CN103352899A - 一种带有机械锁的液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种带有机械锁的液压缸，包括缸筒、活塞杆、活塞、柱塞、卡键和卡键座，活塞具有活塞孔，柱塞设置在活塞孔内，柱塞与活塞之间设有复位弹簧，卡键座设置在缸筒底部，卡键座为内部具有空腔的管体，且管体侧壁上具有卡键孔，卡键包括圆环和固定在圆环外球面上的凸键，凸键设置在卡键孔内，卡键与柱塞之间设有卡簧，活塞内壁设有用于部分容置凸键的卡键槽。本发明的锁紧效果良好，在动作过程中无卡滞现象，能够准确锁紧及打开，保证开锁、关锁过程正常，且在锁紧状态下能够承受较大拉力，且不易损坏，使用寿命长。

Description

一种带有机械锁的液压缸

技术领域

本发明属于液压技术领域，尤其是涉及一种带有机械锁的液压缸。

背景技术

现有技术中，液压缸可实现伸出、缩回动作，在对液压缸可承受拉力要求高的应用场合，如用于海洋平台外输软管应急释放液压系统的液压缸，一般利用定位钢珠实现液压缸锁紧，在上述液压系统运转约5-6次后，会出现液压缸不能锁紧制动，从而导致在外输过程中，浮动法兰处外输原油泄漏，现场一般会利用卡兰固定型式，将浮动法兰压紧锁死，致使浮动法兰无法实现旋转卸力，从而在出现紧急状况时，对外输软管应急释放液压系统造成损坏，存在极大安全隐患。

发明内容

本发明要解决的问题是提供一种带有机械锁的液压缸，尤其适合用于海洋平台外输软管应急释放液压系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种带有机械锁的液压缸，包括缸筒、活塞杆、活塞和柱塞，还包括卡键和卡键座，所述活塞具有活塞孔，所述柱塞设置在所述活塞孔内，所述柱塞与所述活塞之间设有复位弹簧，所述卡键座设置在所述缸筒底部，所述卡键座为内部具有空腔的管体，且所述管体侧壁上具有卡键孔，所述卡键包括圆环和固定在所述圆环外球面上的凸键，所述凸键设置在所述卡键孔内，所述卡键与所述柱塞之间设有卡簧，所述活塞内壁设有用于部分容置所述凸键的卡键槽。

所述柱塞具有柱塞空腔，所述复位弹簧设置于所述柱塞空腔内。

所述管体侧壁上均布有进油孔。

所述柱塞前端为倒角，所述圆环内为倒圆角，所述凸键的外凸端为倒圆角。

所述卡键上设有固定卡簧用的环形槽。

所述凸键数量为六个，所述卡键孔数量为六个。

所述凸键均为方形键，所述卡键孔均为与所述方形键相配合的方形孔。

所述活塞杆和所述缸筒内壁之间设有导向套。

本发明具有的优点和积极效果是：本发明的锁紧效果良好，在动作过程中无卡滞现象，能够准确锁紧及打开，保证开锁、关锁过程正常，且在锁紧状态下能够承受较大拉力，且不易损坏，使用寿命长。

附图说明

图1是现有技术中的外输软管应急释放系统液压缸的机械锁功能部分示意图

图2是本发明实施例的结构示意图

图3是本发明的实施例中卡键的结构示意图

图4是图3的A-A向视图

图5是本发明的实施例中卡键座的结构示意图

图6是图5的B-B向视图

图7是本发明的实施例中活塞杆、活塞、卡键和卡键座的结构示意图

图8是本发明的实施例中柱塞的结构示意图

图9是对本发明实施例的负载试验图

图10是对本发明实施例的极限实验图

图中：

1、活塞        2、卡键          3、卡键座

4、柱塞        5、卡键槽        6、卡簧

7、复位弹簧    8、缸筒          9、导向套

10、活塞杆     11、液压缸活塞   12、液压缸活塞杆

13、弹簧       14、活动套       15、定位槽

16、定位钢珠   17、凸键         18、圆环

19、卡键孔     20、进油孔       21、活塞孔

22、柱塞空腔   23、吊装杆端     24、负载

25、外接油缸

具体实施方式

如图1所示，为现有技术中的外输软管应急释放系统液压缸，在安装前对其进行抗拉试验，试验拉力10T，无异常，安装在设备上后，反复动作，造成液压缸损坏。具体原因分析如下：

液压缸缩回时，液压缸前腔给油，液压缸活塞11开始缩回，液压缸活塞使锁紧柱头先接触定位钢珠16，此时定位钢珠处于自由状态，当锁紧柱头继续缩回，定位钢珠16被锁紧柱头压出，活动套14接触定位钢珠16，因活动套14后有弹簧13可压缩，活动套14反向回缩，当锁紧柱头的定位槽15到达定位钢珠16位置时，定位钢珠16被活动套14在弹簧力作用下压入锁紧柱头的定位槽15。实现液压缸锁紧。

液压缸伸出时，液压缸后腔给油，此时因后腔内无密封，只有液压缸活塞11上有密封，故后腔内匀为压力油，活动套14处于压力油内，四周匀由压力油包围不能实现开锁，压力油作用在液压缸活塞11及锁紧柱头的底面，推动液压缸活塞杆12强行伸出，对定位钢珠16造成损环，循环几次往复造成定位钢珠16损坏严重，不能实现液压缸的定位锁紧。

如图2、3、4、5、6、7、8所示，本发明提供一种带有机械锁的液压缸，包括缸筒8、活塞杆10、活塞1和柱塞4，还包括卡键2和卡键座3，活塞1具有活塞孔21，柱塞4设置在活塞孔21内，柱塞4与活塞1之间设有复位弹簧7，柱塞4具有柱塞空腔22，复位弹簧7设置于柱塞空腔22内。卡键座3设置在缸筒8底部，卡键座3为内部具有空腔的管体，且管体侧壁上具有卡键孔19，且均布有进油孔20。卡键2包括圆环18和固定在圆环18外球面上的凸键17，凸键17设置在卡键孔19内，卡键2与柱塞4之间设有卡簧6，活塞1内壁设有用于部分容置凸键17的卡键槽5。凸键17数量为六个，卡键孔19数量为六个。凸键17均为方形键，卡键孔19均为与方形键相配合的方形孔。活塞杆10和缸筒8内壁之间设有导向套9。

柱塞4前端为倒角，其斜面接触卡键2内球面，后端给力可涨开卡键2，卡键2上设有环形槽，安装和拆卸卡簧6用。

卡键2的圆环18内为倒圆角，凸键17的外凸端为均倒圆角，便于开锁解锁。

活塞杆10及活塞1的材质为45号钢，经过调质处理，活塞杆10处表面镀硬铬，卡键槽5处淬火处理，处理硬度为HRC42-45°。

柱塞4材质为合金钢40Cr，淬火处理，处理硬度为HRC45-50°。

卡键2材质为合金钢40Cr，淬火处理，处理硬度为HRC42-48°。卡键2的每个凸键17截面为14×14的方形键，截面积为196mm²。卡键2承受油缸锁紧时的压力。图1所示的定位钢珠16在受力时外面与套接触属于点接触，里面是线接触，当受力时因定位钢珠16硬度过高容易碎掉。而图3、4所示卡键的优点是接触面积大，不会因为受力不均碎掉。使得液压缸机械锁的强度得到提高，使其性能更加稳定。

卡键座3材质为合金钢40Cr，经过调质处理、处理硬度HRC37-42°。如图5、6所示，卡键座3受力部分为扇形，其截面积为197mm²。

卡簧6为65Mn弹簧钢丝，直径为4cm当油缸前腔给油时柱塞4受到向右的推力，直到接触卡簧6。该弹簧钢丝的截面为565.2mm²。当压力为24Mpa时柱塞4的推力为3.88吨，卡簧6可承受柱塞4推力。

本实施例所述的带有机械锁的液压缸采用日本NOK密封件，活塞1及导向套9处加装WR型抗磨环，使导向效果更好，保证缸筒8内壁和活塞杆10不被划伤，增加油缸的使用寿命。活塞1处密封采用组合密封，最高使用压力可达80Mpa。导向套9处杆封用Y型密封，密封效果更好，并加装挡圈提高抗压性能。

本实施例所述的液压缸能够缩回并自锁，其机械锁可承受24吨拉力；液压缸后腔给油打开其机械锁，液压缸可伸出；自锁状态下，前后腔给压力油不可开锁，油缸不动。其具体工作过程如下：

本实施例所述的液压缸前腔给压力油使活塞1缩回，活塞1先把卡键2收缩到卡键座3内。柱塞4接触卡键2后无法前进收缩到活塞孔21内。当卡键2进入活塞1的卡键槽5内后，卡键2涨出，柱塞4在复位弹簧7和压力油作用下伸出，机械锁缩紧。当活塞杆10受外拉力时，不可伸出，液压缸前腔给压力油自锁成功。

液压缸后腔给压力油，油压作用于活塞1和柱塞4端面。活塞1锁紧不可动，柱塞4克服弹簧力缩入活塞孔21内，卡键2在活塞1作用力下缩入卡键座3内，活塞1解锁伸出。后腔给油，液压缸伸出开锁成功。

当在自锁状态下，液压缸前后腔同时给压力油，油压同时作用于柱塞4两端面。柱塞4两面面积相同，即推力相同。在复位弹簧7的作用力下，柱塞4不动机械锁不可打开。整机结构处于安全状态。

本实施例所述液压缸的负载试验如下：

如图9所示，液压缸的吊装杆端23连接400公斤负载24，前后腔接试验台，实现液压缸的上升下降功能。后腔并联蓄能器，可在液压缸锁紧状态下给油实现液压缸快速释放。液压缸带负载24反复升降数次，检验液压缸机械锁的锁紧效果，得出结果：其开锁、关锁正常，无卡滞现象，锁紧准确，且开锁自如。

本实施例所述液压缸的极限试验如下：

如图10所示，液压缸在锁紧状态下承受外在24吨拉力，检查液压缸是否可承受该极限拉力。试验用外接油缸25，可输出24吨拉力，外接油缸25的缸径为125mm，其活塞杆直径为80mm，当前腔给16Mpa压力时，拉力为24.12吨。可在液压缸前腔接压力表显示压力，或在液压缸和外接油缸25之间连接处接拉力计，直接显示液压缸的机械锁所承受的拉力。反复试验数次后拆开液压缸进行检测，卡键2、活塞1和卡键座3均不具有损伤。

本发明所述的带有机械锁的液压缸加工装配完成后，上试验台用负载试验方法对此缸进行反复试验。该液压缸未出现内外泄漏，缸体不变形。开锁、关锁正常后，做极限试验。拆该液压缸检测卡键2及活塞1无损伤变形，装好后重新做负载试验检测该液压缸的机械锁工作是正常。

以上对本发明的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。

Claims (8)

1.一种带有机械锁的液压缸，包括缸筒、活塞杆、活塞和柱塞，其特征在于：还包括卡键和卡键座，所述活塞具有活塞孔，所述柱塞设置在所述活塞孔内，所述柱塞与所述活塞之间设有复位弹簧，所述卡键座设置在所述缸筒底部，所述卡键座为内部具有空腔的管体，且所述管体侧壁上具有卡键孔，所述卡键包括圆环和固定在所述圆环外球面上的凸键，所述凸键设置在所述卡键孔内，所述卡键与所述柱塞之间设有卡簧，所述活塞内壁设有用于部分容置所述凸键的卡键槽。

2.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于：所述柱塞具有柱塞空腔，所述复位弹簧设置于所述柱塞空腔内。

3.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于：所述管体侧壁上均布有进油孔。

4.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于：所述柱塞前端为倒角，所述圆环内为倒圆角，所述凸键的外凸端为倒圆角。

5.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于：所述卡键上设有固定卡簧用的环形槽。

6.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于：所述凸键数量为六个，所述卡键孔数量为六个。

7.根据权利要求1-5中任意一项所述的液压缸，其特征在于：所述凸键均为方形键，所述卡键孔均为与所述方形键相配合的方形孔。

8.根据权利要求1所述的液压缸，其特征在于：所述活塞杆和所述缸筒内壁之间设有导向套。

Images