CN103032414A - 一种以动力缸体一体化变容液压驱动装置构成的液压系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的液压系统由动力缸体一体化变容液压装置通过导油管、分流器、电磁阀与双作用缸联结成一个液压驱动系统，其中动力缸体一体化变容液压装置为驱动力，完成对执行件的驱动；双作用缸内的活塞的运动模式决定了工作件的运动形式。包括旋转、摆动和往复三种，旋转形式由活塞侧壁外螺线与缸体内侧的槽沟配合而令活塞在移动时受螺旋线的约束而旋转；往复运动是在直线槽线的约束下作直线移动；摆动源于偏心油液轮的偏转。整个系统简洁、可靠、故障点少。

Description

一种以动力缸体一体化变容液压驱动装置构成的液压系统

技术领域

本发明涉及一种以动力缸体一体化变容液压驱动装置构成的液压系统。尤其涉及外源动力驱动活塞杆变容个两单作用缸的一体化为动力元件，在保持两个单作用缸分别连通双作用缸内由活塞间隔的两个空腔里油液的体积不变的前提下，通过双作用缸内的活塞运动实现液压驱动功能。属液压驱动技术领域。 

背景技术

一个完整的液压系统由五个部分组成，即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件(附件)和液压油。 

动力元件的作用是将原动机的机械能转换成液体的压力能，指液压系统中的油泵，它向整个液压系统提供动力。液压泵的结构形式一般有齿轮泵、叶片泵和柱塞泵。 

执行元件(如液压缸和液压马达)的作用是将液体的压力能转换为机械能，驱动负载作直线往复运动或回转运动。 

控制元件(即各种液压阀)在液压系统中控制和调节液体的压力、流量和方向。根据控制功能的不同，液压阀可分为压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。压力控制阀又分为益流阀(安全阀)、减压阀、顺序阀、压力继电器等；流量控制阀包括节流阀、调整阀、分流集流阀等；方向控制阀包括单向阀、液控单向阀、梭阀、换向阀等。根据控制方式不同，液压阀可分为开关式控制阀、定值控制阀和比例控制阀。 

辅助元件包括油箱、滤油器、油管及管接头、密封圈、快换接头、高压球阀、胶管总成、测压接头、压力表、油位油温计等。 

这种复杂的系统不仅使系统体积不好控制，更主要的是太多的控制和辅助元件令系统难以保证油液不被污染，据统计国内外的的液压系统故障大约有70％是由于污染引起的。系统的复杂导致的另一问题是液压系统的泄漏，太多的接头不可避免地因冲击和振动造成接头松动，加上动密封件及配合件相互磨损，泄漏成为液压系统的顽症。 

发明内容

本发明的目的是简化液压驱动系统的复杂结构，紧凑液压驱动装置，方便安装在线性结构件上，消除油液污染及泄漏。本发明涉及的动力缸体一体化变容液压驱动装置主要利用外动力源驱动活塞杆且通过活塞杆的往复运动驱动两个活塞在各自单作用缸体内同时做相反方向的滑动工作，既当活塞杆像一个方向移动时，液压机构的另一部分是通过导管与两个单作用缸体分别联通的双作用缸体，其中的活塞将缸体分为两半，一增一减改变两个单作用缸体与活塞构成的内腔容积的同时，双作用缸体内的活塞同 步运动，完成每组容量始终保持不变。 

等容等压的流体在对应两个单作用缸体与各自活塞构成的两组容器之间，通过容积的对应变化传递动力，以驱动与前者分别相通的另外的双作用缸体中的活塞运动，该活塞带动工作件做预定的动作。每个单作用缸体及其中的活塞构成的流体容器，只是全部容器的一部分，另外一部分是通过输油管连接的双作用缸体中由活塞分隔的一部分空腔；相对应的由同一个双作用的缸体与两个单作用的缸体构成的互不连通的两个容器，容积是相等的。 

两个单作用缸体的各自活塞通过一条活塞杆连接成一体，线性移动活塞杆会带动活塞位移，联动活塞的位移直接使得对应的单作用缸体内的流体受到作用；当一个缸体的流体受到其中的活塞的挤压，另一个单作用缸体内的流体就会受到其中的活塞的抽吸；两个缸体共同连接的一个双作用缸体内的活塞因此有挤压端移向抽吸端。 

线性移动的活塞杆需要外源动力驱动。 

本发明采用的外源动力可以有电磁式、液压式、机械式： 

电磁式：一种是电机直驱式，把电机的转子轴加工成空心贯通，内测加工成螺旋线与活塞杆表面的螺旋线匹配，当转子转动时，螺旋线的作用令活塞杆线性移动；通过改变电机的旋转方向实现活塞杆的相向平移。另一种是电磁铁式，电磁线圈有两组，线圈骨架内置阻尼结构，活塞杆一吸一拉，在阻尼的作用下，移动速度平缓。 

液压式：用双作用液压缸为基础，内置活塞贯通连接活塞杆，两端油端口接油泵，并以此驱动内置活塞。改变进出有端口即改变了活塞杆的平移方向。 

机械式：齿轮配直条齿的机构，把旋转变成直线运动，改变齿轮的旋转方向既可以改变齿条的平移方向。 

本发明涉及的液压系统由动力缸体一体化变容液压装置通过导油管、分流器、电磁阀与双作用缸联结成一个液压驱动系统，其中动力缸体一体化变容液压装置为驱动力，完成对执行件的驱动；双作用缸内的活塞的运动模式决定了工作件的运动形式。包括旋转、摆动和往复三种，旋转形式由活塞侧壁外螺线与缸体内侧的槽沟配合而令活塞在移动时受螺旋线的约束而旋转；往复运动是在直线槽线的约束下作直线移动；摆动源于偏心油液轮的偏转。整个系统简洁、可靠、故障点少。 

附图说明

图1为以动力缸体一体化变容液压驱动装置构成的液压系统的结构示意图。其中1-1(n)——双作用液压缸；2-1(2)——接口；3-1(2)——输油管1；4-1(2)——分流器；5-1(2)——输油管2；6-1(2)——电磁阀；7-1(2)——输油管3；8-1(2)——单作用液压缸；9——力源。 

图2为液压执行机构结构示意图。其中1A-1——法兰；1A-2——活塞杆；1A-3——缸体腔室；1A-4——活塞；1A-5——活塞杆；1A-6——法兰；1A-7——缸体；1A-8——滑环；1A-9——进出油口；1A-10——缸体腔室；1A-11——进出油口；1A-12——滑环；1B-1——轴承；1B-2——活塞杆；1B-3——活塞；1B-4——缸体腔室；1B-5——法兰；1B-6——活塞杆；1B-7——进出油口；1B-8——螺旋线凹槽；1B-9——螺旋凸起；1B-10——进出油口；1B-11——缸体腔室；1C-1——缸体；1C-2——进出油口；1C-3——油液管；1C-4——摆轴端；1C-5——油叶轮；1C-6——中心轴；1C-7——缸体腔室；1C-8——进出油口；1C-9——油液管；1C-10——摆轴端；1C-11——缸体腔室。 

图3为分流器4-1(2)结构示意图。其中4-1(2)A——汇流口；4-1(2)B——存液腔；4-1(2)C——分流口。 

图4为电磁阀6-1(2)结构示意图。其中6-1(2)A——线圈外壳；6-1(2)B——电磁线圈；6-1(2)C——带内腔的线圈骨架；6-1(2)D——滑块定位杆；6-1(2)E——复位弹簧；6-1(2)F——滑块空腔；6-1(2)G——滑块；6-1(2)H——通孔；6-1(2)I——阀体；6-1(2)J——标准接口1；6-1(2)K——标准接口2。 

图5为动力缸体一体化变容液压驱动装置示意图。其中8-1A——油进出口；8-1B——缸体内空腔；8-1C——活塞；8-1D——缸体；8-2A——油进出口；8-2B——缸体内空腔；8-2C——活塞；8-2D——缸体；9A——端盖；9B——套筒；9C——定子；9D——磁环；9E——转子；9F——带螺纹通孔；10A——活塞杆；10B——活塞杆外螺纹。 

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明做进一步的说明。 

实例一：液压往复机构 

如图5所示，动力源9与单作用液压缸8-1(2)共同构成动力缸体一体化变容液压驱动装置；动力源9采用的是电机直驱式结构，它由端盖9A和套管9B构建成电机外形，定子9C固定安装在套筒9B内壁，磁环9D与转子9E结合为一体，转子9E中心位置加工有一个带螺纹通孔9F；通电时活塞杆10A在活塞杆外螺纹10B和带螺纹通孔9F的配合下随转子9E的转向而线性移动，在活塞杆10A的作用下，单作用液压缸8-1和单作用液压缸8-2中的活塞8-1C和活塞8-2C同向滑动，直接的结果是缸体内空腔8-1B和缸体内空腔8-2B容积同步发生变化，一个变大，另一个变小。 

缸体内空腔8-1B容积变小，其中的油液由油进出口8-1A流出，通过输油管3(7-1)流到电磁阀6-1的标准接口6-1J，如图4所示给电磁铁6-1通电，电磁线圈6-1B变电为磁，吸引滑块定位杆6-1D向上移动，带动与滑块定位杆6-1D一体连接的滑块6-1G在滑块空腔6-1F的约束下同步上移，压缩复位弹簧 6-1E的同时，通孔6-1H被打开，整个阀体6-1I因此贯通为一体，油液由标准接口6-1J穿过通孔6-1H到达标准接口6-1K。 

由标准接口6-1K流出的油液借助输油管25-1流到分流器4-1，如图3所示，油液由汇流口4-1A进入存液腔4-1B，，再分别从分流口4-1C流出，每个分流口4-1C各有一条输油管1(3-1)连通到各自的双作用液压缸1-1(n)，油液通过接口2-1进入双作用液压缸1-1(n)。 

如图5所示油液由进出油口1A-11进入缸体腔室1A-3，随着油液量的增加，活塞1A-4被推动向另一端移动，活塞杆1A-2和活塞杆1A-5同步带动法兰1A-1和法兰1A-6平移，这一动作导致缸体腔室1A-10被压缩，其中的油液被挤压出，并经进出油口1A-9流出。 

流出的油液由接口2-2经输油管1(3-2)流到分流器4-2的对应的分流口4-2C，穿过存液腔4-2B由汇流口4-2A传入输油管2(5-2)，并由此流到电磁阀6-2的标准接口6-1K，电磁阀6-2在通电模式下以同样的方式令油液流到标准接口6-1J，借助输油管3(7-2)油液传输到单作用液压缸8-2，通过接口2-2，经油进出口8-2A流入缸体内空腔8-2B，活塞8-2C扩展的容量被填满。整个过程没有油液的外流，油液量、体积理论上没有任何变化。 

实例二：液压旋转机构 

本实例仅说明与实例一不同的部分。 

如图5所示油液由进出油口1B-10进入缸体腔室1B-11，随着油液量的增加，活塞1B-3在其侧面上的螺旋凸1B-9和螺旋线槽1B-8相互匹配的约束下，被旋转地推动向另一端移动，活塞杆1B-2和活塞杆1B-6在轴承1B-1的约束下转动，并同步带动法兰1B-5旋转，这一动作导致缸体腔室1B-4被压缩，其中的油液被挤压出，并经进出油口1B-7流出。 

实例三：液压摆动机构 

本实例仅说明与实例一不同的部分。 

如图5所示油液由进出油口1C-2通过油液管1C-3进入缸体腔室1C-11，随着油液量的增加，油叶轮1C-5在中心轴1C-6的约束下，被旋转地推动向另一侧，并同步带动摆轴端1C-4、1C-10旋转，这一动作导致缸体腔室1C-7被压缩，其中的油液被挤压出，并经油液管1C-9由进出油口1C-8流出。 

Claims (15)

1.一种以动力缸体一体化变容液压驱动装置构成的液压系统，其特征在于，所述的液压系统由动力缸体一体化变容液压驱动装置、受控阀门、分流器、双作用缸驱动机构、以及连通各组件的输油管构成。

2.根据权利要求1所述的动力缸体一体化变容液压驱动装置，其特征在于，动力缸体一体化变容液压驱动装置由动力源与两个单作用液压缸共同构成，且内部活塞杆在动力的驱动下同时作用于两个单作用液压缸。

3.根据权利要求2所述动力源，可以是电磁式动力源、液压式动力源、机械式动力源。

4.根据权利要求3所述的电磁式动力源，其特征在于，，电磁式动力源是一种电机直驱式，把电机的转子轴加工成空心贯通，内侧加工成螺旋线，当转子转动时，螺旋线的作用令活塞杆线性移动；通过改变电机的旋转方向实现活塞杆的相向平移。

5.根据权利要求3所述的电磁式动力源，其特征在于，，电磁式动力源是一种电磁铁式，电磁线圈有两组，线圈骨架内置阻尼结构，活塞杆一吸一拉，在阻尼的作用下，移动速度平缓。

6.根据权利要求3所述的液压式动力源，其特征在于，用双作用液压缸为基础，内置活塞贯通连接活塞杆，两端油端口接油泵，并以此驱动内置活塞。改变进出有端口即改变了活塞杆的平移方向。

7.根据权利要求3所述的机械式动力源，其特征在于，齿轮配直条齿的机构，在电机带动下把旋转变成直线运动，改变齿轮的旋转方向既可以改变齿条的平移方向。

8.根据权利要求2所述的单作用液压缸，其特征在于，单作用液压缸体为单端敞口，内置活塞，活塞杆与活塞硬连接，封口端有一通孔。

9.根据权利要求2所述的活塞杆，其特征在于，活塞杆两端分别与两个单作用液压缸内的活塞各自硬连接。

10.根据权利要求1所述的受控阀门，可以是电磁阀、电机阀门、其它可以人为控制开关的装置。

11.根据权利要求1所述的分流器，其特征在于，以密封容器为基础，在对应的两侧面上，一侧开一个孔，另一侧开一个以上的孔，每个孔上安装一个接口。

12.根据权利要求1所述的双作用液压缸驱动机构，可以有旋转工作模式，摆动工作模式，往复工作模式，以及其他工作模式。

13.根据权利要求12所述的旋转工作模式，其特征在于，旋转形式由活塞侧壁外凸起螺纹与缸体内侧的螺纹槽沟配合而令活塞在移动时受螺旋的约束而旋转。与活塞固定连接的连杆同步旋动。

14.根据权利要求12所述的摆动工作模式，其特征在于，摆动源于带偏心油液轮的双作用缸体内偏心油液轮的偏转。

15.根据权利要求12所述的带偏心油液轮的双作用缸体，其特征在于，双作用缸体为密封容器，内部有结构将容器分两半，缸体中心呈中心轴，偏心油液轮绕中心轴转动，偏心轴靠近油液轮外沿。

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