CN103883585B - 一种自适应负载变换液压缸 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自适应负载变换液压缸。其技术方案是：小活塞(11)通过小活塞杆(10)与大活塞(7)同轴线固定连接，大活塞(7)安装在大缸体(6)内，小活塞(11)安装在小缸体(12)内；大缸体(12)内壁与小缸体(12)内壁的连接处对称开有两个三角槽(9)。大活塞(7)的另一侧同轴线地固定有大活塞杆(1)，大活塞杆(1)的一端伸出导向套(5)和大端盖(3)。与大活塞杆(1)同侧的大活塞(7)侧面开有开关阀安装孔，大活塞(7)的开关阀安装孔固定装有开关阀(22)。与小活塞杆(10)同侧的小活塞(11)侧面开有排油阀安装孔，小活塞(11)的排油阀安装孔固定装有排油阀(19)。本发明具有结构简单、成本低廉、负载变换平稳，节约能源和操作方便的特点，适用于负载变换类设备的中小型液压系统。
Description
技术领域
本发明属于液压缸技术领域。具体涉及一种自适应负载变换液压缸。
背景技术
目前，随着社会的发展和科技进步，对于环保和节能的要求越来越高，液压系统节能也成为液压领域研究的一个重要方向。一些机床的液压系统、挖掘机和推土机的液压系统在工作过程中，效率比较低下，很难满足节能环保的要求，为了提高工作效率，可以在空载或低载时液压缸采用快速运行，重载时采用慢速运行，以节省液压油、提高效率。“新型节能高效串联油缸”(201220411600.3)专利技术，公开了一种低压力长行程和高压力短行程两段工作的液压缸，但结构较为复杂，实用性不够。
一般情况下，在液压缸的速度和对外作用力变化时，需要调节供油压力和供油量或设计较为复杂的速度变换液压回路和负载变换液压回路，这样存在如下问题：增加设备成本；增加液压系统的故障点；浪费液压能源；增加操作维护的困难；速度和负载变换稳定性差。
发明内容
本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种操作维护方便，速度和负载变换稳定，结构简单、成本低廉的自适应负载变换液压缸。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：所述液压缸包括缸体、导向套、大活塞、大活塞杆、小活塞、小活塞杆、开关阀和排油阀。
缸体由大缸体和小缸体组成。缸体的一端固定装有大端盖，缸体的另一端固定装有小端盖，导向套紧贴大端盖同中心地固定在大缸体内。大缸体内壁与小缸体内壁的连接处对称地开有两个三角槽，靠近导向套的大缸体上开有第一油口，靠近小端盖的小缸体上开有第二油口。
小活塞通过小活塞杆与大活塞同轴线固定连接，大活塞安装在大缸体内，小活塞安装在小缸体内；大活塞的另一侧同轴线地固定有大活塞杆，大活塞杆的一端伸出导向套和大端盖。
与大活塞杆同侧的大活塞侧面开有开关阀安装孔，开关阀安装孔的底部开有第一环形油槽，第一环形油槽的底部通过第一油道与小有杆腔相通，大活塞的开关阀安装孔固定装有开关阀。与小活塞杆同侧的小活塞侧面开有排油阀安装孔，排油阀安装孔的孔壁中部开有第二环形油槽，第二环形油槽通过第二油道与无杆腔相通，小活塞的排油阀安装孔固定装有排油阀。
开关阀由开关阀阀套、开关阀阀芯和开关阀弹簧组成。开关阀阀套的形状为圆柱体，开关阀阀套一端的端面中心处开有阀孔，在靠近阀孔底部的内壁由内到外依次开有第三环形油槽和第四环形油槽，与阀孔孔口同侧的开关阀阀套的端面开有第三油道，第三油道与第三环形油槽相通；第三油道与阀孔之间开有第一径向通孔，所述第一径向通孔靠近阀孔孔口处；开关阀阀套的另一端面开有第四油道，第四油道与第四环形油槽相通。开关阀阀芯呈圆柱形凸台状，开关阀阀芯安装在开关阀阀套的阀孔内，开关阀弹簧与开关阀阀芯的大端面相接触。
排油阀由排油阀阀套、排油阀阀芯和排油阀弹簧组成。排油阀阀套的形状为圆柱体，排油阀阀套同中心地开有通孔，通孔由小直径孔和大直径孔两部分组成，大直径孔的内壁开有第五环形槽，第五环形槽通过油孔与第二油道相通。排油阀阀芯为圆柱体和圆锥组成的整体，圆柱体端加工有圆孔，圆孔的中部对称地开有两个第二径向通孔，第二径向通孔与第五环形槽相通；排油阀弹簧安装在排油阀阀芯的圆孔中。
大端盖孔壁装有防尘圈，导向套孔壁安装有第一密封圈，大活塞外壁装有
第二密封圈；小活塞外壁开有均压槽，均压槽为5~7条。
所述三角槽的轴向长度H为5~8mm，三角槽的径向长度L为4~6mm，三角槽在水平面和铅垂面的投影为等腰三角形，三角槽在水平面投影的等腰夹角为45~75°；所述铅垂面为与三角槽的径向方向垂直的铅垂面。
所述均压槽的深度为0.8~1.0mm，宽为0.6~0.8mm，均压槽间的距离为6~8mm。
所述大活塞、大活塞杆、小活塞和小活塞杆的材质均为铸钢，大活塞、大活塞杆、小活塞和小活塞杆的表面均镀铬，镀铬层厚度为0.01~0.02mm。
本发明的工作过程是：当第二油口进油时，排油阀在压力油作用下保持关闭，大活塞和小活塞上移，小有杆腔的容积增大形成负压，在负压作用下开关阀开启，液压油从大有杆腔进入小有杆腔，实现对小有杆腔补油；当小活塞移动到大缸体后，在压力油作用下开关阀保持关闭，大活塞和小活塞一起继续上移直到指定位置。当第一油口进油时，开关阀切断，压力油推动大活塞和小活塞下移，直至小活塞进入小缸体内，随着小有杆腔容积变小，排油阀打开，实现排油。
由于采用上述技术方案，本发明具有如下优点：
1、本发明采用双活塞单出杆结构，当小负载或空载时，小活塞在液压油作用下，通过小活塞杆推动大活塞和大活塞杆往外运动，实现对外做功；当重载时，大活塞推动大活塞杆往外运动，实现对外做功。即通过液压油作用面积的变化，实现推力的自动调节，起到节能作用。
2、本发明在工作时，若供油量恒定，压力油进到无杆腔后，小活塞以较快速度推动大活塞和大活塞杆往外运动，当小活塞离开小缸体时，大活塞和大活塞杆以较慢速度往外运动，实现重载慢速工作。
3、本发明将开关阀安装在大活塞的开关阀孔内，排油阀安装在小活塞的排油阀安装孔内，结构简单，无需其它的调节装置，工作安全可靠。
4、本发明的开关阀采用特殊结构的内控内泄形式，由进到缸体内的液压油控制关闭，由小有杆腔产生负压而打开开关阀实现小有杆腔和大有杆腔相通，故结构简单，工作可靠，很好地实现了大活塞和小活塞的切换。
5、本发明大活塞与缸体采用第二密封圈实现密封，小活塞与缸体采用间隙密封实现密封，小活塞和小缸体的间隙量为12~30μm，很好地实现了小活塞与小缸体的密封和分离。
因此，本发明具有结构简单、成本低廉、负载变换平稳，节约能源和操作方便的特点，适用于负载变换类设备的中小型液压系统。
附图说明
图1为本发明的一种结构示意图；
图2为图1中开关阀22的放大示意图；
图3为图1中排油阀19的放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述，并非对其保护范围的限制。
实施例1
一种自适应负载变换液压缸。所述液压缸如图1所示，包括缸体26、导向套5、大活塞7、大活塞杆1、小活塞11、小活塞杆10、开关阀22和排油阀19。
缸体26由大缸体6和小缸体12组成。缸体26的一端固定装有大端盖3，缸体26的另一端固定装有小端盖15，导向套5紧贴大端盖3同中心地固定在大缸体6内。大缸体内壁与小缸体12内壁的连接处对称地开有两个三角槽9，靠近导向套5的大缸体6上开有第一油口25，靠近小端盖15的小缸体12上开有第二油口17。
小活塞11通过小活塞杆10与大活塞7同轴线固定连接，大活塞7安装在大缸体6内，小活塞11安装在小缸体12内；大活塞7的另一侧同轴线地固定有大活塞杆1，大活塞杆1的一端伸出导向套5和大端盖3。
与大活塞杆1同侧的大活塞7侧面开有开关阀安装孔，开关阀安装孔的底部开有第一环形油槽23，第一环形油槽23的底部通过第一油道21与小有杆腔20相通，大活塞7的开关阀安装孔固定装有开关阀22。与小活塞杆10同侧的小活塞11侧面开有排油阀安装孔，排油阀安装孔的孔壁中部开有第二环形油槽18，第二环形油槽18通过第二油道16与无杆腔14相通，小活塞11的排油阀安装孔固定装有排油阀19。
如图2所示，开关阀22由开关阀阀套27、开关阀阀芯28和开关阀弹簧29组成。开关阀阀套27的形状为圆柱体，开关阀阀套27一端的端面中心处开有阀孔，在靠近阀孔底部的内壁由内到外依次开有第三环形油槽32和第四环形油槽33，与阀孔孔口同侧的开关阀阀套27的端面开有第三油道30，第三油道30与第三环形油槽32相通；第三油道30与阀孔之间开有第一径向通孔，所述第一径向通孔靠近阀孔孔口处；开关阀阀套27的另一端面开有第四油道31，第四油道31与第四环形油槽33相通。开关阀阀芯28呈圆柱形凸台状，开关阀阀芯28安装在开关阀阀套27的阀孔内，开关阀弹簧29与开关阀阀芯28的大端面相接触。
如图3所示，排油阀19由排油阀阀套34、排油阀阀芯35和排油阀弹簧36组成。排油阀阀套34的形状为圆柱体，排油阀阀套34同中心地开有通孔，通孔由小直径孔和大直径孔两部分组成，大直径孔的内壁开有第五环形槽37，第五环形槽37通过油孔与第二油道16相通。排油阀阀芯35为圆柱体和圆锥组成的整体，圆柱体端加工有圆孔，圆孔的中部对称地开有两个第二径向通孔，第二径向通孔与第五环形槽37相通；排油阀弹簧36安装在排油阀阀芯35的圆孔中。
如图1所示，大端盖3孔壁装有防尘圈2，导向套5孔壁安装有第一密封圈4，大活塞7外壁装有第二密封圈8；小活塞11外壁开有均压槽13，均压槽13为5条。
所述三角槽9的轴向长度H为5~6mm，三角槽9的径向长度L为4~5mm，三角槽9在水平面和铅垂面的投影为等腰三角形，三角槽9在水平面投影的等腰夹角为45~60°；所述铅垂面为与三角槽9的径向方向垂直的铅垂面。
所述均压槽13的深度为0.8~0.9mm，宽为0.6~0.7mm，均压槽间的距离为6~7mm。
所述大活塞7、大活塞杆1、小活塞11和小活塞杆10的材质均为铸钢，大活塞7、大活塞杆1、小活塞11和小活塞杆10的表面均镀铬，镀铬层厚度为0.01~0.02mm。
实施例2
一种自适应负载变换液压缸。除下述技术参数外，其余同实施例1：
所述均压槽13为6条或7条，所述均压槽13的深度为0.9~1.0mm，宽为0.7~0.8mm，均压槽间的距离为7~8mm；
所述三角槽9的轴向长度H为6~8mm，三角槽9的径向长度L为5~6mm，三角槽9在水平面投影的等腰夹角为60~75°。
本具体实施方式的工作过程是：当第二油口17进油时，排油阀19在压力油作用下保持关闭，大活塞7和小活塞11上移，小有杆腔20的容积增大形成负压，在负压作用下开关阀22开启，液压油从大有杆腔24进入小有杆腔20，实现对小有杆腔20补油；当小活塞11移动到大缸体6后，在压力油作用下开关阀22保持关闭，大活塞7和小活塞11一起继续上移至设定位置。当第一油口25进油时，开关阀22切断，压力油推动大活塞7和小活塞11下移，直至小活塞11进入小缸体12内，随着小有杆腔20容积变小，排油阀19打开，实现排油。
本具体实施方式具有如下优点：
1、本具体实施方式采用双活塞单出杆结构，当小负载或空载时，小活塞11在液压油作用下，通过小活塞杆10推动大活塞7和大活塞杆1往外运动，实现对外做功；当重载时，大活塞7推动大活塞杆1往外运动，实现对外做功。即通过液压油作用面积的变化，实现推力的自动调节，起到节能作用。
2、本具体实施方式在工作时，若供油量恒定，压力油进到无杆腔14后，小活塞11以较快速度推动大活塞7和大活塞杆1往外运动，当小活塞11离开小缸体12时，大活塞7和大活塞杆1以较慢速度往外运动，实现重载慢速工作。
3、本具体实施方式将开关阀22安装在大活塞7的开关阀孔内，排油阀19安装在小活塞11的排油阀安装孔内，结构简单，无需其它的调节装置，工作安全可靠。
4、本具体实施方式的开关阀22采用特殊结构的内控内泄形式，由进到缸体26内的液压油控制关闭，由小有杆腔20产生负压而打开开关阀22实现小有杆腔20和大有杆腔24相通，故结构简单，工作可靠，很好地实现了大活塞7和小活塞11的切换。
5、本具体实施方式大活塞7与缸体26采用第二密封圈8实现密封，小活塞11与缸体26采用间隙密封实现密封，小活塞11和小缸体12的间隙量为12~30μm，很好地实现了小活塞11与小缸体12的密封和分离。
因此，本具体实施方式具有结构简单、成本低廉、负载变换平稳，节约能源和操作方便的特点，适用于负载变换类设备的中小型液压系统。
Claims (4)
1.一种自适应负载变换液压缸，其特征在于所述液压缸包括缸体(26)、导向套(5)、大活塞(7)、大活塞杆(1)、小活塞(11)、小活塞杆(10)、开关阀(22)和排油阀(19)；
缸体(26)由大缸体(6)和小缸体(12)组成；缸体(26)的一端固定装有大端盖(3)，缸体(26)的另一端固定装有小端盖(15)，导向套(5)紧贴大端盖(3)同中心地固定在大缸体(6)内；大缸体内壁与小缸体(12)内壁的连接处对称地开有两个三角槽(9)，靠近导向套(5)的大缸体(6)上开有第一油口(25)，靠近小端盖(15)的小缸体(12)上开有第二油口(17)；
小活塞(11)通过小活塞杆(10)与大活塞(7)同轴线固定连接，大活塞(7)安装在大缸体(6)内，小活塞(11)安装在小缸体(12)内；大活塞(7)的另一侧同轴线地固定有大活塞杆(1)，大活塞杆(1)的一端伸出导向套(5)和大端盖(3)；
与大活塞杆(1)同侧的大活塞(7)侧面开有开关阀安装孔，开关阀安装孔的底部开有第一环形油槽(23)，第一环形油槽(23)的底部通过第一油道(21)与小有杆腔(20)相通，大活塞(7)的开关阀安装孔固定装有开关阀(22)；与小活塞杆(10)同侧的小活塞(11)侧面开有排油阀安装孔，排油阀安装孔的孔壁中部开有第二环形油槽(18)，第二环形油槽(18)通过第二油道(16)与无杆腔(14)相通，小活塞(11)的排油阀安装孔固定装有排油阀(19)；
开关阀(22)由开关阀阀套(27)、开关阀阀芯(28)和开关阀弹簧(29)组成；开关阀阀套(27)的形状为圆柱体，开关阀阀套(27)一端的端面中心处开有阀孔，在靠近阀孔底部的内壁由内到外依次开有第三环形油槽(32)和第四环形油槽(33)，与阀孔孔口同侧的开关阀阀套(27)的端面开有第三油道(30)，第三油道(30)与第三环形油槽(32)相通；第三油道(30)与阀孔之间开有第一径向通孔，所述第一径向通孔靠近阀孔孔口处；开关阀阀套(27)的另一端面开有第四油道(31)，第四油道(31)与第四环形油槽(33)相通；开关阀阀芯(28)呈圆柱形凸台状，开关阀阀芯(28)安装在开关阀阀套(27)的阀孔内，开关阀弹簧(29)与开关阀阀芯(28)的大端面相接触；
排油阀(19)由排油阀阀套(34)、排油阀阀芯(35)和排油阀弹簧(36)组成；排油阀阀套(34)的形状为圆柱体，排油阀阀套(34)同中心地开有通孔，通孔由小直径孔和大直径孔两部分组成，大直径孔的内壁开有第五环形槽(37)，第五环形槽(37)通过油孔与第二油道(16)相通；排油阀阀芯(35)为圆柱体和圆锥组成的整体，圆柱体端加工有圆孔，圆孔的中部对称地开有两个第二径向通孔，第二径向通孔与第五环形槽(37)相通；排油阀弹簧(36)安装在排油阀阀芯(35)的圆孔中；
大端盖(3)孔壁装有防尘圈(2)，导向套(5)孔壁安装有第一密封圈(4)，大活塞(7)外壁装有
第二密封圈(8)；小活塞(11)外壁开有均压槽(13)，均压槽(13)为5~7条。
2.根据权利要求1所述的自适应负载变换液压缸，其特征在于所述三角槽(9)的轴向长度H为5~8mm，三角槽(9)的径向长度L为4~6mm，三角槽(9)在水平面和铅垂面的投影为等腰三角形，三角槽(9)在水平面投影的等腰夹角为45~75°；所述铅垂面为与三角槽(9)的径向方向垂直的铅垂面。
3.根据权利要求1所述的自适应负载变换液压缸，其特征在于所述均压槽(13)的深度为0.8~1.0mm，宽为0.6~0.8mm，均压槽间的距离为6~8mm。
4.根据权利要求1所述的自适应负载变换液压缸，其特征在于所述大活塞(7)、大活塞杆(1)、小活塞(11)和小活塞杆(10)的材质均为铸钢，大活塞(7)、大活塞杆(1)、小活塞(11)和小活塞杆(10)的表面均镀铬，镀铬层厚度为0.01~0.02mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20151216 Termination date: 20170408 |