CN103867516B - 一种环形液压缸 - Google Patents

Abstract

一种环形液压缸，包括上端盖⑶和下端盖⒆，所述上端盖⑶和下端盖⒆通过六个均匀圆周分布的螺栓⒀和螺母⒁连接；所述上端盖⑶和下端盖⒆内部设有环形的液压缸油腔⑷、圆环形活塞杆⑸、活塞⑿和固定挡块⑻，还包括有一端与上端盖⑶相连，另一端依次穿过圆环形活塞杆⑸、下端盖⒆继而伸出下端盖⒆外部的输出轴⑾。本发明具有便于制造、结构紧凑、故障率低、密封性好、动力特性好的特点。

Description

一种环形液压缸

技术领域

本发明涉及液压缸技术领域，具体的说是一种环形液压缸。

背景技术

液压缸是液压控制系统的核心元件，在工业上有着广泛地应用，它能将电机输入的小功率转化为液压输出的大功率，以便对设备进行大功率稳定输出。

目前，将传统的液压缸的直线往复运动转化为摆动运动常用的是齿条结构的摆动缸，摆动缸的原理是将液压缸的往复运动通过齿条带动齿轮，转化成齿轮轴的正反向摆动旋转，同时将往复液压缸的推力转化成齿轮轴的输出扭矩。

但是齿条结构的摆动缸的故障率比较高，常见的故障有缸筒固定螺栓断裂、油缸内泄漏，南京梅山钢铁公司热轧板厂的罗心伟在《齿轮齿条摆动液压缸工作原理及故障分析》(罗心伟，齿轮齿条摆动液压缸工作原理及故障分析，梅山科技,2012,3:52-53)一文中通过介绍齿轮齿条摆动液压缸的工作原理，分析造成齿轮齿条摆动液压缸故障的重要原因。齿条结构的摆动缸由于是液压缸和齿条结构的组合，所以其在加工和装配上面要求很高，使齿条结构的摆动缸的使用成本较高。

发明内容

本发明旨在解决液压缸领域里直接输出力矩的问题，设计一种便于制造、结构紧凑、故障率低、密封性好、动力特性好的环形液压缸。

一种环形液压缸，包括上端盖3和下端盖19，所述上端盖3和下端盖19通过六个均匀圆周分布的螺栓13和螺母14连接；所述上端盖3和下端盖19内部设有环形的液压缸油腔4、圆环形活塞杆5、活塞12和固定挡块8，还包括有一端与上端盖3相连，另一端依次穿过圆环形活塞杆5、下端盖19继而伸出下端盖19外部的输出轴11；

所述固定挡块8固接在液压缸油腔4的内壁上，固定挡块8与圆环形活塞杆5为动配合；所述活塞12与圆环形活塞杆5固接为一体并与液压缸油腔4为动配合，活塞12和固定挡块8对称于上端盖3中轴线的铅垂面的两侧；圆环形活塞杆5与输出轴11通过销钉6固定在一起；角接触球轴承16置于上端盖3的角接触球轴承孔22内，深沟球轴承18置于下端盖19的深沟球轴承孔28内，所述输出轴11一端与角接触球轴承16为固定配合，输出轴11的另一端与深沟球轴承18为固定配合，圆环形活塞杆5、输出轴11、角接触球轴承16和深沟球轴承18的轴心位于同一直线上；所述上端盖3上还开有两油口7、10，两油口7、10对称分布在固定挡块8的两侧。

上端盖3和下端盖19之间通过第一密封圈2进行密封，活塞12的外表面中轴线处设有第二密封圈1，圆环形活塞杆5与上端盖3之间设有第三密封圈15，圆环形活塞杆5与下端盖19之间设有第四密封圈17。

所述圆环形活塞杆5的半径名义尺寸为液压缸油腔4的外径名义尺寸和内径名义尺寸的平均值。

所述活塞12的中心线为一段圆弧，活塞12的轴向截面为圆形。

所述上端盖3从外到内分别设有同轴的第一密封圈槽21、液压缸油腔4的上半腔、第三密封圈槽23、角接触球轴承孔22；液压缸油腔4的上半腔和角接触球轴承孔22之间设有圆环形活塞杆腔的上半腔。

所述下端盖19与上端盖3的外径名义尺寸相同，下端盖19从外到内分别设有同轴的第一密封圈槽25、液压缸油腔4的下半腔、第四密封圈槽26、深沟球轴承孔28、输出轴孔27；液压缸油腔4的下半腔和深沟球轴承孔28之间设有圆环形活塞杆腔的下半腔。

所述活塞12的径向截面半径名义尺寸与液压缸油腔4的径向截面半径名义尺寸相同，活塞12的外表面设有第二密封圈槽33。

所述的固定挡块8的径向截面半径名义尺寸与液压缸油腔4的径向截面半径名义尺寸相同；沿固定挡块8与圆环形活塞杆5接触面的对称线开有密封条槽34，密封条槽34的长度名义尺寸与对称线长度名义尺寸相同。

本发明环形液压缸的优点是：

1)本发明为环形液压缸，所以在密封上采用的是密封圈，密封圈相对于密封条有更好的密封特性和运动特性，使液压缸在高压运行情况下液压油的泄漏得到了很好的控制；

2)本发明没有齿条组合，在结构上更简单，更紧凑，体积小，输出力矩大，可用领域广；与此同时降低了成本，减少了故障率；

3)本发明将液压缸分成两个部分，便于制备，只需精加工液压缸内壁和活塞杆，加工成本明显降低，故本发明便于制备、成本更低。

因此，本发明具有便于制造、结构紧凑、故障率低、密封性好、动力特性好的特点。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1的俯视图；

图3为图1的A-A剖面结构示意图；

图4为上端盖的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为下端盖的结构示意图；

图7为图6的俯视图；

图8为圆环形活塞杆的结构示意图；

图9为图8的B-B剖面结构示意图；

图10为活塞的结构示意图；

图11为图10的C-C剖面结构示意图；

图12为固定挡块的结构示意图；

图13为图12的D-D剖面结构示意图；

图14为输出轴的左视图示意图。

图15为活塞的立体结构示意图。

图中，1为第二密封圈，2为第一密封圈，3为上端盖，4为液压缸油腔，5为圆环形活塞杆，6为销钉，7、10为油口，8为固定挡块，9为密封条，11为输出轴，12为活塞，13为螺栓，14为螺母，15为第三密封圈，16为角接触球轴承，17为第四密封圈，18为深沟球轴承，19为下端盖，20、24为螺栓孔，21、25为第一密封槽，22为角接触球轴承孔，23、31为第三密封槽，26、32为第四密封圈槽，27为输出轴孔，28为深沟球轴承孔，29为输出轴孔，30为活塞槽，33为第二密封圈槽，34为密封条槽。

具体实施方式

下面结合附图，对本发明进行进一步说明：如图1-15所示，一种环形液压缸，由上端盖3、液压缸油腔4、下端盖19、圆环形活塞杆5、活塞12、固定挡块8和输出轴11组成；

如图1和图2所示，上端盖3和下端盖19由六个均匀圆周分布的螺栓13和螺母14连接。如图3所示，液压缸油腔4是由上端盖3和下端盖19组合而成，上端盖3和下端盖19之间用第一密封圈2进行密封。

如图1所示，固定挡块8固接在液压缸油腔4的内壁上，固定挡块8与圆环形活塞杆5为动配合，活塞12与圆环形活塞杆5固接，活塞12和圆环形活塞杆5一起与液压缸油腔4为动配合，活塞12径向对称面装有第二密封圈1，活塞12和固定挡块8对称于轴线的铅垂面的两侧，上端盖3开有两油口7、10，两油口7、10对称分布在固定挡块11的两侧；圆环形活塞杆5与输出轴11通过销钉6固定在一起，角接触球轴承16置于上端盖3的角接触球轴承孔22内，输出轴11一端与角接触球轴承16为固定配合，深沟球轴承18置于下端盖19的深沟球轴承孔28内，输出轴11的另一端与深沟球轴承18为固定配合，圆环形活塞杆5、输出轴11、角接触球轴承16和深沟球轴承18的轴心在同一直线上，圆环形活塞杆5与上端盖3之间设有第三密封圈15，圆环形活塞杆5与下端盖19之间设有第四密封圈17。

如图4和图5所示，上端盖3从外到内分别设有六个均匀分布的螺栓孔20、第一密封圈槽21、液压缸油腔4的上半腔、第三密封圈槽23、角接触球轴承孔22，且它们的轴线在同一直线上。液压缸油腔4的上半腔和角接触球轴承孔22之间设有活塞杆腔上半腔。上端盖3开有两油口7、10，两油口7、10分布在固定挡块8的两侧，并对称于固定挡块8的径向对称面。

所述的液压缸油腔是环形的，液压缸油腔4是由位于上端盖3的液压缸油腔4的上半腔和位于下端盖19的液压缸油腔4的下半腔组成。液压缸油腔4的上半腔位于第一密封圈槽21和第三密封圈槽23之间，液压缸油腔4的下半腔位于第一密封圈槽21和第四密封圈槽26之间。

如图6和图7所示，所述的下端盖19与上端盖3的外径名义尺寸相同。下端盖19从外到内分别设有六个均匀分布的螺栓孔24、第一密封圈槽25、液压缸油腔4的下半腔、第四密封圈槽26、深沟球轴承孔28、输出轴孔27，且它们的轴线在同一直线上。液压缸油腔4的下半腔和深沟球轴承孔28之间设有圆环形活塞杆腔的下半腔。

如图8和图9所示，所述的圆环形活塞杆5的半径名义尺寸为a，液压缸油腔4的外径名义尺寸为b，液压缸油腔4的内径名义尺寸为c，且a、b、c满足：

。

圆环形活塞杆5位于上端盖3和下端盖19组成的活塞杆腔中，且圆环形活塞杆5的轴线与液压缸油腔13的轴线在同一条直线上。圆环形活塞杆5中间开有输出轴孔27。圆环形活塞杆5的边缘开有活塞槽30。圆环形活塞杆5与上端盖3之间设有第三密封圈15，圆环形活塞杆5与下端盖19之间设有第四密封圈17，相应地，圆环形活塞杆5上表面开设有第三密封圈槽31，下表面设有第四密封圈槽32。

如图10、图11和图15所示，所述活塞12的中心线为一段圆弧、轴向截面为圆形，活塞12的径向截面半径名义尺寸与液压缸油腔4的径向截面半径名义尺寸相同。活塞12的外表面设有第二密封圈槽33，活塞12与圆环形活塞杆5固接。活塞12与液压缸油腔5为动配合。

如图12和图13所示，所述的固定挡块8的径向截面半径名义尺寸与液压缸油腔4的径向截面半径名义尺寸相同。活塞12和固定挡块8位于圆环形活塞杆5的轴线的两侧且径向对称面在同一平面上，固定挡块8固接在液压缸油腔4的内壁上，固定挡块8与圆环形活塞杆5为动配合。固定挡块8与圆环形活塞杆5接触面有对称线，沿对称线开有密封条槽34，密封条9槽34的长度名义尺寸与对称线长度名义尺寸相同。

如图14所示，所述的输出轴11的中部大轴径与轴承孔直径名义尺寸相同，输出轴11上端的小轴径与角接触球轴承16的内径名义尺寸相同，输出轴11下端的小轴径与下端盖19的输出轴孔27直径名义尺寸相同。输出轴11上端与角接触球轴承16固定配合，输出轴11的下端与深沟球轴承18固定配合，圆环形活塞杆5、输出轴11、角接触球轴承16和深沟球轴承18的轴心在同一直线上。

本发明是这样实现的：两油口7、10分别接入高压油道和低压油道，环形液压缸油腔4被固定挡块8和活塞12分为高压油腔和低压油腔，高压油通过高压油道经高压油口进入环形液压缸油腔4，高压油腔和低压油腔之间形成压力差，使得活塞12向低压油腔运动，活塞12带动圆环形活塞杆5运动，圆环形活塞杆5带动输出轴11做旋转运动，低压油通过低压油口经低压油道回到油箱，整个过程实现了液压缸直接输出力矩。

Claims (2)

1.一种环形液压缸，包括上端盖⑶和下端盖⒆，所述上端盖⑶和下端盖⒆通过六个均匀圆周分布的螺栓⒀和螺母⒁连接；其特征在于：所述上端盖⑶和下端盖⒆内部设有环形的液压缸油腔⑷、圆环形活塞杆⑸、活塞⑿和固定挡块⑻，还包括有一端与上端盖⑶相连，另一端依次穿过圆环形活塞杆⑸、下端盖⒆继而伸出下端盖⒆外部的输出轴⑾；

所述固定挡块⑻固接在液压缸油腔⑷的内壁上，固定挡块⑻与圆环形活塞杆⑸为动配合；所述活塞⑿与圆环形活塞杆⑸固接为一体并与液压缸油腔⑷为动配合，活塞⑿和固定挡块⑻对称于上端盖⑶中轴线的铅垂面的两侧；圆环形活塞杆⑸与输出轴⑾通过销钉⑹固定在一起；角接触球轴承⒃置于上端盖⑶的角接触球轴承孔(22)内，深沟球轴承⒅置于下端盖⒆的深沟球轴承孔(28)内，所述输出轴⑾一端与角接触球轴承⒃为固定配合，输出轴⑾的另一端与深沟球轴承⒅为固定配合，圆环形活塞杆⑸、输出轴⑾、角接触球轴承⒃和深沟球轴承⒅的轴心位于同一直线上；所述上端盖⑶上还开有两油口(7、10)，两油口(7、10)对称分布在固定挡块⑻的两侧；所述活塞⑿的中心线为一段圆弧，活塞⑿的轴向截面为圆形；所述圆环形活塞杆⑸的半径名义尺寸为液压缸油腔⑷的外径名义尺寸和内径名义尺寸的平均值。

2.如权利要求1所述的环形液压缸，其特征在于：所述固定挡块⑻的径向截面半径名义尺寸与液压缸油腔⑷的径向截面半径名义尺寸相同；沿固定挡块⑻与圆环形活塞杆⑸接触面的对称线开有密封条槽(34)，密封条槽(34)的长度名义尺寸与对称线长度名义尺寸相同。