CN111102268A - 一种油缸 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液压油缸技术领域。本发明公开了一种油缸，包括壳体、活塞和活塞杆，所述壳体上设有活塞腔、P口和T口，所述活塞位于活塞腔中，所述活塞杆一端伸出到壳体外、一端滑动配合在活塞中，活塞可以带动活塞杆进行轴向同步移动，活塞移动至控制室的终端位置时，活塞杆可以相对于活塞进行轴向移动并且驱动活塞沿圆周方向转动，使活塞的两侧分别与高压油液形成交替连通。本发明的油缸可以自动进行往复运动，不仅结构简单、紧凑，制造成本低、集成度高，而且可以省去对换向阀的使用，无需电控，可长时间工作并且寿命长。

Description

一种油缸
技术领域
本发明属于油缸技术领域，具体涉及一种可以自动往复运动的油缸。
背景技术
液压缸是将液压能转变为机械能、做直线运动的液压执行元件。由于液压缸的结构简单、工作可靠，在各种机械的液压系统中得到广泛应用。其中，在自动切割机的切割片进给机构、一些自动送料装置和选矿机械等实际工作中，常常需要液压缸不停地做连续往复运动。
目前，传统液压缸若要实现往复运动,通过需要借助换向阀由外部的手动或电动等方式来控制。其中，手动方式不能满足高频长时间的工作要求，而电动方式会受到工况限制，尤其是有些设备在野外无电源环境中工作。同时，借助电磁换向阀和位移传感器的相配合，达到控制换向目的时，由接近开关控制传感器，这样不仅换向不稳定，可靠性差，而且换向装置的控制电路部分采用的是电路板控制，而线路板是非标件，制作加工比较困难，损坏后维修就非常困难，维护成本高。此外，现有的换向装置，如果长期持续通电，很容易损坏小器件，不能满足长期通电的要求，也在一定程度上影响到了生产效率。
发明内容
为了解决目前常规结构形式注浆泵存在的上述问题，本发明提出了一种全新结构形式的油缸。该油缸包括壳体、活塞和活塞杆；
所述壳体的内部设有活塞腔，所述壳体上设有与所述活塞腔连通的P口和T口；
所述活塞位于所述活塞腔中，并且将活塞腔分割为相互独立的第一控制室和第二控制室；P口和T口分别与所述第一控制室和所述第二控制室交替连通，当P口与所述第一控制室连通时，T口与所述第二控制室连通，当P口与所述第二控制室连通时，T口与所述第一控制室连通；
所述活塞杆一端滑动配合在活塞内，另一端伸出到壳体外，所述活塞可以带动所述活塞杆进行轴向同步移动，同时所述活塞杆还可以相对于所述活塞进行轴向移动，并在相对轴向移动的过程中驱动活塞沿圆周方向转动；所述活塞带动所述活塞杆在所述控制室内轴向移动至终端位置时，所述活塞杆相对于所述活塞进行轴向移动，并驱动活塞沿圆周方向转动以完成P口和T口与所述第一控制室和所述第二控制室的连通关系切换。
优选的，所述活塞杆沿轴向分为小端和大端，所述大端滑动配合在所述活塞内并将活塞内孔分割为第一控制腔和第二控制腔，第一控制腔的截面积小于第二控制腔的截面积，所述小端伸出到壳体外；所述活塞内设有螺旋槽，所述大端上设有伸入到所述螺旋槽内的凸柱，当所述活塞杆相对于所述活塞轴向移动时，通过凸柱与螺旋槽的配合驱动所述活塞沿圆周方向转动；
所述活塞的大端的外表面设有沿轴向开设的第一油槽和第二油槽，并且第一油槽和第二油槽沿圆周方向对称分布；所述第一油槽沿轴向与所述第一控制室保持连通，所述第二油槽沿轴向与所述第二控制室保持连通，并且所述第一油槽与P口连通时，所述第二油槽与T口连通，所述第一油槽与T口连通时，所述第二油槽与P口连通。
优选的，所述活塞上设有第一油路和第二油路，所述活塞杆上设有第三油路，所述壳体上设有第四油路；所述第一油路的一端与所述第二控制腔保持连通，另一端与T口选择连通；所述第二油路的一端与所述第二控制腔保持连通，另一端与P口选择连通；所述第一控制腔通过所述第三油路和第四油路与P口保持连通；
活塞移动至所述第一控制室的终端位置时，所述第二油路将P口与所述第二控制腔连通；所述活塞移动至所述第二控制室的终端位置时，所述第一油路将T口与所述第二控制腔连通。
优选的，所述壳体上设有第一辅助油孔和第二辅助油孔，所述活塞的外表面设有第一环形油槽和第二环形油槽；第一辅助油孔和第二辅助油孔沿轴向分布在P口的两侧，第一辅助油孔与P口连通，第二辅助油孔与T口连通；第一环形油槽和第二环形油槽分别位于所述活塞的两端，第一环形油槽与所述第一油路连通，第二环形油槽与所述第二油路连通；当所述活塞移动至第一控制室终端位置时，所述第二环形油槽与第一辅助油孔连通，形成P口与所述第二控制腔的连通；当所述活塞移动至第二控制室终端位置时，所述第一环形油槽与第二辅助油孔连通，形成T口与所述第二控制腔的连通。
进一步优选的，所述活塞上还设有第五油路，所述第五油路一端与第一控制室保持连通，另一端与第二控制腔保持连通，所述第五油路上设有阻尼孔。
进一步优选的，该油缸还设有导向杆；所述导向杆沿轴向固定在所述壳体内，所述活塞杆与所述导向杆通过轴向滑槽和平键进行轴向滑动连接。
优选的，所述壳体采用分体式结构，两端分别为可拆卸的左端盖和右端盖。
相较于现有结构形式的注浆泵，本发明的注浆泵具有以下有益技术效果：
1、在本发明中，通过在壳体上分别设置与液压泵连接的P口和与回油箱连接的T口，并且P口和T口与活塞两侧的控制室进行交替连通，从而借助液压力驱动活塞进行轴向往复移动，进而带动活塞杆进行往复移动。同时，利用P口处高压油液对移动至控制室终端位置处活塞杆相对于活塞进行的轴向移动，并驱动活塞旋转完成到高压油液对活塞的两侧交替施加液压作用力的切换，实现对活塞进行轴向往复交替移动的驱动。这样，简化了结构、提高了体积的紧凑性。
2、在本发明中，通过在活塞和活塞杆上分别设置相互关联的多个油路和多个环形槽，从而实现活塞杆与活塞之间相对移动过程中，完成对P口和T口与活塞两侧控制室交替连通的切换。进一步，通过在壳体和活塞杆上分别设置相互关联的油路和连通槽，从而实现P口处高压油液对活塞杆相对于活塞轴向移动的驱动，来实现活塞的旋转。这样，不仅省去了现有油缸往复运动控制中对换向阀的使用和控制要求，降低了成本和控制复杂度，而且通过在壳体、活塞杆和活塞上分别设置多个不同功能结构，从而提高了对零部件的使用率，减小了整个油缸的体积，减少了零部件使用量，实现了整个油缸的高集成度。
附图说明
图1为本实施例油缸中活塞向第二工作室方向移动至终端时的结构示意图；
图2为本实施例油缸中活塞位于第二控制室终端且活塞杆相对于活塞向第二工作室方向移动后的结构示意图；
图3为本实施例油缸中活塞向第一工作室方向移动至终端时的结构示意图；
图4为本实施例油缸中活塞位于第一控制室终端且活塞杆相对于活塞向第一工作室方向移动后的结构示意图；
图5为图2中A-A方向的剖面结构示意图；
图6为本实施例中活塞的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步详细介绍。
结合图2所示，本实施例油缸，包括壳体1、活塞2和活塞杆3。
壳体1为中空形结构，壳体1的内部设有活塞腔，壳体1上设有与所述活塞腔连通的P口和T口。
活塞2位于活塞腔中，并且将活塞腔分割为相互独立的第一控制室111和第二控制室112。其中，P口和T口分别与第一控制室111和第二控制室112交替连通。当P口与第一控制室111连通时，T口与第二控制室112连通，高压油液进入第一控制室111中，驱动活塞2向第二控制室112的方向进行轴向移动。当P口与第二控制室112连通时，T口与第一控制室111连通，高压油液进入第二控制室112中，驱动活塞2向第一控制室111的方向进行轴向移动。
活塞杆3一端滑动配合在活塞2内，另一端伸出到壳体1外，活塞2可以带动活塞杆3进行轴向同步移动，同时活塞杆3还可以相对于活塞进行轴向移动，并在相对轴向移动的过程中驱动活塞2沿圆周方向转动；活塞2带动活塞杆3在活塞腔内轴向移动至终端位置时，活塞杆3相对于活塞2进行轴向移动，并驱动活塞2沿圆周方向转动以完成P口和T口与第一控制室111和第二控制室113的连通关系切换，从而使活塞2在切换后再次由P口引入的高压油驱动作用下，携带活塞杆3进行反方向轴向移动。
结合图2所示，在本实施例中，通过将活塞杆5设计为台阶轴结构形式，沿轴向分为小端3b和大端3a，同时在活塞2的两端分别设置一个定位螺堵6。活塞杆3上的台阶段与活塞2形成滑动接触，并且两个定位螺堵6之间的轴向距离大于活塞杆5上台阶段的轴向长度。这样，借助定位螺堵对活塞杆的台阶段进行的轴向定位，就可以实现活塞携带活塞杆一起进行轴向移动，同时借助两个定位螺堵之间轴向距离与台阶段的轴向尺寸差就可以实现活塞杆相对于活塞的轴向移动。
结合图1-图6所示，在本实施例中，大端3a滑动配合在活塞2内并将活塞2内孔分割为第一控制腔2a和第二控制腔2b，第一控制腔2a的截面积小于第二控制腔2b的截面积，小端3b伸出到壳体1外；活塞2内设有螺旋槽27，大端3a上设有伸入到螺旋槽27内的凸柱32，当活塞杆3相对于活塞2轴向移动时，通过凸柱32与螺旋槽27的配合驱动活塞2沿圆周方向转动。活塞2的外表面设有沿轴向开设的第一油槽21和第二油槽22，并且第一油槽21和第二油槽22沿圆周方向对称分布；第一油槽21沿轴向与所述第一控制室111保持连通，所述第二油槽22沿轴向与所述第二控制室112保持连通，并且第一油槽21与P口连通时，第二油槽22与T口连通，第一油槽21与T口连通时，第二油槽22与P口连通。
其中，活塞2上设有第一油路25和第二油路26，活塞杆3上设有第三油路31，壳体上1设有第四油路113；第一油路25的一端与第二控制腔2b保持连通，另一端与T口选择连通；第二油路26的一端与第二控制腔2b保持连通，另一端与P口选择连通；第一控制腔2a通过第三油路31和第四油路113与P口保持连通。
结合图3所示，活塞2移动至第一控制室111的终端位置时，第二油路26将P口与所述第二控制腔2b连通；结合图2所示，活塞2移动至第二控制室112的终端位置时，第一油路25将T口与第二控制腔2a连通。
优选的，结合图2所示，所述壳体1上设有第一辅助油孔11和第二辅助油孔12，所述活塞2的外表面设有第一环形油槽23和第二环形油槽24；第一辅助油孔11和第二辅助油孔12沿轴向分布在P口的两侧，第一辅助油孔11与P口连通，第二辅助油孔12与T口连通；第一环形油槽23和第二环形油槽24分别位于所述活塞2的两端，第一环形油槽23与所述第一油路25连通，第二环形油槽24与所述第二油路26连通。结合图3所示，当所述活塞2移动至第一控制室111终端位置时，所述第二环形油槽24与第一辅助油孔11连通，形成P口与所述第二控制腔2b的连通。结合图2所示，当所述活塞2移动至第二控制室112终端位置时，所述第一环形油槽23与第二辅助油孔12连通，形成T口与所述第二控制腔2b的连通。
优选的，在本实施例中，结合图5所示，所述活塞2上还设有第五油路28，所述第五油路28一端与第一控制室111保持连通，另一端与第二控制腔2b保持连通，所述第五油路28上设有阻尼孔281。
本实施例中，如图2所示，该油缸还设有导向杆51；所述导向杆51沿轴向固定在所述壳体1内，所述活塞杆3与所述导向杆51通过轴向滑槽32和平键7进行轴向滑动连接。设置导向杆51可以防止活塞杆3转动，这样就可以使活塞杆3相对于活塞2沿轴向移动时，利用凸柱32与螺旋槽27的配合关系驱动活塞2沿圆周方向转动。
另外，结合图1所示，在本实施例中壳体1采用分体式结构设计，两端分别为可拆卸的左端盖4和右端盖5。这样，不仅便于对整个壳体进行加工制造，尤其是对相关油路的加工，从而降低加工难度和成本，而且便于拆卸，提高组装效率和维护的便捷性。
结合图1至图6所示，本实施例的油缸进行工作时，P口与液压泵连接，T口与回油箱连接，具体工作过程如下：
活塞2向第二控制室112方向移动时，凸柱32位于螺旋槽27的最右端位置，活塞2左侧的定位螺堵6与活塞杆3的台阶的左侧接触，从而由活塞2带动活塞杆3一起向第二控制室112的方向移动。此时，液压泵输出的高压油液，依次通过P口、第一油槽21流至第一控制室111中，第二控制室112中的油液依次通过第二油槽22、T口流至回油箱。这样，活塞2在第一控制室111中高压油液的作用下，向第二控制室112的方向移动，同时带动活塞杆3向第二控制室112的方向移动。此时，因为第二控制腔2b通过阻尼孔281与第一控制室111相连通，第二控制腔2b的压力作用在活塞杆3上使活塞杆3保持在活塞2的左端位置。
当活塞2移动至与第二控制室112的终端位置时，第一环形油槽23与第二辅助油孔12连通，形成T口与所述第二控制腔2b的连通。此时，P口处高压油液经过第四油路113和第三油路31进入第一控制腔2a作用在活塞杆3上，进而推动活塞杆3相对于活塞2向第二控制室112的方向移动，第二控制腔2b的油液回到T口。在活塞杆3相对于活塞2向第二控制室112的方向移动时，由于凸柱32与螺旋槽27的配合及活塞杆3不能转动，使活塞2相对于活塞杆3沿圆周方向转动，将P口切换至与第二控制室112的连通以及将T口切换至与第一控制室111的连通，完成活塞2的换向操作。
活塞2向第一控制室111方向移动时，活塞2右侧的定位螺堵6与活塞3的右侧接触，从而由活塞2带动活塞杆3一起向第一控制室111的方向移动。此时，液压泵输出的高压油液，依次通过P口、第二油槽22流至第二控制室112中，第一控制室111中的油液依次通过第一油槽21和T口流至回油箱。这样，活塞2在第二控制室112中高压油液的作用下，向第一控制室111的方向移动，同时带动活塞杆3向第一控制室111的方向移动。此时，因为第二控制腔2b通过阻尼孔281与第二控制室112相连通，第一控制腔2a的压力作用在活塞杆3上使活塞杆3保持在活塞2的右端位置。
当活塞2移动至与第一控制室111的终端位置时，所述第二环形油槽24与第一辅助油孔11连通，形成P口与所述第二控制腔2b的连通。此时，P口处高压油液经过第一辅助油孔11、第二环形油槽24、第二油路26进入第二控制腔2b作用在活塞杆3上，由于第二控制腔2b的截面积大于第一控制腔2a的截面积，进而推动活塞杆3相对于活塞2向第一控制室111的方向移动。在活塞杆3相对于活塞2向第一控制室111的方向移动时，由于凸柱32与螺旋槽27的配合及活塞杆3不能转动，使活塞2相对于活塞杆3沿圆周方向转动，将P口切换至与第一控制室111的连通以及将T口切换至与第二控制室112的连通，完成活塞2的换向操作。
依次重复上述过程，完成该油缸可以自动完成往复运动。

Claims (7)

1.一种油缸，其特征在于，包括壳体、活塞和活塞杆；
所述壳体的内部设有活塞腔，所述壳体上设有与所述活塞腔连通的P口和T口；
所述活塞位于所述活塞腔中，并且将活塞腔分割为相互独立的第一控制室和第二控制室；P口和T口分别与所述第一控制室和所述第二控制室交替连通，当P口与所述第一控制室连通时，T口与所述第二控制室连通，当P口与所述第二控制室连通时，T口与所述第一控制室连通；
所述活塞杆一端滑动配合在活塞内，另一端伸出到壳体外，所述活塞可以带动所述活塞杆进行轴向同步移动，同时所述活塞杆还可以相对于所述活塞进行轴向移动，并在相对轴向移动的过程中驱动活塞沿圆周方向转动；所述活塞带动所述活塞杆在所述控制室内轴向移动至终端位置时，所述活塞杆相对于所述活塞进行轴向移动，并驱动活塞沿圆周方向转动以完成P口和T口与所述第一控制室和所述第二控制室的连通关系切换。
2.根据权利要求1所述油缸，其特征在于，所述活塞杆沿轴向分为小端和大端，所述大端滑动配合在所述活塞内并将活塞内孔分割为第一控制腔和第二控制腔，第一控制腔的截面积小于第二控制腔的截面积，所述小端伸出到壳体外；所述活塞内设有螺旋槽，所述大端上设有伸入到所述螺旋槽内的凸柱，当所述活塞杆相对于所述活塞轴向移动时，通过凸柱与螺旋槽的配合驱动所述活塞沿圆周方向转动；
所述活塞的外表面设有沿轴向开设的第一油槽和第二油槽，并且第一油槽和第二油槽沿圆周方向对称分布；所述第一油槽沿轴向与所述第一控制室保持连通，所述第二油槽沿轴向与所述第二控制室保持连通，并且所述第一油槽与P口连通时，所述第二油槽与T口连通，所述第一油槽与T口连通时，所述第二油槽与P口连通。
3.根据权利要求2所述油缸，其特征在于，所述活塞上设有第一油路和第二油路，所述活塞杆上设有第三油路，所述壳体上设有第四油路；所述第一油路的一端与所述第二控制腔保持连通，另一端与T口选择连通；所述第二油路的一端与所述第二控制腔保持连通，另一端与P口选择连通；所述第一控制腔通过所述第三油路和第四油路与P口保持连通；
活塞移动至所述第一控制室的终端位置时，所述第二油路将P口与所述第二控制腔连通；所述活塞移动至所述第二控制室的终端位置时，所述第一油路将T口与所述第二控制腔连通。
4.根据权利要求3所述油缸，其特征在于，所述壳体上设有第一辅助油孔和第二辅助油孔，所述活塞的外表面设有第一环形油槽和第二环形油槽；第一辅助油孔和第二辅助油孔沿轴向分布在P口的两侧，第一辅助油孔与P口连通，第二辅助油孔与T口连通；第一环形油槽和第二环形油槽分别位于所述活塞的两端，第一环形油槽与所述第一油路连通，第二环形油槽与所述第二油路连通；当所述活塞移动至第一控制室终端位置时，所述第二环形油槽与第一辅助油孔连通，形成P口与所述第二控制腔的连通；当所述活塞移动至第二控制室终端位置时，所述第一环形油槽与第二辅助油孔连通，形成T口与所述第二控制腔的连通。
5.根据权利要求3所述油缸，其特征在于，所述活塞上还设有第五油路，所述第五油路一端与第一控制室保持连通，另一端与第二控制腔保持连通，所述第五油路上设有阻尼孔。
6.根据权利要求1所述油缸，其特征在于，该油缸还设有导向杆；所述导向杆沿轴向固定在所述壳体内，所述活塞杆与所述导向杆通过轴向滑槽和平键进行轴向滑动连接。
7.根据权利要求1-6中任意一项所述油缸，其特征在于，所述壳体采用分体式结构，两端分别为可拆卸的左端盖和右端盖。
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