CN106593991A - 防增压的多级液压油缸 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种结构简单，不易变形，避免涨缸的防增压的多级液压油缸，包括导油管、一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和缸筒，一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和导油管从外到内依次设置在缸筒之内，一级活塞组件包括一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖，一级活塞、一级活塞杆上设有一级杆阻尼孔和一级杆回油孔，二级活塞杆上设有二级杆阻尼孔和二级杆回油孔，三级活塞杆上设有三级杆阻尼孔和三级杆回油孔，一级杆阻尼孔与一级杆回油孔的间距、二级杆阻尼孔与二级杆回油孔的间距和三级杆阻尼孔与三级杆回油孔的间距对应一级活塞、二级活塞和三级活塞设置，避免因乱缸形成增压而导致涨缸现象，从而避免了油缸的报废。

Description

防增压的多级液压油缸

技术领域

本发明涉及一种多级液压油缸，具体来说，涉及一种结构简单，不易变形，避免涨缸的防增压的多级液压油缸。

背景技术

避液压油缸动作原理：活塞有效作用面积(mm2)X液压介质压力(MPa)＝油缸输出力(N)，当油缸输出力大于负载力时，活塞杆伸出；当油缸输出力小于负载力时，活塞杆静止；多级液压油缸工作时由于负载力恒定，可每一级活塞有效作用面积不一样，故活塞杆伸出，每一级动作所需液压系统压力也是不一样的，第一级活塞有效作用面积最大，液压系统压力在较低时活塞杆就能伸出，最小一级活塞有效作用面积最小，液压系统压力必须在最大时活塞杆才能伸出；液压系统工作时，压力都是从低到高逐渐增加的，从而多级液压油缸伸出顺序为第一级先出，第二级次之，最小一级最后伸出；由于多级液压油缸本身的结构特点，其无杆腔与有杆腔的面积比通常达到5～8，有的甚至达到10以上，另外其零部件均为薄壁件，如果多级液压油缸在工作时，薄壁的零部件产生变形，导致相应活塞阻力增加，这时多级液压油缸就会产生乱缸现象；如果多级液压油缸不能按顺序出活塞杆，则下一级活塞通过上一级有杆腔回油孔时，会使上一级有杆腔回油通道被堵，导致上一级有杆腔的油液不能排出，这时由于力平衡原则，即有杆腔侧的输出力＝无杆腔侧的输出力，因两腔面积比不一样，油压力也不一样，这时面积比即为增压比，从而导致涨缸情况发生，使液压油缸报废，因乱缸产生增压，导致多级液压油缸的损坏，一种结构简单，不易变形，避免涨缸的防增压的多级液压油缸是十分必要的。

发明内容

针对以上的不足，本发明提供了一种结构简单，不易变形，避免涨缸的防增压的多级液压油缸，包括包括导油管、一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和缸筒，一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和导油管从外到内依次设置在缸筒之内，其特征在于，所述一级活塞组件包括一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖，一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖依次设置在缸筒内，所述一级活塞杆上设有一级杆阻尼孔和一级杆回油孔。

为进一步实现本发明，二级活塞组件包括二级活塞、二级活塞杆和二级缸盖，二级活塞、二级活塞杆和二级缸盖依次设置在缸筒内，所述二级活塞杆上设有二级杆阻尼孔和二级杆回油孔。

为进一步实现本发明，三级活塞组件包括三级活塞、三级活塞杆和三级缸盖，三级活塞、三级活塞杆和三级缸盖依次设置在缸筒内，所述三级活塞杆上设有三级杆阻尼孔和三级杆回油孔。

为进一步实现本发明，一级杆阻尼孔与一级杆回油孔的间距、二级杆阻尼孔与二级杆回油孔的间距和三级杆阻尼孔与三级杆回油孔的间距对应一级活塞、二级活塞和三级活塞设置。

为进一步实现本发明，一级活塞与缸筒的密封挡块形成的腔体为一级无杆腔，二级活塞与一级无杆腔的内壁形成的腔体为二级无杆腔，三级活塞与二级无杆腔的内壁形成的腔体为三级无杆腔。

为进一步实现本发明，一级活塞组件与缸筒形成一级有杆腔，二级活塞组件与一级活塞组件形成二级有杆腔，三级活塞组件与二级活塞组件形成三级有杆腔。

为进一步实现本发明，导油管套设在三级活塞组件之内，导油管为双层的结构，导油管的内腔为导入腔，导油管的外腔为导出腔，导出腔与一级有杆腔、二级有杆腔和三级有杆腔通过一级杆阻尼孔、二级杆阻尼孔、三级杆阻尼孔、一级杆回油孔、二级杆回油孔和三级杆回油孔相连通，导入腔与一级无杆腔、二级无杆腔和三级无杆腔相连通。

为进一步实现本发明，一级活塞杆长度大于缸筒，二级活塞杆长度大于一级活塞组件，三级活塞杆长度大于二级活塞组件。

为进一步实现本发明，一级缸盖对应缸筒的外壁设置，二级缸盖对应一级活塞杆设置，三级缸盖对应二级活塞杆设置。

为进一步实现本发明，一级缸盖、二级缸盖和三级缸盖的限位部呈“L”型设置。

本发明的有益效果：

1、本发明的防增压的多级液压油缸，包括包括导油管、一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和缸筒，一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和导油管从外到内依次设置在缸筒之内，其特征在于，所述一级活塞组件包括一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖，一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖依次设置在缸筒内，所述一级活塞杆上设有一级杆阻尼孔和一级杆回油孔，二级活塞组件包括二级活塞、二级活塞杆和二级缸盖，二级活塞、二级活塞杆和二级缸盖依次设置在缸筒内，所述二级活塞杆上设有二级杆阻尼孔和二级杆回油孔，三级活塞组件包括三级活塞、三级活塞杆和三级缸盖，三级活塞、三级活塞杆和三级缸盖依次设置在缸筒内，所述三级活塞杆上设有三级杆阻尼孔和三级杆回油孔，在多级液压油缸活塞杆伸出过程中，如果活塞杆没有按顺序伸出，即产生乱缸现象，由于有杆腔存在回油孔与阻尼孔两个回油通道，故活塞在任何位置，有杆腔回油通道均不会完全被封堵，不会因多级液压油缸伸出乱缸形成增压而导致涨缸现象，从而避免了油缸的报废。

2、本发明的防增压的多级液压油缸，一级杆阻尼孔与一级杆回油孔的间距、二级杆阻尼孔与二级杆回油孔的间距和三级杆阻尼孔与三级杆回油孔的间距对应一级活塞、二级活塞和三级活塞设置，当多级液压油缸活塞杆伸出过程中，活塞杆快到缸盖处时，有杆腔回油孔因位置原因，进入缸盖处的限位部，从而有杆腔回油孔被封堵，此时只有阻尼孔可以回油，有杆腔被节流，形成缓冲，这样活塞动动速度逐渐降低，当活塞与缸盖接触时，活塞速度接近零，从而防止活塞与缸盖因撞击发生变形，进而减少多级液压油缸乱缸现象。

3、本发明的防增压的多级液压油缸的一级活塞与缸筒的密封挡块形成的腔体为一级无杆腔，二级活塞与一级无杆腔的内壁形成的腔体为二级无杆腔，三级活塞与二级无杆腔的内壁形成的腔体为三级无杆腔，一级活塞组件与缸筒形成一级有杆腔，二级活塞组件与一级活塞组件形成二级有杆腔，三级活塞组件与二级活塞组件形成三级有杆腔，导油管套设在三级活塞组件之内，导油管为双层的结构，导油管的内腔为导入腔，导油管的外腔为导出腔，导出腔与一级有杆腔、二级有杆腔和三级有杆腔通过一级杆阻尼孔、二级杆阻尼孔、三级杆阻尼孔、一级杆回油孔、二级杆回油孔和三级杆回油孔相连通，导入腔与一级无杆腔、二级无杆腔和三级无杆腔相连通，保证油液的畅通，避免乱缸后对缸筒及零部件的损害，有利于液压油缸的维护和保养。

4、本发明的防增压的多级液压油缸的一级活塞杆长度大于缸筒，二级活塞杆长度大于一级活塞组件，三级活塞杆长度大于二级活塞组件，一级缸盖对应缸筒的外壁设置，二级缸盖对应一级活塞杆设置，三级缸盖对应二级活塞杆设置，一级缸盖、二级缸盖和三级缸盖的限位部呈“L”型设置，一级活塞组件、二级活塞组件和三级活塞组件呈阶梯状分布，有利于液压油缸的伸出，一级缸盖、二级缸盖和三级缸盖的“L”型设置，有利于限制活塞杆的运动，仅能控制活塞杆的运动，又能缓解乱缸后的冲击力。

附图说明

图1为本发明的防增压的多级液压油缸的结构剖视图；

图2为本发明的防增压的多级液压油缸的泄压阀的示意图；

图3为本发明的防增压的多级液压油缸的单向阀的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步阐述，其中，本发明的方向以图1为标准。

如图1所示，本发明的防增压多级液压油缸，包括缸筒1、一级活塞组件2、二级活塞组件3、三级活塞组件4、导油管5、泄压阀6和单向阀7，一级活塞组件2、二级活塞组件3、三级活塞组件4和导油管5从外到内依次设置在缸筒1之内，其中，

缸筒1为空心的圆柱体结构，且具有一定的壁厚，缸筒1呈横向设置，缸筒1的左端设有固定件11，右端设有固定件12，缸筒1的内壁右端设有密封挡块13，密封挡块13的左侧面呈两级凹槽状结构；

一级活塞组件2包括一级活塞21、一级活塞杆22和一级缸盖23，一级活塞21水平设置在缸筒1内的右端，一级活塞21、一级活塞杆22和一级缸盖23从右至左依次设置在缸筒1内，可沿缸筒1的内壁滑动且与缸筒1的内壁密封接触，一级活塞21的右端与缸筒1的密封挡块13形成的腔体为一级无杆腔24；一级活塞杆22为管状结构，一级活塞杆22的右端与一级活塞21密封连接，一级活塞杆22的延伸到缸筒1的外部，一级活塞杆22的右端分别设有一级杆阻尼孔221和一级杆回油孔222，一级杆阻尼孔221和一级杆回油孔222的间距大于一级活塞21的长度，一级活塞21的直径大于一级活塞杆22的直径，且两者的底面在同一直线上；一级缸盖23对应缸筒1和一级活塞杆22设置，一级缸盖23的限位部呈“L”型设置，“L”的一条支腿紧紧夹设在一级活塞杆22和缸筒3之间，另一条支腿封堵住缸筒1的左侧壁，形成一个腔体为一级有杆腔25，一级缸盖23可控制一级活塞21的运动位置，当一级活塞21达到一级缸盖23的限位部时，一级活塞21停止运动；

二级活塞组件3包括二级活塞31、二级活塞杆32和二级缸盖33，二级活塞31、二级活塞杆32和二级缸盖33从右至左依次设置在缸筒1内，一级活塞组件2的侧壁滑动且与一级活塞组件2的内壁密封接触，二级活塞31的右端与一级无杆腔24的内壁形成的腔体为二级无杆腔34；二级活塞杆32为管状结构，二级活塞杆32的右端与二级活塞31密封连接，二级活塞杆32延伸到一级缸盖23之外，二级活塞杆32的右端分别设有二级杆阻尼孔321和二级杆回油孔322，二级杆阻尼孔321和二级杆回油孔322的间距大于一级活塞21的长度，二级活塞31的直径大于二级活塞杆32的直径，且两者的底面在同一直线上；二级缸盖33对应一级活塞杆22和二级活塞杆32设置，二级缸盖33的限位部呈“L”型设置，“L”的一条支腿紧紧夹设在一级活塞杆22和二级活塞杆32之间，另一条支腿封堵住一级活塞杆22的左侧壁，形成的腔体为二级有杆腔35，当二级活塞31达到二级缸盖33的限位部时，二级活塞31停止运动；

三级活塞组件4包括三级活塞41、三级活塞杆42和三级缸盖43，三级活塞41、三级活塞杆42和三级缸盖43依次水平设置在缸筒1内，三级活塞41可沿二级活塞结构3的内壁滑动且与二级活塞结构3的内壁密封接触，三级活塞41的右端与二级无杆腔的内壁形成的腔体为三级无杆腔44；三级活塞杆42为管状结构，三级活塞杆42的右端与三级活塞41密封连接，三级活塞杆42延伸到二级缸盖33之外，三级活塞杆42的右端分别设有三级杆阻尼孔421和三级杆回油孔422，三级杆阻尼孔421和三级杆回油孔422的间距大于二级活塞31的长度，三级活塞41的直径大于三级活塞杆42的直径，且两者的底面在同一直线上，一级杆阻尼孔221、二级杆阻尼孔321和三级杆阻尼孔421的位置在同一条直线上，一级杆回油孔222、二级杆回油孔322和三级杆回油孔422的位置在同一条直线上；三级缸盖43对应二级活塞杆32和三级活塞41设置，三级缸盖43的限位部呈“L”型设置，“L”的一条支腿紧紧夹设在二级活塞杆32和三级活塞41之间，另一条支腿封堵住二级活塞杆32的左侧壁，形成的腔体为三级有杆腔45，当三级活塞8达到三级缸盖43的限位部时，三级活塞41停止运动；

导油管5套设在三级有杆腔101的内壁，导油管5为双层的结构，导油管5的内腔为导入腔51，导油管5的外腔为导出腔52，导入腔51的右端与一级无杆腔24、二级无杆腔34和三级无杆腔44相连通，导入腔51不断提供油液到一级无杆腔24、二级无杆腔34和三级无杆腔44内，从而产生有杆腔输出力，一级有杆腔25、二级有杆腔35和三级有杆腔45通过一级杆阻尼孔221、二级杆阻尼孔321、三级杆阻尼孔421、一级杆回油孔222、二级杆回油孔322和三级杆回油孔422相连通，导出腔52与一级有杆腔25、二级有杆腔35和三级有杆腔45相连通，一级有杆腔25、二级有杆腔35和三级有杆腔45相连通内的油液受到有杆腔输出力作用时，油液流入到导出腔52后排出；

泄压阀6设置在导出腔52的出油端，以实现活塞杆在伸出的过程中，导出腔52的出油端封闭，活塞杆34在收缩的过程中，回油管道312的出油端打开，如图2所示，本发明的泄压阀6采用缓冲液压超高压液控单向阀，它包括第二阀体61、第二单向阀62、泄压活塞体63和泄压顶杆64，其中：

第二阀体61的中间形成有相互连通的第二容腔611和第三容腔612，第二容腔611位于第三容腔612的正下方，第二阀体61的底端设置有与第二容腔611相连通的第二入口613，第二阀体61的顶端设置有与第三容腔612相连通的泄压口614，第二阀体61的侧壁设置有与第三容腔612相连通的第二出口615。

第二单向阀62的结构与单向阀7一致，第二单向阀62固定安装在第二容腔611内，第二单向阀62包括第三阀体621、第二弹簧座622、第二弹簧623和第二封堵钢球624，其中：第三阀体621固定安装在第二容腔611内，第三阀体621与第二阀体61之间为密封设置，第三阀体621的中间形成有第四容腔6211，第三阀体621的顶端设置有与第四容腔6211相连通的第三出口6212，第三阀体621的底端设置有分别与第四容腔6211相连通的六个第三入口6213，六个第三入口6213呈圆环状等间隔分布，第三出口6212与第四容腔6211的连接位置设置有第二封堵部6214，第二封堵部6214为球体的一部分；第二弹簧座622设置在第四容腔6211内对应于第三出口6212的位置；第二弹簧623安装在第二弹簧座622之上；第二封堵钢球624设置在第三出口6212与第二弹簧623之间，利用第二弹簧623的弹性压迫，以使得第二封堵钢球624紧抵住第二封堵部6214，第二封堵部6214与第二封堵钢球624之间为紧密配合。第二单向阀62的第三出口6212与第三容腔612连通，第二单向阀62的六个第三入口6213分别与第二入口613相连通。

泄压活塞体63滑设在第三容腔612内，且可沿着第三容腔612上下滑动，泄压活塞体63与第二阀体61之间为密封设置，泄压活塞体63的极限位置不能超过第二出口615，即第二出口615始终位于泄压活塞体63与第二单向阀62之间(第二出口615始终处于裸露状态)。

泄压顶杆64呈纵向设置，泄压顶杆64的顶端固定连接泄压活塞体63，泄压顶杆64的底端设置有与第二封堵钢球624形状适配的承托部，泄压顶杆64的底端可伸入到第三阀体621的第三出口6212内，泄压顶杆64的承托部可向上慢慢顶起第二封堵钢球624。

泄压阀6的工作原理如下：

⑴启闭泄压阀6关闭：

当泄压口614无压力油时，泄压顶杆64在第二出口615背压作用下(大于0.5MPa即可，这是我们液压超高压系统泄压回路设计和使用中的经验积累，所以我们取消了顶杆复位弹簧)处于图2位置，此时可以在第二入口613施加上200MPa的液压压力，第二封堵钢球624在第二弹簧623的作用下，向着泄压顶杆64方向移动，然后靠近第二封堵部6214，并在不超过200MPa的液压超高压力作用下，第二封堵钢球624与第二封堵部6214表面紧密贴合，从而起到密封效果，将超高压油液阻隔在第二入口613，此时，泄压阀6处于超高压“关闭”状态。

⑵启闭泄压阀6正向开启：

当泄压口614无压力油时，第二出口615可以接通35MPa的压力油，泄压顶杆64不管处于任何位置，都会退向泄压口614，这样第二出口615的压力油可以克服第二弹簧623的阻力，流向第二入口613，由于是带启闭缓冲功能，主要用于液压超高压泄压，正向通流道面积小，此阀不适合用于正向开启，但更换成非缓冲顶杆后，正向通流面积回复正常，可以使用此功能。

⑶启闭泄压阀6反向开启

在第二入口613处于超高压状态下，第二出口615处于低压状态，当泄压口614接通控制压力油时，泄压顶杆64强行将第二封堵钢球624顶开，在顶开的瞬间，超高压液压油会产生极大的冲击现象，此时缓冲阀芯锥面0.2毫米的环形间隙会产生很大的节流效应，从而限制开启瞬间的液压冲击强度，随着泄压顶杆64在控制油的作用下向着第二入口613 端移动，阀芯通流面积逐渐加大，节流效应逐渐减弱直至达到六通径的通流面积。反向开启结构设计中，泄压活塞体63的直径为40毫米，第二封堵钢球624密封的覆盖直径为8毫米，面积比为25：1，也就是说，200MPa压力下，泄压口614的最小开启压力为8MPa，150MPa压力下，泄压口614的最小压力开启为6MPa，以此类推；

单向阀7设置在导入腔51的进油端，以实现油液在导入腔51内单向流动，单向阀7包括第一阀体71、第一弹簧座72、第一弹簧73和第一封堵钢球74，其中：

第一阀体71的中间形成有第一容腔711，第一阀体71的顶端设置有与第一容腔711相连通的第一入口712，第一阀体71的底端设置有分别与第一容腔711相连通的六个第一出口713，六个第一出口713呈圆环状等间隔分布，第一入口712与第一容腔711的连接位置设置有第一封堵部714，第一封堵部714为球体的一部分；第一弹簧座72设置在第一容腔711内对应于第一入口712的位置；第一弹簧73安装在第一弹簧座72之上；第一封堵钢球74设置在第一入口712与第一弹簧73之间，利用第一弹簧73的弹性压迫，以使得第一封堵钢球74紧抵住第一封堵部714，第一封堵钢球74与第一封堵部714之间为紧密配合。

当第一入口712内的油液的压力大于第一容腔711内的油液的压力的时候，油液向上作用于第一封堵钢球，第一封堵钢球74与第一封堵部714之间形成一定的进油间隙，油液慢慢注入到第一容腔711内，并顺利进入活塞槽；当第一入口712内的油液的压力小于第一容腔711内的油液的压力的时候，第一弹簧73迫使第一封堵钢球74紧抵住第一封堵部714，第一弹簧73与第一封堵部714之间形成密封面，从而实现油液只能单方向流动。

第一阀体71、第一弹簧座72、第一弹簧73和第一封堵钢球74都是液压超高压元件，能承受压力是最基本的要求，因而选用了42CrNiMoA材料，采用锻压退货处理，精加工之前进行调质处理，δb不小于980MPa，δs不小于835MPa，其中最重要的是钢球和阀座的硬度搭配，阀体硬度控制在HRC27～30间，钢球表面硬度最终定在HRC53～58间，与进油孔连接的超高压接头硬度在HRC23～25间。

以上所述仅为本发明的较佳实施方式，本发明并不局限于上述实施方式，在实施过程中可能存在局部微小的结构改动，如果对本发明的各种改动或变型不脱离本发明的精神和范围，且属于本发明的权利要求和等同技术范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型。

Claims (10)

1.防增压多级液压油缸，包括包括导油管、一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和缸筒，一级活塞组件、二级活塞组件、三级活塞组件和导油管从外到内依次设置在缸筒之内，其特征在于，所述一级活塞组件包括一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖，一级活塞、一级活塞杆和一级缸盖依次设置在缸筒内，所述一级活塞杆上设有一级杆阻尼孔和一级杆回油孔。

2.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述二级活塞组件包括二级活塞、二级活塞杆和二级缸盖，二级活塞、二级活塞杆和二级缸盖依次设置在缸筒内，所述二级活塞杆上设有二级杆阻尼孔和二级杆回油孔。

3.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述三级活塞组件包括三级活塞、三级活塞杆和三级缸盖，三级活塞、三级活塞杆和三级缸盖依次设置在缸筒内，所述三级活塞杆上设有三级杆阻尼孔和三级杆回油孔。

4.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述一级杆阻尼孔与一级杆回油孔的间距、二级杆阻尼孔与二级杆回油孔的间距和三级杆阻尼孔与三级杆回油孔的间距对应一级活塞、二级活塞和三级活塞设置。

5.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述一级活塞与缸筒的密封挡块形成的腔体为一级无杆腔，二级活塞与一级无杆腔的内壁形成的腔体为二级无杆腔，三级活塞与二级无杆腔的内壁形成的腔体为三级无杆腔。

6.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述一级活塞组件与缸筒形成一级有杆腔，二级活塞组件与一级活塞组件形成二级有杆腔，三级活塞组件与二级活塞组件形成三级有杆腔。

7.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述导油管套设在三级活塞组件之内，导油管为双层的结构，导油管的内腔为导入腔，导油管的外腔为导出腔，导出腔与一级有杆腔、二级有杆腔和三级有杆腔通过一级杆阻尼孔、二级杆阻尼孔、三级杆阻尼孔、一级杆回油孔、二级杆回油孔和三级杆回油孔相连通，导入腔与一级无杆腔、二级无杆腔和三级无杆腔相连通。

8.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述一级活塞杆长度大于缸筒，二级活塞杆长度大于一级活塞组件，三级活塞杆长度大于二级活塞组件。

9.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述一级缸盖对应缸筒的外壁设置，二级缸盖对应一级活塞杆设置，三级缸盖对应二级活塞杆设置。

10.根据权利要求1所述的防增压多级液压油缸，其特征在于，所述一级缸盖、二级缸盖和三级缸盖的限位部呈“L”型设置。