CN111911479B - 一种缓冲液压缸 - Google Patents

Abstract

本申请揭示了一种缓冲液压缸，属于液压油缸设计技术领域。该缸筒、活塞、活塞杆、导向套、前端盖和后端盖，其中：活塞套设于活塞杆上，前端盖和后端盖分别安装于缸筒的前端和后端；活塞朝向前端盖的端部面形成环形凹槽，导向套外套于活塞杆的前端轴段上且位于前端盖内，导向套靠近环形凹槽的端部面形成圆形凸台，活塞杆的前端轴段、活塞、缸筒以及导向套形成第一油腔，活塞伸出的过程中，圆形凸台和环形凹槽对接形成第一封闭油腔，第一封闭油腔内的油液通过圆形凸台和环形凹槽之间的第一环形缝隙流出至第一油腔，第一封闭油腔内的油液在第一环形缝隙的节流作用下形成高压，使活塞减速。

Description

一种缓冲液压缸

技术领域

本发明属于液压油缸设计技术领域，涉及一种缓冲液压缸。

背景技术

液压油缸是液压系统执行机构的主要形式，其结构简单，工作可靠广泛应用于各种场合。

随着工业需求的迅速发展，液压缸运行的速度也越来越快，高速运行时，活塞往复运动的惯性力极大，常因活塞到位时速度过快造成刚性冲击。

发明内容

为了解决相关技术中因高速运行时，活塞往复运动的惯性力极大，常因活塞到位时速度过快造成刚性冲击的问题，本申请提供了一种适应于高速运行的缓冲液压缸，技术方案如下：

一种缓冲液压缸，包括缸筒、活塞、活塞杆、导向套、前端盖和后端盖，其中：所述活塞套设于所述活塞杆上，所述活塞贴合安装于所述缸筒内壁，且所述活塞杆、所述活塞与所述缸筒同轴心，所述活塞被配置为朝向所述缸筒前端的第一方向以及朝向所述缸筒后端的第二方向往复运动；所述前端盖和所述后端盖分别安装于所述缸筒的前端和后端；所述活塞朝向所述前端盖的端部面形成环形凹槽，所述导向套外套于所述活塞杆的前端轴段上且位于所述前端盖内，所述导向套靠近所述环形凹槽的端部面形成圆形凸台，所述活塞杆的前端轴段、所述活塞、所述缸筒以及所述导向套形成第一油腔，所述活塞向所述第一方向运动的过程中，所述圆形凸台和所述环形凹槽对接形成第一封闭油腔，所述第一封闭油腔内的油液通过所述圆形凸台和所述环形凹槽之间的第一环形缝隙流出至所述第一油腔，所述第一封闭油腔内的油液在所述第一环形缝隙的节流作用下形成高压，使所述活塞减速。

通过在液压缸中引入导向套，且将活塞的形状进行特殊设计，使得导向套上的圆形凸台和活塞上的环形凹槽可以在活塞向第一方向运动时形成第一封闭油腔，第一封闭油腔内的油液仅可以通过环形凹槽和圆形凸台之间的第一环形缝隙流出，从而因第一封闭油腔内的油压，产生了活塞向第一方向继续运动时的缓冲阻尼，使活塞向第一方向运动时可以减速平稳到位，避免活塞到位时速度过快造成的刚性冲击。

可选的，所述环形凹槽的内径与所述活塞杆的前端轴段的外径相同，所述环形凹槽的外径与所述圆形凸台的外径间隙配合。

通过将环形凹槽的外径与圆形凸台的外径间隙配合，可以使得圆形凸台与环形凹槽对接时，两者之间形成一封闭油腔。

可选的，所述活塞、所述活塞杆的后端轴段、所述缸筒以及所述后端盖之间形成第二油腔。

可选的，所述缓冲液压缸还包括弹簧和阻尼活塞，其中：所述阻尼活塞通过所述弹簧安装于所述后端盖的腔体内，所述阻尼活塞的直径和所述后端盖的腔体内径相同，所述阻尼活塞和所述后端盖之间形成第二封闭油腔。

在第二油腔位置，通过弹簧和阻尼活塞的设计，使得阻尼活塞和后端盖之间形成第二封闭油腔，从而可以通过第二封闭油腔实现活塞回缩时的阻尼效果。

可选的，所述阻尼活塞面积大于所述活塞杆后端轴段的截面，所述阻尼活塞、所述活塞、所述活塞杆、所述缸筒之间形成所述第二油腔。

可选的，所述缓冲液压缸还包括单向阀和卡簧，所述单向阀通过所述卡簧固定安装于所述阻尼活塞的中间位置，所述第二油腔内的油通过所述单向阀注入至所述第二封闭油腔中。

通过设置单向阀，使得第二油腔内的油液可以注入至第二封闭油腔。

可选的，所述弹簧在自由状态下将所述阻尼活塞推至所述卡簧所在的限位处。

可选的，所述活塞向所述第二方向运动，所述活塞杆的后端轴段顶到所述阻尼活塞时，所述第二封闭油腔内的油液从所述阻尼活塞与后端盖之间的第二缝隙流出至所述第二油腔，所述第二封闭油腔内的油液在所述第二环形缝隙的节流作用下形成高压，使所述活塞减速。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本申请一个实施例中提供的缓冲液压缸的结构示意图；

图2是本申请一个实施例中提供的液压缸伸出时对活塞缓冲的示意图；

图3是本申请一个实施例中提供的液压缸伸出时第二油腔中油液流入至第二封闭油腔的示意图；

图4是本申请一个实施例中提供的液压缸回收时对活塞缓冲的示意图。

其中，附图标记如下：

1、缸筒；2、活塞；3、活塞杆；4、导向套；5、前端盖；6、后端盖；7、弹簧；8、阻尼活塞；9、单向阀；10、卡簧；11、第一油口；12、第二油口；13、第一油腔；14、第二油腔；15、第一封闭油腔；16、第二封闭油腔。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本申请一个实施例中提供的缓冲液压缸的结构示意图，本申请提供的缓冲液压缸可以包括缸筒1、活塞2、活塞杆3、导向套4、前端盖5和后端盖6。

活塞2套设于活塞杆3上，活塞2贴合安装于缸筒1内壁，且活塞杆3、活塞2与缸筒1同轴心，活塞2被配置为朝向缸筒1前端的第一方向以及朝向缸筒1后端的第二方向往复运动。

这里所讲的第一方向通常可以理解为活塞2伸出时的方向，这里所讲的第二方向可以理解为活塞2回收时的方向。

活塞2的外径和缸筒1的内径配合设置，使得活塞2可以贴合缸筒1内壁移动。

活塞2可以固定套设于活塞杆3上，且活塞2一般位于活塞杆3的前端轴段和后端轴段之间的位置处。

前端盖5和后端盖6分别安装于缸筒1的前端和后端。一般来讲，前端盖5安装于缸筒1的前端，以封闭住缸筒1的前端，后端盖6安装于缸筒1的后端，以封闭住缸筒1的后端。

活塞2朝向前端盖5的端部面形成环形凹槽，导向套4外套于活塞杆3的前端轴段上且位于前端盖5内，导向套4靠近环形凹槽的端部面形成圆形凸台，活塞杆3的前端轴段、活塞2、缸筒1以及导向套4形成第一油腔13。

在一种可能的实现方式中，环形凹槽的内径与活塞杆3的前端轴段的外径相同，环形凹槽的外径与圆形凸台的外径间隙配合。换句话说，圆形凸台的外径通常设置为稍小于环形凹槽的内径，使得圆形凸台可以插入至环形凹槽内，且两者之间形成较小的缝隙，以保证为第一油腔13提供一定的油压。这样，通过将环形凹槽的外径与圆形凸台的外径间隙配合，可以使得圆形凸台与环形凹槽对接时，两者之间形成一封闭油腔。

在实际应用中，缸筒1壁上在前端盖5和活塞2之间的位置开设有第一油口11，该第一油口11为第一油腔13的油液与缸筒1外部之间的出入口。

图2是本申请一个实施例中提供的液压缸伸出时对活塞缓冲的示意图，活塞2伸出，即活塞2向第一方向运动的过程中，圆形凸台和环形凹槽逐渐靠近，直至圆形凸台和环形凹槽对接形成第一封闭油腔15，即圆形凸台在活塞2向第一方向运动的过程中，逐渐插入至环形凹槽内，这样圆形凸台和环形凹槽之间形成了第一封闭油腔15，且随着活塞2继续向第一方向运动，第一封闭油腔15的体积越来越小。

随着活塞2不断向第一方向运动，第一封闭油腔15内的油液通过圆形凸台和环形凹槽之间的第一环形缝隙流出至第一油腔13，第一封闭油腔15内的油液在第一环形缝隙的节流作用下形成高压，使活塞2减速。

本申请提供的活塞2、活塞杆3的后端轴段、缸筒1以及后端盖6之间可以形成第二油腔14。

在实际应用中，缸筒1壁上在后端盖6和活塞2之间的位置开设有第二油口12，该第二油口12为第二油腔14的油液与缸筒1外部之间的出入口。

为了实现液压缸的双向缓冲，缓冲液压缸还可以包括弹簧7和阻尼活塞8，其中：阻尼活塞8通过弹簧7安装于后端盖6的腔体内，阻尼活塞8的直径和后端盖6的腔体内径相同，阻尼活塞8和后端盖6之间形成第二封闭油腔16。

在第二油腔14位置，通过弹簧7和阻尼活塞8的设计，使得阻尼活塞8和后端盖6之间形成第二封闭油腔16，从而可以通过第二封闭油腔16实现活塞2回缩时的阻尼效果。

在实际应用中，阻尼活塞8面积大于活塞杆3后端轴段的截面，阻尼活塞8、活塞2、活塞杆3、缸筒1之间形成第二油腔14。

为了实现第二封闭油腔16内的油液注入，以及第二封闭油腔16内油液的缓慢流出，本申请提供的缓冲液压缸还可以包括单向阀9和卡簧10，单向阀9通过卡簧10固定安装于阻尼活塞8的中间位置，第二油腔14内的油通过单向阀9注入至第二封闭油腔16中。

这样，本申请通过在阻尼活塞8上设置单向阀9，使得第二油腔14内的油液可以注入至第二封闭油腔16，图3是本申请一个实施例中提供的液压缸伸出时第二油腔14中油液流入至第二封闭油腔16的示意图。

通过将单向阀9设置于阻尼活塞8的中间位置，使得活塞杆3回收时可以堵塞住单向阀9，阻断第二油腔14内的油液注入至第二封闭油腔16。

一般来讲，弹簧7在自由状态下会将阻尼活塞8推至卡簧10所在的限位处。

图4是本申请一个实施例中提供的液压缸回收时对活塞缓冲的示意图，活塞2回收，也即活塞2向第二方向运动，活塞杆3的后端轴段顶到阻尼活塞8，此时，活塞杆3的后端轴段将单向阀9封住，由于单向阀9的使用，第二封闭油腔16内的油液无法通过单向阀9流入至第二油腔14，因此，第二封闭油腔16内的油液只能从阻尼活塞8与后端盖6之间的第二缝隙流出至第二油腔14，第二封闭油腔16内的油液在第二环形缝隙的节流作用下形成高压，使活塞2减速。

通过试验，本申请设计的缓冲液压缸往复周期可以控制在4秒以内甚至更短，活塞2进入缓冲段前的最高速度可达15m/s，适用于各种需要液压缸高速运行的场合。

综上所述，本申请提供的缓冲液压缸，通过在液压缸中引入导向套，且将活塞的形状进行特殊设计，使得导向套上的圆形凸台和活塞上的环形凹槽可以在活塞向第一方向运动时形成第一封闭油腔，第一封闭油腔内的油液仅可以通过环形凹槽和圆形凸台之间的第一环形缝隙流出，从而因第一封闭油腔内的油压，产生了活塞向第一方向继续运动时的缓冲阻尼，使活塞向第一方向运动时可以减速平稳到位，避免活塞到位时速度过快造成的刚性冲击。

通过在活塞的后端设置阻尼活塞、弹簧和单向阀，以形成第二封闭油腔，使得活塞在回收时，通过第二封闭油腔加压，以减缓活塞回收速度，避免活塞回收时速度过快造成的刚性冲击，实现液压缸的双向缓冲。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里发明的发明后，将容易想到本发明的其它实施方案。本申请旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (4)

1.一种缓冲液压缸，其特征在于，所述缓冲液压缸包括缸筒、活塞、活塞杆、导向套、弹簧、阻尼活塞、前端盖和后端盖，其中：

所述活塞套设于所述活塞杆上，所述活塞贴合安装于所述缸筒内壁，且所述活塞杆、所述活塞与所述缸筒同轴心，所述活塞被配置为朝向所述缸筒前端的第一方向以及朝向所述缸筒后端的第二方向往复运动；

所述前端盖和所述后端盖分别安装于所述缸筒的前端和后端；

所述活塞朝向所述前端盖的端部面形成环形凹槽，所述导向套外套于所述活塞杆的前端轴段上且位于所述前端盖内，所述导向套靠近所述环形凹槽的端部面形成圆形凸台，所述活塞杆的前端轴段、所述活塞、所述缸筒以及所述导向套形成第一油腔，所述活塞向所述第一方向运动的过程中，所述圆形凸台和所述环形凹槽对接形成第一封闭油腔，所述第一封闭油腔内的油液通过所述圆形凸台和所述环形凹槽之间的第一环形缝隙流出至所述第一油腔，所述第一封闭油腔内的油液在所述第一环形缝隙的节流作用下形成高压，使所述活塞减速；

所述阻尼活塞通过所述弹簧安装于所述后端盖的腔体内，所述阻尼活塞的直径和所述后端盖的腔体内径相同，所述阻尼活塞和所述后端盖之间形成第二封闭油腔，所述阻尼活塞的中间位置通过卡簧固定有单向阀，所述阻尼活塞、所述活塞、所述活塞杆、所述缸筒之间形成第二油腔，所述第二油腔内的油通过所述单向阀注入至所述第二封闭油腔中，所述活塞向所述第二方向运动，所述活塞杆的后端轴段顶到所述阻尼活塞时将所述单向阀封闭，所述第二封闭油腔内的油液从所述阻尼活塞与后端盖之间的第二环形缝隙流出至所述第二油腔，所述第二封闭油腔内的油液在所述第二环形缝隙的节流作用下形成高压，使所述活塞减速。

2.根据权利要求1所述的缓冲液压缸，其特征在于，所述环形凹槽的内径与所述活塞杆的前端轴段的外径相同，所述环形凹槽的外径与所述圆形凸台的外径间隙配合。

3.根据权利要求1所述的缓冲液压缸，其特征在于，所述阻尼活塞面积大于所述活塞杆后端轴段的截面。

4.根据权利要求1所述的缓冲液压缸，其特征在于，所述弹簧在自由状态下将所述阻尼活塞推至所述卡簧所在的限位处。

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