压缸的上控制油口、下控制油口及换向阀相连接的液压系统，其特征在于：该控制方法包括：

当所述缓冲液压缸的活塞向下运动时，进入液压缸上腔的油液经过流量调节组件，流量调节组件对油液流量进行调节，压力调节组件对油液压力进行调节，使得流到液压缸活塞上腔油液的流量和压力达到要求；

当所述缓冲液压缸的活塞向上运动时，活塞上端在接近上缸盖下端面时，旁路切断，活塞上腔的油液只能从缓冲垫上的小孔经缓冲腔流走，使得活塞向上运动速度快速减慢直至停止，实现缓冲。

16.如权利要求15所述的缓冲液压缸的控制方法，其特征在于：所述压力调节组件对油液压力进行调节，油液从压力调节组件的第一阀套上的油口B1流入，经阀口流至出口，从油口B2流出；油液从油口B2流出时，从第一阀芯与第一阀套的间隙处泄漏的油液流回油箱，第一阀芯的直径截面φd上受到油口油压的作用，其作用力与弹簧的压缩力使得压力调节杆旋转。

17.如权利要求15所述的缓冲液压缸的控制方法，其特征在于：所述流量调节组件对油液流量进行调节，油液从上控制油口进入，经油腔A和节流口后流至油口A2，通过的油液流量取决于节流口开口的大小及节流口前后的压差，定压差阀套在定压差阀套A面、定压差阀套B面分别受到油压的作用，其作用力与调压弹簧的压缩力使得流量调节杆旋转。

18.如权利要求15所述的缓冲液压缸的控制方法，其特征在于：通过调节弹簧的压缩量，可调节油口B2的压力。

19.如权利要求15所述的缓冲液压缸的控制方法，其特征在于：所述定压差阀套在定压差阀套A面、定压差阀套B面分别受到油压的作用，其作用力等于定压差阀套前后面的压差与定压差阀套B面面积的乘积，也等于调压弹簧的压缩力。

20.如权利要求15所述的缓冲液压缸的控制方法，其特征在于：通过调节节流口开口的大小，可调节通过节流口的流量。

21.一种缓冲液压缸控制系统，包括如权利要求1至14中任一项所述的可调压力和流量的缓冲液压缸，以及与所述缓冲液压缸的上控制油口、下控制油口及换向阀相连接的液压系统，其特征在于：该控制系统还包括电控模块和同步模块；该控制系统装置于铁路道床吹吸吸污装置，用于启动铁路道床吹吸吸污装置的液压缸控制系统进行铁路道床吹扫作业。

22.如权利要求21所述的缓冲液压缸控制系统，其特征在于：所述电控模块与所述缓冲液压缸、所述液压系统相连接，控制换向阀及电磁铁通电，转换液压缸供油回路，在活塞向上、向下运动过程中调节油液压力和流量，进而控制液压缸的下降速度和冲击压力。

23.如权利要求21所述的缓冲液压缸控制系统，其特征在于：所述同步模块与所述电控模块、所述缓冲液压缸、所述液压系统相连接，以实现多只液压缸驱动同一作业部件并保持运动同步。