CN110778567A - 液压缸行程末端缓冲制动方法 - Google Patents

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张振华
陈亮
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Abstract

本发明涉及一种液压缸行程末端缓冲制动方法，属于液压缸控制技术领域。本发明利用一种机械式结构对液压缸行程末端进行缓冲制动，为液压缸行程末端缓冲提供了一种新的思路，通过压缩缓冲弹簧对液压缸行程末端进行缓冲，可以使液压缸在行程末端得到有效缓冲，极大地减小了冲击振动对液压缸产生的损害，缓冲效果良好、使用可靠。

Description

液压缸行程末端缓冲制动方法
技术领域
本发明属于液压缸控制技术领域，具体涉及一种液压缸行程末端缓冲制动方法。
背景技术
液压传动技术具有输出功率大、重量轻、体积小、结构紧凑、响应速度快、能无级调速、易于实现自动化控制等优点，已成为农业、工业、国防和科学技术现代化进程中不可取代的一项非常重要的基础技术。随着液压传动技术的高速发展，液压传动与控制技术正向着速度更快的方向发展。液压缸作为液压系统中的重压执行元件，在高速运动时，在行程的末端如果没有有效的缓冲措施会使液压系统工作不稳定，对液压缸的端盖产生冲击振动甚至损坏液压缸内的相关液压元器件，影响液压元件的使用寿命，有时使相关紧固件松动。因此液压缸的缓冲问题摆在了日益突出的位置。
目前缓冲的方法基本有两种，一种是液压缸外部控制，是在控制液压缸的回路上安装节流阀或其他形式的流量控制装置，对液压缸活塞杆进行末端缓冲，一般结构较为复杂；另一种是液压缸内部控制，是在液压缸内部安装缓冲装置来实现液压缸活塞杆的末端缓冲。液压缸内部缓冲一般利用与活塞相连的缓冲柱塞和与缸体相连的缓冲孔之间的间隙，油液流过时产生阻力以达到缓冲效果。此种节流孔形式对液压缸进行制动，虽然对液压缸制动效果明显，但是由于油液的过流面积产生突变，会使液压缸的在高速运行的状态下速度产生突变，从而使液压缸所推动的负载惯性力过大，在负载过高的情况下甚至使液压缸在运行过程中产生抖动的危险。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何使液压缸在行程末端得到有效缓冲，减小冲击振动对液压缸产生的损害。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种液压缸行程末端缓冲制动方法，该方法基于一种机械式液压缸制动装置的设计实现，该装置包括：缸底1、第一缓冲弹簧2、第一套筒3、活塞4、卡环5、活塞杆6、第二套筒7、第二缓冲弹簧8、导向套9、导套压盖10、第一弹簧挡圈12、活塞螺母13、缸筒16、第二弹簧挡圈17；
所述缸底1与缸筒16连接；缸底1的油腔内开有第一套筒3的安装槽，缸底1的油腔内壁边缘位置设有第一弹簧挡圈12，活塞杆6在制动减速过程中，第一套筒3可在缸底1内滑动并由第一弹簧挡圈12进行轴向限位，且第一套筒3与缸底1之间形成的腔内装有第一缓冲弹簧2从而使该腔成为弹簧腔，缓冲弹簧2一端固定在缸底1上，另一端接触第一套筒3，所述套筒3上开有油口进而使弹簧腔与液压缸无杆腔的油液连通；
所述活塞杆6一端套入第一套筒3中，另一端套入第二套筒7中，活塞4套在活塞杆6上位于第一套筒3内侧的位置，活塞杆6与活塞4连接部外缘加工有阶梯轴以对活塞4进行限位；活塞螺母13套在活塞杆6上、位于第一套筒3与活塞4之间的空间；
所述导向套9位于缸筒16内，且由导套压盖10进行轴向及径向双向限位，导套压盖10与缸筒16连接，导向套9内开有第二套筒7的安装槽，第二套筒7安装于导向套9内之后与导向套9之间形成空腔，该空腔内装有第二缓冲弹簧8，第二弹簧8一端与导向套9槽底接触，另一端与第二套筒7接触，导向套9的槽边缘设有第二弹簧挡圈17，使得第二弹簧挡圈17对第二套筒7进行轴向限位，导向套9套在活塞杆6上第二套筒7外侧的位置；
所述活塞4内侧开有环形槽，活塞杆6上靠近活塞4内侧的位置开有卡槽，具有径向凸缘和轴向凸缘的卡环5套在活塞杆6上，且卡环5的径向凸缘位于活塞杆6上的所述卡槽内，卡环5的轴向凸缘位于活塞4的所述环形槽内；
该方法包括以下步骤：液压缸工作时，无杆腔通入液压油，在油压下活塞杆6开始以一定速度伸出，当活塞杆6伸出到液压缸的行程末端时，卡环5率先与第二套筒7接触，进而第二套筒7开始压缩第二缓冲弹簧8，第二缓冲弹簧8在压缩过程中活塞杆6的伸出速度逐渐减小，最终第二套筒7与导向套9内槽底接触时，活塞杆6停止运动，由于第二缓冲弹簧8的缓冲作用；当有杆腔充入压力油，活塞杆6在油压的作用下开始以一定速度缩回，此时第二套筒7在第二缓冲弹簧8的作用下开始向左滑动，最终由导向套9内的第二弹簧挡圈17对其进行轴向限位，当活塞杆6上的活塞螺母13与第一套筒3接触时，活塞杆6开始减速，第一缓冲弹簧2开始压缩，最终第一套筒3与缸底1内的油腔底面接触时活塞杆6停止运动，第二缓冲弹簧2在活塞杆6缩回的过程中缓慢压缩，减小液压缸在行程末端对缸底1产生的冲击力。
优选地，所述缸底1与缸筒16焊接在一起。
优选地，所述导向套9上与活塞杆6外缘接触的部位装有防尘圈11。
优选地，所述活塞4外缘与缸筒16接触的部位开有密封圈安装槽，在所述密封圈安装槽内安装有密封圈14。
优选地，所述活塞4外缘与缸筒16接触的部位开有导向带安装槽，在所述导向带安装槽内安装有导向带15。
优选地，所述活塞4位于活塞螺母13与卡环5之间。
优选地，所述活塞4与活塞杆6通过螺纹连接。
优选地，所述活塞螺母13与活塞杆6通过螺纹进行连接。
优选地，所述导套压盖10与缸筒16通过螺纹进行连接。
(三)有益效果
本发明利用一种机械式结构对液压缸行程末端进行缓冲制动，为液压缸行程末端缓冲提供了一种新的思路，通过压缩缓冲弹簧对液压缸行程末端进行缓冲，可以使液压缸在行程末端得到有效缓冲，极大地减小了冲击振动对液压缸产生的损害，缓冲效果良好、使用可靠。
附图说明
图1为本发明的一种液压缸行程末端缓冲制动方法中设计的一种机械式液压缸制动装置剖视图。
其中：1、缸底，2、第一缓冲弹簧，3、第一套筒，4、活塞，5、卡环，6、活塞杆，7、第二套筒，8、第二缓冲弹簧，9、导向套，10、导套压盖，11、防尘圈，12、第一弹簧挡圈，13、活塞螺母，14、密封圈，15、导向带，16、缸筒，17、第二弹簧挡圈。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
本发明提供了一种结构简单紧凑、加工容易、成本低、缓冲效果良好、使用可靠的液压缸用机械式缓冲结构，该方案利用一种机械式结构对液压缸行程末端进行缓冲制动，为液压缸行程末端缓冲提供了一种新的思路。
如图1所示，本发明提供的一种液压缸行程末端缓冲制动方法，其基于一种机械式液压缸制动装置的设计实现，该装置包括：缸底1、第一缓冲弹簧2、第一套筒3、活塞4、卡环5、活塞杆6、第二套筒7、第二缓冲弹簧8、导向套9、导套压盖10、防尘圈11、第一弹簧挡圈12、活塞螺母13、密封圈14、导向带15、缸筒16、第二弹簧挡圈17；
缸底1与缸筒16焊接在一起；缸底1的油腔内开有第一套筒3的安装槽，缸底1的油腔内壁边缘位置设有第一弹簧挡圈12，活塞杆6在制动减速过程中，第一套筒3可在缸底1内滑动并由第一弹簧挡圈12进行轴向限位，且第一套筒3与缸底1之间形成的腔内装有第一缓冲弹簧2从而使该腔成为弹簧腔，缓冲弹簧2一端固定在缸底1上，另一端接触第一套筒3，其中套筒3上开有油口进而使弹簧腔与液压缸无杆腔的油液连通；
所述活塞杆6一端套入第一套筒3中，另一端套入第二套筒7中，活塞4套在活塞杆6上位于第一套筒3内侧的位置，且活塞4与活塞杆6通过螺纹连接，活塞杆6与活塞4连接部外缘加工有阶梯轴以对活塞4进行限位；活塞螺母13套在活塞杆6上、位于第一套筒3与活塞4之间的空间，且与活塞杆6通过螺纹进行连接，从而实现活塞螺母13对活塞4进行锁紧，活塞4外缘与缸筒16接触的部位开有密封圈安装槽、导向带安装槽，在密封圈安装槽、导向带安装槽内分别安装有密封圈14、导向带15；
所述导向套9位于缸筒16内，且由导套压盖10进行轴向及径向双向限位，导套压盖10与缸筒16通过螺纹进行联结，导向套9内开有第二套筒7的安装槽，第二套筒7安装于导向套9内之后与导向套9之间形成空腔，该空腔内装有第二缓冲弹簧8，第二弹簧8一端与导向套9槽底接触，另一端与第二套筒7接触，导向套9的槽边缘(第二套筒7外侧)设有第二弹簧挡圈17，使得第二弹簧挡圈17对第二套筒7进行轴向限位，导向套9套在活塞杆6上第二套筒7外侧的位置，且导向套9上与活塞杆6外缘接触的部位装有防尘圈11；
所述活塞4内侧开有环形槽，活塞杆6上靠近活塞4内侧的位置开有卡槽，具有径向凸缘和轴向凸缘的卡环5套在活塞杆6上，且卡环5的径向凸缘位于活塞杆6上的所述卡槽内，卡环5的轴向凸缘位于活塞4的所述环形槽内，从而实现一次性对卡环5的径向与轴向运动进行限位，活塞4位于活塞螺母13与卡环5之间。
基于上述缓冲装置实现的液压缸行程末端缓冲制动方法包括以下步骤：
液压缸工作时，无杆腔通入液压油，在油压下活塞杆6开始以一定速度伸出，当活塞杆6伸出到液压缸的行程末端时，卡环5率先与第二套筒7接触，进而第二套筒7开始压缩第二缓冲弹簧8，第二缓冲弹簧8在压缩过程中活塞杆6的伸出速度逐渐减小，最终第二套筒7与导向套9内槽底(槽的右端面)接触时，活塞杆6停止运动，由于第二缓冲弹簧8的缓冲作用，此时第二套筒7对导向套9的冲击力可以忽略不计，上述运动过程中，第一弹簧挡圈12在第一缓冲弹簧2伸出时对第一套筒3起轴向限位作用，防止第一套筒3脱落；当有杆腔充入压力油，活塞杆6在油压的作用下开始以一定速度缩回，此时第二套筒7在第二缓冲弹簧8的作用下开始向左滑动，最终由导向套9内的第二弹簧挡圈17对其进行轴向限位，当活塞杆6上的活塞螺母13与第一套筒3接触时，活塞杆6开始减速，第一缓冲弹簧2开始压缩，最终第一套筒3与缸底1内的油腔底面(左端面)接触时活塞杆6停止运动，第二缓冲弹簧2在活塞杆6缩回的过程中缓慢压缩，极大地减小了液压缸在行程末端对缸底1产生的冲击力。在上述液压缸整个运动过程中，卡环5的径向与轴向运动都被限位，从而防止脱落。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种液压缸行程末端缓冲制动方法，其特征在于，该方法基于一种机械式液压缸制动装置的设计实现，该装置包括：缸底(1)、第一缓冲弹簧(2)、第一套筒(3)、活塞(4)、卡环(5)、活塞杆(6)、第二套筒(7)、第二缓冲弹簧(8)、导向套(9)、导套压盖(10)、第一弹簧挡圈(12)、活塞螺母(13、缸筒(16、第二弹簧挡圈(17；
所述缸底(1)与缸筒(16)连接；缸底(1)的油腔内开有第一套筒(3)的安装槽，缸底(1)的油腔内壁边缘位置设有第一弹簧挡圈(12)，活塞杆(6)在制动减速过程中，第一套筒(3)可在缸底(1)内滑动并由第一弹簧挡圈(12)进行轴向限位，且第一套筒(3)与缸底(1)之间形成的腔内装有第一缓冲弹簧(2)从而使该腔成为弹簧腔，缓冲弹簧(2)一端固定在缸底(1)上，另一端接触第一套筒(3)，所述套筒(3)上开有油口进而使弹簧腔与液压缸无杆腔的油液连通；
所述活塞杆(6)一端套入第一套筒(3)中，另一端套入第二套筒(7中，活塞(4)套在活塞杆(6)上位于第一套筒(3)内侧的位置，活塞杆(6)与活塞(4)连接部外缘加工有阶梯轴以对活塞(4进行限位；活塞螺母(13)套在活塞杆(6)上、位于第一套筒(3)与活塞(4)之间的空间；
所述导向套(9)位于缸筒(16)内，且由导套压盖(10)进行轴向及径向双向限位，导套压盖(10)与缸筒(16)连接，导向套(9)内开有第二套筒(7)的安装槽，第二套筒(7)安装于导向套(9)内之后与导向套(9)之间形成空腔，该空腔内装有第二缓冲弹簧(8)，第二弹簧(8)一端与导向套(9)槽底接触，另一端与第二套筒(7)接触，导向套(9)的槽边缘设有第二弹簧挡圈(17)，使得第二弹簧挡圈(17)对第二套筒(7)进行轴向限位，导向套(9)套在活塞杆(6)上第二套筒(7)外侧的位置；
所述活塞(4)内侧开有环形槽，活塞杆(6)上靠近活塞(4)内侧的位置开有卡槽，具有径向凸缘和轴向凸缘的卡环(5)套在活塞杆(6)上，且卡环(5)的径向凸缘位于活塞杆(6)上的所述卡槽内，卡环(5)的轴向凸缘位于活塞(4)的所述环形槽内；
该方法包括以下步骤：液压缸工作时，无杆腔通入液压油，在油压下活塞杆(6)开始以一定速度伸出，当活塞杆(6)伸出到液压缸的行程末端时，卡环(5)率先与第二套筒(7)接触，进而第二套筒(7)开始压缩第二缓冲弹簧(8)，第二缓冲弹簧(8)在压缩过程中活塞杆(6)的伸出速度逐渐减小，最终第二套筒(7)与导向套(9)内槽底接触时，活塞杆(6)停止运动，由于第二缓冲弹簧(8)的缓冲作用；当有杆腔充入压力油，活塞杆(6)在油压的作用下开始以一定速度缩回，此时第二套筒(7)在第二缓冲弹簧(8)的作用下开始向左滑动，最终由导向套(9)内的第二弹簧挡圈(17)对其进行轴向限位，当活塞杆(6)上的活塞螺母(13)与第一套筒(3)接触时，活塞杆(6)开始减速，第一缓冲弹簧(2)开始压缩，最终第一套筒(3)与缸底(1)内的油腔底面接触时活塞杆(6)停止运动，第二缓冲弹簧(2)在活塞杆(6)缩回的过程中缓慢压缩，减小液压缸在行程末端对缸底(1)产生的冲击力。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述缸底(1)与缸筒(16)焊接在一起。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述导向套(9)上与活塞杆(6)外缘接触的部位装有防尘圈(11)。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活塞(4)外缘与缸筒(16)接触的部位开有密封圈安装槽，在所述密封圈安装槽内安装有密封圈(14)。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活塞(4)外缘与缸筒(16)接触的部位开有导向带安装槽，在所述导向带安装槽内安装有导向带(15)。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活塞(4)位于活塞螺母(13)与卡环(5)之间。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述活塞(4)与活塞杆(6)通过螺纹连接。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，所述活塞螺母(13)与活塞杆(6)通过螺纹进行连接。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述导套压盖10)与缸筒(16)通过螺纹进行连接。
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