CN109450161B - 一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，该电动缸包含：电动机、减速器、齿轮箱总成、一级伸缩缸总成和二级伸缩缸总成。其中，电动机上设有：电源插头和旋变连接插头。减速器的一端与电动机的输出端转动连接。齿轮箱总成包含：齿轮箱和传动齿轮组，该齿轮箱与一级伸缩缸总成相对的一端固定有：主轴承座。该传动齿轮组转动设置在齿轮箱内，传动齿轮组与减速器的另一端固定连接。电动机通过传动齿轮组传动给一级伸缩缸总成。本发明的电动缸与液压缸式和丝杠式结构的伸缩臂相比，其根部可承载较大的承载力，能够实现级间传动，故障率低，使用寿命提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种电动缸，具体涉及一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸。
背景技术
轮胎起重机是利用轮胎式底盘行走的动臂旋转起重机，其把起重机构安装在加重型轮胎和轮轴组成的特制底盘上，上部构造与履带式起重机基本相同。该轮胎起重机由上车和下车两部分组成，上车为起重作业部分，设有动臂、起升机构、变幅机构、平衡重和转台等；下车为支承和行走部分，上、下车之间用回转支承连接。为了保证安装作业时机身的稳定性，起重机设有四个左右两两对称的可伸缩的支腿，以保证安装作业时机身的稳定性。
在平坦地面上可不用支腿，而进行小起重量吊装及吊物低速行驶。吊重时一般需放下支腿，增大支承面，并将机身调平，以保证起重机的稳定。为了增加稳定性，轮胎起重机一般采用盒形辐射式底架。为了增大支点半径，在放下支腿之前，先将支腿架向左右两侧水平伸展，支腿架多采用伸缩电动缸结构以伸展。
目前，轮胎起重机采用的是各腿相互独立的单向伸缩电动缸，单向伸缩电动缸一般为多极伸缩缸结构，采用液压式驱动，其缺点是故障率高，寿命短。若采用丝杆式结构电机驱动，可靠性会大幅提高，但结构会过于庞大，在伸缩臂伸出时，呈现出悬臂梁的结构，根部受力较大，因而对在根部的齿轮箱的结构、体积、材料、强度的选择要求都比较高。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，该电动缸解决了现有电动缸根部受力较大的问题，提高了伸缩臂径向承载力，延长了使用寿命。
为了达到上述目的，本发明提供了一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，该电动缸包含：电动机，其上设有：电源插头和旋变连接插头，该旋变连接插头与控制单元连接，用于输出位置反馈信号给控制单元；减速器，其一端与所述电动机的输出端转动连接，用于降低所述电动机的转速；齿轮箱总成，其包含：齿轮箱和传动齿轮组，该齿轮箱与一级伸缩缸总成相对的一端固定有：主轴承座，该传动齿轮组转动设置在所述的齿轮箱内，传动齿轮组与所述减速器的另一端固定连接；一级伸缩缸总成，其包含：一级丝杠、缸筒、一级螺母、一级推杆、定位滚注一和一级行星滚柱；其中，该一级丝杠首端穿设过所述的传动齿轮组和主轴承座，与传动齿轮组固定连接，且定位滚注一转动设置在一级丝杠首端外壁和主轴承座内壁之间，其末端设有：一级导向键；该一级螺母和一级推杆套置在一级丝杠上，一级推杆与一级螺母固定连接；该一级行星滚柱设置在该一级螺母内壁和一级丝杠外壁之间，其与一级丝杠外壁螺纹连接，与一级螺母内壁转动连接；该缸筒套置在一级推杆上，可相对一级推杆外壁滑动，且与齿轮箱固定连接；以及二级伸缩缸总成，其包含：二级丝杠、二级推杆、二级丝杠支撑组件、定位滚注二和二级行星滚柱；其中，该二级丝杠和二级推杆均处于一级推杆内侧，该二级丝杠套置在一级丝杠上，该二级推杆套置在二级丝杠上且可相对一级推杆内壁滑动；该定位滚注二转动设置在二级丝杠内壁和一级螺母外壁之间；该二级行星滚柱设置在二级推杆内壁和二级丝杠外壁之间，与二级丝杠外壁螺纹连接，与二级推杆内壁转动连接；该二级丝杠支撑组件设置在二级丝杠末端和二级推杆之间，可沿二级推杆内壁滑动，用于支撑二级推杆并相对二级丝杠转动。
优选地，所述的一级丝杠首端外壁和主轴承座内壁之间，一级螺母内壁和一级丝杠外壁之间，二级丝杠内壁和一级螺母外壁之间，二级推杆内壁和二级丝杠外壁之间均设有：保持架。
所述定位滚注一和定位滚注二包含：外壳体、内壳体和若干滚柱；其中，该内壳体设置在外壳体内，且其轴向均匀设有若干滚柱，该滚柱的两端转动设置在保持架上，在外壳体内壁，以及内壳体和滚柱的外壁上均设有若干平行的圆形槽，该滚柱的圆形槽与外壳体和内壳体的圆形槽相适配。
所述一级行星滚柱和二级行星滚柱包含：行星外壳体、行星内壳体和若干行星滚柱；其中，该行星内壳体设置在行星外壳体内，且其轴向均匀设有若干行星滚柱，该行星滚柱的两端转动设置在保持架上，在行星外壳体内壁、行星内壳体外壁和内壁，以及行星滚柱的外壁上均设有螺纹，行星滚柱的螺纹与行星外壳体和行星内壳体外壁的螺纹相适配。
优选地，所述的传动齿轮组包含：依次啮合连接的主动齿轮、中间齿轮、被动齿轮，且均转动设置在所述齿轮箱内壁上；其中，所述被动齿轮套置并固定在所述一级丝杠首端；所述主轴承座与被动齿轮相对应。
所述的齿轮箱包含：齿轮箱体、齿轮箱盖和密封盖；其中，所述主动齿轮、中间齿轮、被动齿轮转动设置在所述齿轮箱体内壁上，该齿轮箱体一端固定所述的减速器，另一端盖合并固定所述的齿轮箱盖；所述密封盖固定在所述齿轮箱盖上。
优选地，所述的齿轮箱体设有：主动齿轮安装槽、中间齿轮安装槽和被动齿轮安装槽，分别用于安装主动齿轮、中间齿轮和被动齿轮，且主动齿轮安装槽和中间齿轮安装槽的内壁均固定有：角接触轴承。
优选地，在所述齿轮箱上与所述一级螺母对应的端面，以及在所述二级丝杠上与所述二级推杆对应的端面均固定有：缓冲胶垫。
优选地，所述缸筒和一级推杆的内壁均设有：导向槽。
所述一级推杆外壁上径向对称设有：约束导向键，该约束导向键可沿缸筒内壁的导向槽滑动。
所述二级推杆首端外壁上径向对称设有：二级导向键，该二级导向键可沿一级推杆内壁的导向槽滑动。
优选地，所述一级伸缩缸总成还包含：一级套筒，其套置在所述缸筒外壁上，可相对缸筒外壁滑动。
所述二级伸缩缸总成还包含：二级套筒，其套置在所述一级套筒外壁上，可相对一级套筒外壁滑动，其末端端面与二级推杆固定。
优选地，该电动缸还包含：三级伸缩缸总成，其包含：三级套筒、伸出导向滑轮、伸出绳、钢丝绳拉紧装置、伸出支撑滑轮、缩回支撑滑轮、缩回导向滑轮和缩回绳，其中，该三级套筒套置在二级套筒外壁上，可沿二级套筒外壁滑动，其顶部固定伸出导向滑轮，其顶部和底部外壁上均固定钢丝绳拉紧装置；该伸出支撑滑轮固定在二级推杆的末端；该伸出绳的起始端连接在一级套筒末端端面所在位置处，依次绕置于伸出支撑滑轮和伸出导向滑轮，其终止端连接在三级套筒顶部的钢丝绳拉紧装置上；该缩回支撑滑轮固定在一级套筒末端；该缩回导向滑轮固定在二级套筒首端；该缩回绳的起始端连接在三级套筒底部的钢丝绳拉紧装置上，依次绕置于缩回导向滑轮和缩回支撑滑轮上，其终止端连接在一级套筒末端端面所在位置处。
优选地，所述一级套筒、二级套筒和三级套筒首端内壁上均径向对称设有：支撑导向块；所述三级套筒首端底部壁上设有：斜穿孔；在与所述被动齿轮相对应的位置处，所述齿轮箱体的另一端，以及三级套筒末端端面均固定有：连接鱼耳或连接法兰。
所述伸出绳的起始端连接在一级套筒末端，绕置于伸出支撑滑轮，沿三级套筒顶部内壁伸至伸出导向滑轮，并绕置在伸出导向滑轮上，终止端连接在三级套筒顶部的钢丝绳拉紧装置上。
所述缩回绳的起始端连接在三级套筒底部的钢丝绳拉紧装置上，经斜穿孔伸至缩回导向滑轮，绕置在缩回导向滑轮上，沿二级套筒底部内壁伸至缩回支撑滑轮上，终止端连接在一级套筒末端。
优选地，所述一级丝杠的末端外部和二级丝杠内壁之间径向对称设有：一级丝杠支撑组件，该一级丝杠支撑组件和二级丝杠支撑组件均包含：深沟球轴承和支撑件。
在所述一级丝杠和二级丝杠之间，所述支撑件滑动设置在二级丝杠内壁上，该深沟球轴承设置在支撑件和一级丝杠外壁之间。
在所述二级丝杠和二级推杆之间，所述支撑件滑动设置在二级推杆内壁上，该深沟球轴承设置在支撑件和二级丝杠外壁之间。
本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，解决了现有电动缸根部受力较大的问题，具有以下优点：
(1)本发明的电动缸，与液压缸式和丝杠式结构的伸缩臂相比，其根部可承载较大的承载力，能够实现级间传动，而且通过转动方式的设计，实现了同时伸缩的效果，不仅故障率低，使用寿命提高，而且响应速度快；
(2)本发明的定位滚注和行星滚柱的设计均实现了支撑的作用，而且能承载较大的承载力，定位滚注通过若干平行的圆形槽的设计实现了转动的作用，而且减小了主轴承座和丝杠之间的摩擦，行星滚柱通过螺纹的配合实现了径向旋转和轴向移动的作用；
(3)本发明的电动缸为多层嵌套式结构，在设计上采用的是内外壁分别具备不同的功能，高效集成；
(4)本发明的电动缸可实现三级伸缩，其三级伸缩缸总成(伸缩臂)采用滑轮组增程，相比于丝杆式结构，一方面壁厚大幅减小，省去了推杆，总体的横截面积大幅减小，使结构体积不会过大，另一方面大大降低了经济成本；
(5)本发明的电动缸，一、二、三级套筒与缸筒始终将整个伸缩缸内部包裹，起到对内部螺纹密封、防尘、防氧化的作用，延长使用寿命；
(6)本发明的电动缸，三级同时伸缩，运动响应的速度更快，更适用于紧急抢险环境下使用。
附图说明
图1为本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸的结构示意图。
图2为本发明的齿轮箱和传动齿轮组的结构示意图。
图3为本发明图1中A处的局部放大图。
图4为本发明图1中B处的局部放大图。
图5为本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸的另一结构示意图。
图6为本发明的三级伸缩缸总成的的结构示意图。
标号：10-电动机；20-减速器；31-齿轮箱；311-齿轮箱体；312-齿轮箱盖；313-密封盖；314-主轴承座；315-缓冲胶垫；32-传动齿轮组；321-主动齿轮；322-中间齿轮；323-被动齿轮；41-一级丝杠；411-一级导向键；412-保持架；42-缸筒；43-一级螺母；44-一级推杆；441-约束导向键；442-导向槽；45-一级套筒；46-一级丝杠支撑组件；47-定位滚注一；48-一级行星滚柱；461-深沟球轴承；462-支撑件；51-二级丝杠；52-定位滚注二；53-二级推杆；531-二级导向键；54-二级套筒；541-支撑导向块；55-二级丝杠支撑组件；56-二级行星滚柱；61-三级套筒；611-斜穿孔；62-伸出导向滑轮；63-伸出绳；64-钢丝绳拉紧装置；65-伸出支撑滑轮；66-缩回支撑滑轮；67-缩回导向滑轮；68-缩回绳；70-连接鱼耳。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，如图1所示，为本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸的结构示意图，该电动缸包含：电动机10、减速器20、齿轮箱总成、一级伸缩缸总成和二级伸缩缸总成。其中，电动机10上设有：电源插头和旋变连接插头，该旋变连接插头与控制单元连接(如与起重机控制单元通过数据传输线连接)，用于输出位置反馈信号给控制单元。减速器20(可采用行星减速器，结构小巧、紧凑)的一端与电动机10的输出端转动连接，用于降低电动机10的转速。齿轮箱总成包含：齿轮箱31和传动齿轮组32，该齿轮箱31与一级伸缩缸总成相对的一端固定有：主轴承座314，该主轴承座314与齿轮箱体1制成一体，以缩小体积并提高结构的刚性和强度。该传动齿轮组32转动设置在齿轮箱31内，传动齿轮组32与减速器20的另一端固定连接。电动机10通过传动齿轮组32传动给一级伸缩缸总成。
一级伸缩缸总成包含：一级丝杠41、缸筒42、一级螺母43、一级推杆44、定位滚注一47和一级行星滚柱二48。其中，该一级丝杠41首端穿设过传动齿轮组32和主轴承座314，与传动齿轮组32固定连接，且定位滚注一47转动设置在一级丝杠41首端外壁和主轴承座314内壁之间，其末端设有：一级导向键411；该一级螺母43和一级推杆44套置在一级丝杠41上，一级推杆44与一级螺母43固定连接；该一级行星滚柱48设置在该一级螺母43内壁和一级丝杠41外壁之间，其与一级丝杠41外壁螺纹连接，与一级螺母43内壁转动连接；该缸筒42套置在一级推杆44上，可相对一级推杆44外壁滑动，且与齿轮箱31固定连接。
更加具体地，一级丝杠41首端依次穿设过主轴承座314和传动齿轮组32。缸筒42首端与主轴承座314和齿轮箱31固定连接(可通过螺栓)。在缸筒42和主轴承座314之间可以通过缸筒过渡件连接，通过螺栓将缸筒过渡件、齿轮箱31、主轴承座314和缸筒42固定在一起，缸筒42末端通过螺栓与缸盖固定。在一级丝杠41外壁和主轴承座314内壁之间，以及一级螺母43内壁和一级丝杠41外壁之间均设有：保持架412，该定位滚注一47和一级行星滚柱48转动设置在保持架412内以限位。定位滚注一47包含：外壳体、内壳体，以及若干滚柱，其中内壳体设置在外壳体内，且其轴向均匀设有若干滚柱，该滚柱的两端转动设置在保持架412上，在外壳体内壁、内壳体和滚柱的外壁上均设有若干平行的圆形槽，滚柱的圆形槽与外壳体和内壳体的圆形槽相适配，以起到支撑和转动的作用，在轴向上不产生位移，一方面定位，另一方面还定减少摩擦。一级行星滚柱48包含：行星外壳体、行星内壳体，以及若干行星滚柱，其中行星内壳体设置在行星外壳体内，且其轴向均匀设有若干行星滚柱，该行星滚柱的两端转动设置在保持架412上，在行星外壳体内壁、行星内壳体外壁和内壁，以及行星滚柱的外壁上均设有螺纹，行星滚柱的螺纹与行星外壳体和行星内壳体外壁的螺纹相适配，以起到支撑、转动和轴向移动的作用。
进一步地，一级伸缩缸总成还包含：一级套筒45，其套置在缸筒42外壁上，可相对缸筒42外壁滑动。
二级伸缩缸总成包含：二级丝杠51、二级推杆53、二级丝杠支撑组件55、定位滚注二52和二级行星滚柱56。其中，该二级丝杠51和二级推杆53均处于一级推杆44内侧，该二级丝杠51套置在一级丝杠41上，该二级推杆53套置在二级丝杠51上且可相对一级推杆44内壁滑动；该定位滚注二52转动设置在二级丝杠51内壁和一级螺母43外壁之间；该二级行星滚柱56设置在二级推杆53内壁和二级丝杠51外壁之间，与二级丝杠51外壁螺纹连接，与二级推杆53内壁转动连接；该二级丝杠支撑组件55设置在二级丝杠51末端和二级推杆53之间，可沿二级推杆53内壁滑动，用于支撑二级推杆53并相对二级丝杠51转动。
更加具体地，二级丝杠51为空心圆柱形，在一级螺母43外壁和二级丝杠51内壁之间，以及二级丝杠51外壁和二级推杆53内壁之间均设有保持架412，在二级丝杠51和二级推杆53首端内壁均可设有凹槽以安装保持架412，定位滚注二52和二级行星滚柱56均安装在保持架412内以限位。定位滚注二52结构同定位滚注一47，二级行星滚柱56结构同一级行星滚柱48。
本发明的定位滚注一47、一级行星滚柱48、定位滚注二52和二级行星滚柱56承载力大，避免了采用轴承连接时向心轴承轴向承载力不够的问题，实现了级间的连接和转动。
进一步地，二级伸缩缸总成还包含：二级套筒54，其套置在一级套筒45外壁上，可相对一级套筒45外壁滑动，其末端端面与二级推杆53固定。
进一步地，如图2所示，为本发明的齿轮箱和传动齿轮组的结构示意图，传动齿轮组32包含：依次啮合连接的主动齿轮321、中间齿轮322、被动齿轮323，且均转动设置在齿轮箱31内壁上。其中，被动齿轮323套置并固定在一级丝杠41首端；主轴承座314与被动齿轮323相对应。
进一步地，齿轮箱31包含：齿轮箱体311、齿轮箱盖312和密封盖313；其中，主动齿轮321、中间齿轮322、被动齿轮323转动设置在齿轮箱体311内壁上，该齿轮箱体311一端固定减速器20，另一端盖合并固定齿轮箱盖312；密封盖313固定在齿轮箱盖312上，以将齿轮箱体311的端口密封，起到密封防尘的作用。
进一步地，齿轮箱体311设有：主动齿轮安装槽、中间齿轮安装槽和被动齿轮安装槽，分别用于安装主动齿轮321、中间齿轮322和被动齿轮323，且主动齿轮安装槽和中间齿轮安装槽的内壁均固定有：角接触轴承。
更加具体地，主动齿轮321通过键套在减速器20输出轴上以固定，其为圆柱直齿轮(也可采用圆柱斜齿轮，能够提高齿轮啮合的重合度使齿轮传动平稳，降低噪音)，其两侧轮毂上安装上述角接触轴承，角接触轴承对称安装(轴向和径向上均对称安装)，开口向内。轴承外圈卡抵在齿轮箱上的圆槽内，用来给主动齿轮提供径向支撑的同时，还能承受一定的轴向力。
更加具体地，中间齿轮322和主动齿轮321的形状相同，安装方式也基本相同，区别在于中间齿轮内无轴，通过其两侧轮毂支撑在箱体内，轮毂起到中间轴的作用，以便简化结构、减轻重量，其轮毂上与主动齿轮321的轮毂类似，安装角接触轴承，角接触轴承的安装方式和作用与上述角接触轴承相同。
更加具体地，角接触轴承的内圈均用轴承内圈压盖通过螺钉固定在主动齿轮321的轮毂上，外圈用轴承外圈压盖通过螺钉固定在齿轮箱盖312上，轴承外圈压盖处于轴承内圈压盖外侧，密封盖313处于轴承外圈压盖外侧，通过密封盖313对轴承起到密封防尘的作用。
更加具体地，被动齿轮323通过平键套置在一级丝杠41的首端，可通过固定螺母固定，该固定螺母可以起到锁紧的作用。通过改变主动齿轮一级丝杠41、被动齿轮323间的齿数比，可以进一步实现减速，从而提高输出扭矩。
进一步地，如图3所示，为本发明图1中A处的局部放大图，在齿轮箱31上与一级螺母43对应的端面，以及在二级丝杠51上与二级推杆53对应的端面均固定有：缓冲胶垫315。更加具体地，该缓冲胶垫315可以通过螺栓固定在主轴承座的压盖的外侧端面，缓冲胶垫315用来缓和一级螺母43和二级丝杠51在收缩回到原始位置时产生的冲击。
进一步地，缸筒42和一级推杆44的内壁均设有：导向槽442。一级推杆44外壁上径向对称设有：约束导向键441，该约束导向键441可沿缸筒42内壁的导向槽442滑动；二级推杆53首端外壁上径向对称设有：二级导向键531，该二级导向键531可沿一级推杆44内壁的导向槽442滑动。
进一步地，如图5所示，为本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸的另一结构示意图，如图6所示，为本发明的三级伸缩缸总成的的结构示意图，该电动缸还包含：三级伸缩缸总成，其包含：三级套筒61、伸出导向滑轮62、伸出绳63、钢丝绳拉紧装置64、伸出支撑滑轮65、缩回支撑滑轮66、缩回导向滑轮67和缩回绳68，其中，该三级套筒61套置在二级套筒54外壁上，可沿二级套筒54外壁滑动，其顶部固定伸出导向滑轮62，其顶部和底部外壁上均固定钢丝绳拉紧装置64；该伸出支撑滑轮65固定在二级推杆53的末端；该伸出绳63的起始端连接在一级套筒45末端端面所在位置处，依次绕置于伸出支撑滑轮65和伸出导向滑轮62，其终止端连接在三级套筒61顶部的钢丝绳拉紧装置64上；该缩回支撑滑轮66固定在一级套筒45末端；该缩回导向滑轮67固定在二级套筒54首端；该缩回绳68的起始端连接在三级套筒61底部的钢丝绳拉紧装置64上，依次绕置于缩回导向滑轮67和缩回支撑滑轮66上，其终止端连接在一级套筒45末端端面所在位置处。
更加具体地，二级套筒54末端端面为封闭的，其端面上开有一个通孔，用于伸出绳17通过。钢丝绳固定锚和缩回钢丝绳固定锚固定在二级丝杠支撑组件55上，钢丝绳固定锚用于固定伸出绳17的终止端，缩回钢丝绳固定锚用于固定缩回绳的起始端。
更加具体地，一级套筒45可以为中空的长方体，通过外圆内方的支撑导向块541套在缸筒42的外面，其末端端面通过螺栓与一级推杆44的末端固定，其起到伸缩臂和保护套的作用。二级套筒54为中空的长方体，也通过外圆内方的支撑导向块541套在一级套筒45外壁上，起到伸缩臂和保护套的作用。三级套筒61为中空的四方筒，也通过外圆内方的支撑导向块541套装在二级套筒54上。一、二、三级套筒均采用中空的长方体，起到增加伸缩臂的强度、刚度和密封、防尘等作用。
进一步地，一级套筒45、二级套筒54和三级套筒61首端内壁上均径向对称设有：支撑导向块541；三级套筒61首端底部壁上设有：斜穿孔611；在与被动齿轮323相对应的位置处，齿轮箱体311的另一端，以及三级套筒61末端端面均固定有：连接鱼耳70或连接法兰。该70或连接法兰与齿轮箱体311及三级套筒61制成一体，以缩小体积并提高结构的刚性和强度。
伸出绳63的起始端连接在一级套筒45末端，绕置于伸出支撑滑轮65，沿三级套筒61顶部内壁伸至伸出导向滑轮62，并绕置在伸出导向滑轮62上，终止端连接在三级套筒61顶部的钢丝绳拉紧装置64上。缩回绳68的起始端连接在三级套筒61底部的钢丝绳拉紧装置64上，经斜穿孔伸至缩回导向滑轮67，绕置在缩回导向滑轮67上，沿二级套筒54底部内壁伸至缩回支撑滑轮66上，终止端连接在一级套筒45末端。
进一步地，一级丝杠41的末端外部和二级丝杠51内壁之间径向对称设有：一级丝杠支撑组件46，如图4所示，为本发明图1中B处的局部放大图，该一级丝杠支撑组件46和二级丝杠支撑组件55均包含：深沟球轴承461和支撑件462。一级丝杠支撑组件46和二级丝杠支撑组件55在伸缩时起导向作用，以及增加整体的径向刚度。
在一级丝杠41和二级丝杠51之间，支撑件462滑动设置在二级丝杠51内壁上，该深沟球轴承461设置在支撑件462和一级丝杠41外壁之间。在二级丝杠51和二级推杆53之间，支撑件462滑动设置在二级推杆53内壁上，该深沟球轴承461设置在支撑件462和二级丝杠51外壁之间。
本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸的工作原理，具体如下：
本发明的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸为多层同心嵌套式结构，多层中心轴均处于同一位置，从横截面上看，由内层到外层分为8层，依次是：一级丝杠41(第1层)、一级螺母43和二级丝杠51(第2层)、二级螺母和二级推杆53(第3层)、一级推杆44(第4层)、缸筒42(第5层)、一级套筒45(第6层)、二级套筒54(第7层)、三级套筒61(第8层)。除一级丝杠41为实心圆柱形，其它均为空心。
电动机10(可以选用伺服电动机)的旋转动力传递至第1层的一级丝杠41，一级丝杠41通过一级螺母43带动一级推杆44轴向伸出(通过一级导向键411实现将旋转运动转变为轴向直线伸缩运动)，以及二级丝杠51在一级螺母43和一级推杆44之间转动。
电动机10(可以选用伺服电动机)的旋转动力传递至第1层的一级丝杠41，一级丝杠41通过一级行星滚柱48带动二级丝杠51轴向伸出和周向旋转，以及一级螺母43和一级推杆44轴向伸出(通过一级导向键411实现将旋转运动转变为轴向直线伸缩运动)，一级推杆44带动与其固定连接的一级套筒45一起轴向伸出。
同时，二级丝杠51周向旋转带动二级行星滚柱56旋转，在二级行星滚柱56的带动下二级螺母轴向伸出，与二级螺母固定的二级推杆53也同时轴向伸出(二级导向键531实现将旋转运动转变为轴向直线伸缩运动)，二级推杆53带动与其固定连接的二级套筒54一起轴向伸出。
在二级推杆53轴向伸出时，固定在其末端的伸出支撑滑轮65也随之伸出，从而使伸出绳63的起始端呈现拉动伸出绳63，在三级套筒61首端的伸出绳63拉动三级套筒61伸出。
同时，在一级套筒45伸出时，固定在其末端的缩回支撑滑轮66也随之伸出，从而使缩回绳68的起始端呈现拉动缩回绳68，对三级套筒61首端底部的缩回导向滑轮67起到推动作用，同时由于三级套筒61伸出，缩回绳68的起始端也会起到拉动作用，从而协同实现三级套筒61伸出。
通过上述运作，实现了同步向外伸出，运动响应的速度更快。
在同时伸缩时，一、二、三级套筒与缸筒(在工作中始终静止不动)始终将整个伸缩缸内部包裹，起到对内部螺纹密封、防尘、防氧化的作用，延长使用寿命。
在收回时，工作过程与伸出时相反，在此不做赘述。
尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。
Claims (10)
1.一种基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，该电动缸包含：
电动机(10)，其上设有：电源插头和旋变连接插头，该旋变连接插头与控制单元连接，用于输出位置反馈信号给控制单元；
减速器(20)，其一端与所述电动机(10)的输出端转动连接，用于降低所述电动机(10)的转速；
齿轮箱总成，其包含：齿轮箱(31)和传动齿轮组(32)，该齿轮箱(31)与一级伸缩缸总成相对的一端固定有：主轴承座(314)，该传动齿轮组(32)转动设置在所述的齿轮箱(31)内，传动齿轮组(32)与所述减速器(20)的另一端固定连接；
一级伸缩缸总成，其包含：一级丝杠(41)、缸筒(42)、一级螺母(43)、一级推杆(44)、定位滚注一(47)和一级行星滚柱(48)；其中，该一级丝杠(41)首端穿设过所述的传动齿轮组(32)和主轴承座(314)，与传动齿轮组(32)固定连接，且定位滚注一(47)转动设置在一级丝杠(41)首端外壁和主轴承座(314)内壁之间，其末端设有：一级导向键(411)；该一级螺母(43)和一级推杆(44)套置在一级丝杠(41)上，一级推杆(44)与一级螺母(43)固定连接；该一级行星滚柱(48)设置在该一级螺母(43)内壁和一级丝杠(41)外壁之间，其与一级丝杠(41)外壁螺纹连接，与一级螺母(43)内壁转动连接；该缸筒(42)套置在一级推杆(44)上，可相对一级推杆(44)外壁滑动，且与齿轮箱(31)固定连接；以及
二级伸缩缸总成，其包含：二级丝杠(51)、二级推杆(53)、二级丝杠支撑组件(55)、定位滚注二(52)和二级行星滚柱(56)；其中，该二级丝杠(51)和二级推杆(53)均处于一级推杆(44)内侧，该二级丝杠(51)套置在一级丝杠(41)上，该二级推杆(53)套置在二级丝杠(51)上且可相对一级推杆(44)内壁滑动；该定位滚注二(52)转动设置在二级丝杠(51)内壁和一级螺母(43)外壁之间；该二级行星滚柱(56)设置在二级推杆(53)内壁和二级丝杠(51)外壁之间，与二级丝杠(51)外壁螺纹连接，与二级推杆(53)内壁转动连接；该二级丝杠支撑组件(55)设置在二级丝杠(51)末端和二级推杆(53)之间，可沿二级推杆(53)内壁滑动，用于支撑二级推杆(53)并相对二级丝杠(51)转动。
2.根据权利要求1所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述的一级丝杠(41)首端外壁和主轴承座(314)内壁之间，一级螺母(43)内壁和一级丝杠(41)外壁之间，二级丝杠(51)内壁和一级螺母(43)外壁之间，二级推杆(53)内壁和二级丝杠(51)外壁之间均设有：保持架(412)；
所述定位滚注一(47)和定位滚注二(52)包含：外壳体、内壳体和若干滚柱；其中，该内壳体设置在外壳体内，且其轴向均匀设有若干滚柱，该滚柱的两端转动设置在保持架(412)上，在外壳体内壁，以及内壳体和滚柱的外壁上均设有若干平行的圆形槽，该滚柱的圆形槽与外壳体和内壳体的圆形槽相适配；
所述一级行星滚柱(48)和二级行星滚柱(56)包含：行星外壳体、行星内壳体和若干行星滚柱；其中，该行星内壳体设置在行星外壳体内，且其轴向均匀设有若干行星滚柱，该行星滚柱的两端转动设置在保持架(412)上，在行星外壳体内壁、行星内壳体外壁和内壁，以及行星滚柱的外壁上均设有螺纹，行星滚柱的螺纹与行星外壳体和行星内壳体外壁的螺纹相适配。
3.根据权利要求1所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述的传动齿轮组(32)包含：依次啮合连接的主动齿轮(321)、中间齿轮(322)、被动齿轮(323)，且均转动设置在所述齿轮箱(31)内壁上；其中，所述被动齿轮(323)套置并固定在所述一级丝杠(41)首端；所述主轴承座(314)与被动齿轮(323)相对应；
所述的齿轮箱(31)包含：齿轮箱体(311)、齿轮箱盖(312)和密封盖(313)；其中，所述主动齿轮(321)、中间齿轮(322)、被动齿轮(323)转动设置在所述齿轮箱体(311)内壁上，该齿轮箱体(311)一端固定所述的减速器(20)，另一端盖合并固定所述的齿轮箱盖(312)；所述密封盖(313)固定在所述齿轮箱盖(312)上。
4.根据权利要求3所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述的齿轮箱体(311)设有：主动齿轮安装槽、中间齿轮安装槽和被动齿轮安装槽，分别用于安装主动齿轮(321)、中间齿轮(322)和被动齿轮(323)，且主动齿轮安装槽和中间齿轮安装槽的内壁均固定有：角接触轴承。
5.根据权利要求1所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，在所述齿轮箱(31)上与所述一级螺母(43)对应的端面，以及在所述二级丝杠(51)上与所述二级推杆(53)对应的端面均固定有：缓冲胶垫(315)。
6.根据权利要求1所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述缸筒(42)和一级推杆(44)的内壁均设有：导向槽(442)；所述一级推杆(44)外壁上径向对称设有：约束导向键(441)，该约束导向键(441)可沿缸筒(42)内壁的导向槽(442)滑动；
所述二级推杆(53)首端外壁上径向对称设有：二级导向键(531)，该二级导向键(531)可沿一级推杆(44)内壁的导向槽(442)滑动。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述一级伸缩缸总成还包含：一级套筒(45)，其套置在所述缸筒(42)外壁上，可相对缸筒(42)外壁滑动；
所述二级伸缩缸总成还包含：二级套筒(54)，其套置在所述一级套筒(45)外壁上，可相对一级套筒(45)外壁滑动，其末端端面与二级推杆(53)固定。
8.根据权利要求7所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，该电动缸还包含：三级伸缩缸总成，其包含：三级套筒(61)、伸出导向滑轮(62)、伸出绳(63)、钢丝绳拉紧装置(64)、伸出支撑滑轮(65)、缩回支撑滑轮(66)、缩回导向滑轮(67)和缩回绳(68)，其中，该三级套筒(61)套置在二级套筒(54)外壁上，可沿二级套筒(54)外壁滑动，其顶部固定伸出导向滑轮(62)，其顶部和底部外壁上均固定钢丝绳拉紧装置(64)；该伸出支撑滑轮(65)固定在二级推杆(53)的末端；该伸出绳(63)的起始端连接在一级套筒(45)末端端面所在位置处，依次绕置于伸出支撑滑轮(65)和伸出导向滑轮(62)，其终止端连接在三级套筒(61)顶部的钢丝绳拉紧装置(64)上；该缩回支撑滑轮(66)固定在一级套筒(45)末端；该缩回导向滑轮(67)固定在二级套筒(54)首端；该缩回绳(68)的起始端连接在三级套筒(61)底部的钢丝绳拉紧装置(64)上，依次绕置于缩回导向滑轮(67)和缩回支撑滑轮(66)上，其终止端连接在一级套筒(45)末端端面所在位置处。
9.根据权利要求8所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述一级套筒(45)、二级套筒(54)和三级套筒(61)首端内壁上均径向对称设有：支撑导向块(541)；所述三级套筒(61)首端底部壁上设有：斜穿孔(611)；在与所述被动齿轮(323)相对应的位置处，所述齿轮箱体(311)的另一端，以及三级套筒(61)末端端面均固定有：连接鱼耳(70)或连接法兰；
所述伸出绳(63)的起始端连接在一级套筒(45)末端，绕置于伸出支撑滑轮(65)，沿三级套筒(61)顶部内壁伸至伸出导向滑轮(62)，并绕置在伸出导向滑轮(62)上，终止端连接在三级套筒(61)顶部的钢丝绳拉紧装置(64)上；
所述缩回绳(68)的起始端连接在三级套筒(61)底部的钢丝绳拉紧装置(64)上，经斜穿孔伸至缩回导向滑轮(67)，绕置在缩回导向滑轮(67)上，沿二级套筒(54)底部内壁伸至缩回支撑滑轮(66)上，终止端连接在一级套筒(45)末端。
10.根据权利要求8所述的基于行星传动级间转换的重载多级电动缸，其特征在于，所述一级丝杠(41)的末端外部和二级丝杠(51)内壁之间径向对称设有：一级丝杠支撑组件(46)，该一级丝杠支撑组件(46)和二级丝杠支撑组件(55)均包含：深沟球轴承(461)和支撑件(462)；
在所述一级丝杠(41)和二级丝杠(51)之间，所述支撑件(462)滑动设置在二级丝杠(51)内壁上，该深沟球轴承(461)设置在支撑件(462)和一级丝杠(41)外壁之间；
在所述二级丝杠(51)和二级推杆(53)之间，所述支撑件(462)滑动设置在二级推杆(53)内壁上，该深沟球轴承(461)设置在支撑件(462)和二级丝杠(51)外壁之间。
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