CN111207130B - 一种油缸 - Google Patents

Abstract

本发明属于油缸技术领域。本发明公开了一种油缸，包括壳体、缸筒、活塞、左换向组件和右换向组件，壳体上设有与进油管连接的P口以及与出油管连接的T口，缸筒位于壳体内部，活塞、左换向组件和右换向组件位于缸筒内，活塞在高压油液的作用下可以进行轴向往返移动，缸筒在左换向组件和右换向组件控制下可以相对于壳体进行轴向往复移动，使活塞的两侧分别与高压油液形成交替连通，实现油缸的自动换向的往复移动。本发明的油缸可以在液压力的驱动下进行自动换向往复移动，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，避免了电器不稳定因素，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

油缸是将液压能转变为机械能、做直线运动的液压执行元件。由于油缸的结构简单、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油缸存在的上述问题，本发明提出了一种全新结构形式的油缸。该油缸包括壳体、缸筒、活塞、左换向组件和右换向组件；其中，所述壳体设有P口和T口，并且P口与进油管连接，T口与出油管连接；

所述缸筒位于所述壳体内部，并且可以相对于所述壳体进行轴向往复移动，所述缸筒与所述壳体之间设有独立的第一控制腔和第二控制腔，并且分别位于所述缸筒的两端，所述第一控制腔和第二控制腔均与T口相连通；所述缸筒上设有沿轴向分布的第一油孔和第二油孔，并且所述第一油孔和所述第二油孔与P口、第一控制腔和第二控制腔交替连通；其中，所述第一油孔与P口连通时，所述第二油孔与第一控制腔连通，所述第二油孔与P口连通时，所述第一油孔与第二控制腔连通；

所述活塞位于所述缸筒内部，并且可以相对于所述缸筒进行轴向往复移动；所述活塞将所述缸筒内部分割为沿轴向的第一控制室和第二控制室，并且所述第一控制室和所述第二控制室分别与所述第一油孔和所述第二油孔连通；

所述左换向组件滑动设置所述缸筒内部，并位于所述缸筒的左端，所述左换向组件向左移动时，可带动所述缸筒向左移动；所述右换向组件滑动设置在所述缸筒内部，并位于所述缸筒的右端，所述右换向组件向右移动时，可带动所述缸筒向右移动；

所述活塞相对于所述缸筒移动至右端位置时，所述第一控制室内压力上升，第一控制室内的压力推动左换向组件向左移动，进而带动所述缸筒相对于所述壳体向左移动，使第二油孔与P口连通且第一油孔与第二控制腔连通，第二控制腔内的回油背压使所述缸筒保持在左端位置；所述活塞相对于所述缸筒移动至左端位置时，所述第二控制室内压力上升，第二控制室内的压力推动右换向组件向右移动，进而带动所述缸筒相对于所述壳体向右移动，使第一油孔与P口连通且第二油孔与第一控制腔连通，第一控制腔内的回油背压使所述缸筒保持在右端位置。

优选的，所述壳体上设有第一油路、第二油路、第三油路和第四油路；

所述第一油路的一端与第一控制腔连通，另一端与T口连通；所述第二油路的一端与第二控制腔连通，另一端与T口连通；所述第三油路的一端与所述第二控制腔连通，另一端与所述第一油孔选择连通；所述第四油路的一端与所述第一控制腔连通，另一端与所述第二油孔选择连通。

进一步优选的，所述第一油路上设有第一节流孔，所述第二油路上设有第二节流孔。

进一步优选的，所述左换向组件包括左套筒和左弹簧，所述左套筒滑动设在所述缸筒内，所述左弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述左套筒上，使左套筒保持向右移动的趋势；所述右换向组件包括右套筒和右弹簧，所述右套筒滑动设在所述缸筒内，所述右弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述右套筒上，使右套筒保持向左移动的趋势。

进一步优选的，在所述缸筒的两端面位置分别设有一个环形凹槽，两端的环形凹槽分别为所述第一控制腔和所述第二控制腔的一部分，所述两端的环形凹槽内分别固定安装有左挡环和右挡环，当所述左套筒向左移动时，通过所述左挡环带动所述缸筒向左移动，当所述右套筒向右移动时，通过所述右挡环带动所述缸筒向右移动；所述壳体内还固定安装有左挡圈和右挡圈，所述左挡圈用以对所述左套筒进行右限位，所述右挡圈用以对所述右套筒进行左限位。

进一步优选的，所述活塞采用台阶结构形式，并且两侧的台阶分别为所述第一控制室和所述第二控制室的一部分。

优选的，所述壳体上设有第一连接槽；所述第一连接槽位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，与所述P口保持连通。

优选的，所述壳体上设有第二连接槽；所述第二连接槽位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，所述第二连接槽一端与所述第三油路的一端保持连通，所述第二连接槽另一端与所述第一油孔选择连通。

优选的，所述壳体上设有第三连接槽；所述第三连接槽位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，所述第三连接槽一端与所述第四油路的一端保持连通，所述第三连接槽另一端与所述第二油孔选择连通。

优选的，所述壳体采用分体式结构，两端分别为可拆卸的端盖。

相较于现有结构形式的液压缸，本发明的油缸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进油管连接的P口以及与出油管连接的T口，并且P口和T口与活塞两侧的控制室进行交替连通，从而借助高压油液驱动活塞进行轴向往复移动，进而带动左活塞杆和右活塞杆进行往复伸出和回收动作。同时，当活塞移动至控制室终端位置时，利用左换向组件和右换向组件驱动缸筒相对于壳体进行的轴向移动，达到高压油液对活塞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，达到左活塞杆和右活塞杆进行自动往复伸出和回收动作目的。这样，在液压缸内部的液压油控制下就可以实现活塞的自动往复移动，改变了现有常规液压缸依靠换向阀才能实现的往复动作情况。

2、在本发明中，通过在壳体和缸筒上设置相互关联的油路和油孔，从而实现缸筒相对于壳体进行相对轴向移动过程中，完成对P口和T口与活塞两侧控制室的交替连通切换。这样，不仅可以完全省去现有自动换向过程中对电磁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、缸筒和活塞上分别设置多个不同功能的结构，提高了对零部件的使用率，减小了整个液压缸的体积，减少了零部件使用量，从而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控制室方向移动过程的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖面结构示意图；

图3为本实施例油缸中活塞向第一控制室方向移动过程的结构示意图；

图4为图3中的A-A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1所示，本实施例油缸，包括壳体1、缸筒2、活塞3、左换向组件和右换向组件。其中，沿轴线方向，活塞3的两端分别设有左活塞杆41和右活塞杆42，并且由活塞3带动左活塞杆41和右活塞杆42进行轴向同步移动。

壳体1为中空形结构，并且在壳体1设有P口和T口。其中，P口与进油管连接，T口分别与出油管连接。

缸筒2位于壳体1的内部，并且缸筒2的外表面与壳体1的内表面接触，可以相对于壳体1进行轴向的往复移动。缸筒2与壳体1之间设有独立的第一控制腔1a和第二控制腔1b，并且分别位于缸筒2的两端，第一控制腔1a和第二控制腔1b均与T口相连通。在缸筒2上设有沿轴向分布的第一油孔21和第二油孔22，并且第一油孔21和第二油孔22与P口、第一控制腔1a和第二控制腔1b交替连通。当第一油孔21与P口连通时，第二油孔22与第一控制腔1a连通；当第二油孔22与P口连通时，第一油孔21与第二控制腔1b连通。

活塞3位于缸筒2的内部，并且可以相对于缸筒2进行轴向往复移动。活塞3将缸筒2的内部分割为沿轴向的第一控制室23和第二控制室24，并且第一控制室23和第二控制室24分别与第一油孔21和第二油孔22保持连通。

左换向组件滑动设置缸筒2内部，并位于缸筒2的左端，左换向组件向左移动时，可带动缸筒2向左移动；右换向组件滑动设置在缸筒2内部，并位于缸筒2的右端，右换向组件向右移动时，可带动所述缸筒2向右移动。

当P口与第一油孔21连通时，将进油管的高压油液引流至第一控制室23，同时第二油孔22与第一控制腔1a连通，将第二控制室24中的油液经第一控制腔1a后引流至出油管，从而使活塞3在第一控制室23中高压油液的作用下向第二控制室24的方向移动，实现左活塞杆41的回收和右活塞杆42的伸出。待活塞3移动至第二控制室24的终端位置时，第一控制室23内压力上升，第一控制室内23内的压力推动左换向组件向左移动，进而带动缸筒2相对于壳体1向左移动，使第二油孔22与P口连通且第一油孔21与第二控制腔1b连通，第二控制腔内1b的回油背压使缸筒2保持在左端位置，从而开始反向驱动活塞3向第一控制室23的方向移动。

当P口与第二油孔22连通时，将进油管的高压油液引流至第二控制室24，同时第一油孔21与第二控制腔1b连通，将第一控制室23中的油液经第二控制腔1b后引流至出油管，从而使活塞3在第二控制室24中高压油液的作用下向第一控制室23的方向移动，实现左活塞杆41的伸出和右活塞杆42的回收。待活塞3移动至第一控制室23的终端位置时，第二控制室24内压力上升，第二控制室24内的压力推动右换向组件向右移动，进而带动缸筒2相对于壳体1向右移动，使第一油孔21与P口连通且第二油孔22与第一控制腔1a连通，第一控制腔1a内的回油背压使缸筒2保持在右端位置，从而开始反向驱动活塞3向第二控制室24的方向移动。

结合图1所示，在本实施例中，壳体1上设有第一油路104、第二油路105、第三油路106和第四油路107,第一油路104的一端与第一控制腔1a连通，另一端与T口连通；第二油路105的一端与第二控制腔1b连通，另一端与T口连通,第三油路106的一端与第二控制腔1b连通，另一端与第一油孔21选择连通,第四油路107的一端与第一控制腔1a连通，另一端与第二油孔22选择连通。

结合图1所示，在第一油路104上设有第一节流孔81，第二油路105上设有第二节流孔82。此时，借助第一节流孔81和第二节流孔82对通过的油液的节流效果，即对第一油路104与第二控制室24之间油液流动的节流效果和对第二油路105与第一控制室23之间油液流动的节流效果，可以保持第一控制腔1a中回油背压对缸筒2所产生指向第二控制腔1b方向的作用力，将缸筒2固定在第二控制腔1b的终端位置，保证活塞3向第二控制室24方向移动过程中，第一油孔21与P口以及第二油孔22与T口的稳定连接；也可以保持第二控制腔1b中回油背压对缸筒2所产生指向第一控制腔1a方向的作用力，将缸筒2固定在第一控制腔1a的终端位置，保证活塞3向第一控制室23方向移动过程中，第二油孔22与P口以及第一油孔21与T口的稳定连接。

优选的，结合图1所示，在本实施例中，左换向组件包括左套筒51和左弹簧61，左套筒51滑动设在缸筒2内，左弹簧61一端抵在壳体1上，另一端抵在左套筒51上，使左套筒51保持向右移动的趋势；右换向组件包括右套筒52和右弹簧62，右套筒52滑动设在缸筒2内，右弹簧62一端抵在壳体1上，另一端抵在右套筒52上，使右套筒52保持向左移动的趋势。

在本实施例中，左弹簧61和右弹簧62选用螺旋弹簧结构形式。同样，在其他实施例中，也可以根据设计要求和工况的不同，选用其他结构形式的弹性件，例如碟簧。

结合图1所示，在本实施例中，在缸筒2的两端面位置分别设有一个环形凹槽，两端的环形凹槽分别为第一控制腔1a和第二控制腔1b的一部分，两端环形凹槽内分别固定安装有左挡环71和右挡环72，当所述左套筒51向左移动时，通过所述左挡环71带动所述缸筒2向左移动，当所述右套筒52向右移动时，通过所述右挡环72带动所述缸筒2向右移动；所述壳体1内还固定安装有左挡圈91和右挡圈92，所述左挡圈91用以对所述左套筒51进行右限位，所述右挡圈92用以对所述右套筒52进行左限位。

结合图1所示，在本实施例中，活塞3采用台阶结构形式，并且两侧的台阶分别为第一控制室23和第二控制室24的一部分。这样，当活塞沿轴向移动至终端位置时，借助活塞两侧的台阶可以使活塞与壳体之间继续保有第一控制室和第二控制室，从而快速引入高压油液并且迅速建立对活塞反方向驱动的作用力，提高活塞进行轴向反方向移动的反应速度，提高该液压缸进行往复运动的换向速度。

结合图1所示，在壳体1上还设有第一连接槽101。第一连接槽101采用沿轴向布设的环形槽结构形式，并且与P口保持连通。这样，在缸筒进行轴向移动过程中，即便发生圆周方向的转动，也可以保证P口与第一油孔或第二油孔的准确快速连通，从而保证该油缸工作过程的稳定可靠性。

结合图1所示，在壳体1上还分别设有第二连接槽102和第三连接槽103。第二连接槽102和第三连接槽103均采用环形槽结构形式，并且位于壳体1与缸筒2之间，其中，第二连接槽102一端与第三油路106的一端保持连通，第二连接槽102另一端与所述第一油孔21选择连通，第三连接槽103一端与第四油路107的一端保持连通，第三连接槽103另一端与所述第二油孔22选择连通。这样，在活塞进行轴向移动过程中，即便发生圆周方向的转动，也可以保证第二控制腔1b与第一油孔21以及第一控制腔1a与第二油孔22的准确快速连通，从而保证该油缸工作过程的稳定可靠性。

此外，结合图1所示，在本实施例中，壳体1采用分体式结构，两端分别采用通过轴向螺栓连接的端盖结构形式。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4所示，本实施例的油缸进行工作时，P口与进油管连接，T口与出油管连接，具体工作过程如下：

当活塞3向第二控制室24方向移动，使左活塞杆41回收、右活塞杆42伸出时，进油管的高压油液依次通过P口、第一连接槽101和第一油孔21流至第一控制室23中，同时第二控制室24中的油液依次通过第二油孔22、第三连接槽103、第四油路107、第一控制腔1a、第一油路104流至出油管，从而使活塞3在第一控制室23和第二控制室24两侧油液压力差作用下，向第二控制室24的方向移动，实现左活塞杆41的回收和右活塞杆42的伸出。

在上述过程中，第一控制腔1a中的油液通过第一油路104中的第一节流孔81流入T口，使第一控制腔1a中存在背压，而此时第二控制腔1b中由于无油液流动，压力与T口压力相等，从而使缸筒2在第一控制腔1a和第二控制腔1b两侧油液压力差作用下，固定在第二控制腔1b的终端位置，保持第一连接槽101与第一油孔21的稳定连通状态以及第二油孔22与第三连接槽103的稳定连通状态，保证活塞3向第二控制室24方向移动的稳定可靠性。

当活塞3移动至第二控制室24的终端位置，使左活塞杆41达到最大回收位置、右活塞杆42达到最大伸出位置时，第一控制室23内的压力迅速上升，第一控制室23内的压力作用在左套筒51上克服左弹簧61的作用力，推动左套筒51向左移动，进而通过左挡环71带动缸筒2向左移动，从而使进油管的高压油液依次通过P口、第一连接槽101、第二油孔22流至第二控制室24中，同时第一控制室23中的油液依次通过第一油孔21、第二连接槽102、第三油路106、第二控制腔1b、第二油路105流至出油管，由于第二控制腔1b中存在回油背压，从而使缸筒2在第二控制腔1b和第一控制腔1a两侧油液压力差作用下，向第一控制腔1a的方向相对于壳体1进行移动，将P口切换至与第二油孔22连通，将第一油孔21切换至与第二连接槽102连通，实现活塞3的换向操作。

当活塞3向第一控制室23方向移动，使左活塞杆41伸出、右活塞杆42回收时，进油管的高压油液依次通过P口、第一连接槽101、第二油孔22流至第二控制室24中，同时第一控制室23中的油液依依次通过第一油孔21、第二连接槽102、第三油路106、第二控制腔1b、第二油路105流至出油管，从而使活塞3在第一控制室23和第二控制室24两侧油液压力差作用下，向第一控制室23的方向移动，实现左活塞杆41的伸出和右活塞杆42的回收。

在上述过程中，第二控制腔1b中的油液通过第二油路105中的第二节流孔82流入T口，使第二控制腔1b中存在背压，而此时第一控制腔1a中由于无油液流动，压力与T口压力相等，从而使缸筒2在第二控制腔1b和第一控制腔1a两侧油液压力差作用下，固定在第一控制腔1a的终端位置，保持第一连接槽101与第二油孔22的稳定连通状态以及第一油孔21与第二连接槽102的稳定连通状态，保证活塞3向第一控制室23方向移动的稳定可靠性。

当活塞3移动至第一控制室23的终端位置，使左活塞杆41达到最大伸出位置、右活塞杆42达到最大回收位置时，第二控制室24内的压力迅速上升，第二控制室24内的压力作用在右套筒52上克服右弹簧62的作用力，推动右套筒52向右移动，进而通过右挡环72带动缸筒2向右移动，从而使进油管的高压油液依次通过P口、第一连接槽101、第一油孔21流至第一控制室23中，同时第二控制室24中的油液依次通过第二油孔22、第三连接槽103、第四油路107、第一控制腔1a、第一油路104流至出油管，由于第一控制腔1a中存在回油背压，从而使缸筒2在和第一控制腔1a第二控制腔1b两侧油液压力差作用下，向第二控制腔1b的方向相对于壳体1进行移动，将P口切换至与第一油孔21连通，将第二油孔22切换至与第三连接槽103连通，实现活塞3的再次换向操作。

依次重复上述往复动作，实现该液压缸在液压驱动下的自动往复运动。

Claims (6)

1.一种油缸，其特征在于，包括壳体、缸筒、活塞、左换向组件和右换向组件；其中，所述壳体设有P口和T口，并且P口与进油管连接，T口与出油管连接；

所述缸筒位于所述壳体内部，并且可以相对于所述壳体进行轴向往复移动，所述缸筒与所述壳体之间设有独立的第一控制腔和第二控制腔，并且分别位于所述缸筒的两端，所述第一控制腔和第二控制腔均与T口相连通；所述缸筒上设有沿轴向分布的第一油孔和第二油孔，并且所述第一油孔和所述第二油孔与P口、第一控制腔和第二控制腔交替连通；其中，所述第一油孔与P口连通时，所述第二油孔与第一控制腔连通，所述第二油孔与P口连通时，所述第一油孔与第二控制腔连通；

所述活塞位于所述缸筒内部，并且可以相对于所述缸筒进行轴向往复移动；所述活塞将所述缸筒内部分割为沿轴向的第一控制室和第二控制室，并且所述第一控制室和所述第二控制室分别与所述第一油孔和所述第二油孔连通；

所述左换向组件滑动设置所述缸筒内部，并位于所述缸筒的左端，所述左换向组件向左移动时，可带动所述缸筒向左移动；所述右换向组件滑动设置在所述缸筒内部，并位于所述缸筒的右端，所述右换向组件向右移动时，可带动所述缸筒向右移动；

所述活塞相对于所述缸筒移动至右端位置时，所述第一控制室内压力上升，第一控制室内的压力推动左换向组件向左移动，进而带动所述缸筒相对于所述壳体向左移动，使第二油孔与P口连通且第一油孔与第二控制腔连通，第二控制腔内的回油背压使所述缸筒保持在左端位置；所述活塞相对于所述缸筒移动至左端位置时，所述第二控制室内压力上升，第二控制室内的压力推动右换向组件向右移动，进而带动所述缸筒相对于所述壳体向右移动，使第一油孔与P口连通且第二油孔与第一控制腔连通，第一控制腔内的回油背压使所述缸筒保持在右端位置；

所述壳体上设有第一油路、第二油路、第三油路和第四油路；所述第一油路的一端与第一控制腔连通，另一端与T口连通；所述第二油路的一端与第二控制腔连通，另一端与T口连通；所述第三油路的一端与所述第二控制腔连通，另一端与所述第一油孔选择连通；所述第四油路的一端与所述第一控制腔连通，另一端与所述第二油孔选择连通；所述第一油路上设有第一节流孔，所述第二油路上设有第二节流孔；

所述左换向组件包括左套筒和左弹簧，所述左套筒滑动设在所述缸筒内，所述左弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述左套筒上，使左套筒保持向右移动的趋势；所述右换向组件包括右套筒和右弹簧，所述右套筒滑动设在所述缸筒内，所述右弹簧一端抵在所述壳体上，另一端抵在所述右套筒上，使右套筒保持向左移动的趋势；

在所述缸筒的两端面位置分别设有一个环形凹槽，两端的环形凹槽分别为所述第一控制腔和所述第二控制腔的一部分，所述两端的环形凹槽内分别固定安装有左挡环和右挡环，当所述左套筒向左移动时，通过所述左挡环带动所述缸筒向左移动，当所述右套筒向右移动时，通过所述右挡环带动所述缸筒向右移动；所述壳体内还固定安装有左挡圈和右挡圈，所述左挡圈用以对所述左套筒进行右限位，所述右挡圈用以对所述右套筒进行左限位。

2.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述活塞采用台阶结构形式，并且两侧的台阶分别为所述第一控制室和所述第二控制室的一部分。

3.根据权利要求2所述的油缸，其特征在于，所述壳体上设有第一连接槽；所述第一连接槽位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，与所述P口保持连通。

4.根据权利要求3所述的油缸，其特征在于，所述壳体上设有第二连接槽；所述第二连接槽位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，所述第二连接槽一端与所述第三油路的一端保持连通，所述第二连接槽另一端与所述第一油孔选择连通。

5.根据权利要求4所述的油缸，其特征在于，所述壳体上设有第三连接槽；所述第三连接槽位于所述壳体与所述缸筒之间并沿轴向布设的环形槽，所述第三连接槽一端与所述第四油路的一端保持连通，所述第三连接槽另一端与所述第二油孔选择连通。

6.根据权利要求1-5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端盖。

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