CN112228426B - 一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公布一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置。活塞杆内端固定有缓冲套，缸底中心固定有与缓冲套配合的缓冲结构；缓冲套内侧成凸字型阶梯结构，包括第1台阶面和第2台阶面；缓冲结构呈阶梯状，有3个环向台阶面；活塞右侧设有套装在活塞杆内端的挡板；挡板轴向开设有圆柱孔，圆柱孔与活塞上用于安装Y圈的密封槽相对导通。本发明具有结构简单紧凑、易于加工等优点，该缓冲装置用于缓冲伸缩油缸行程末端压力过大，缸底结构的冲击，进而引起吊臂摆动引起的整车摆动冲击，能够有效减轻起重机吊臂摆动引起的整车抖动。消除了Y圈之间由于液压油累积产生的背压，提高了密封圈的密封可靠性，减少液压缸内泄，增加液压缸的使用寿命。

Description

一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置
技术领域
本发明涉及液压缸技术领域，具体是一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置。
背景技术
目前，中小吨位汽车起重机及越野轮胎起重机起重臂伸缩的基本实现手段主要为绳排式结构，通过伸缩油缸带动绳排逐级完成起重机伸缩臂的伸出及缩回，以此来实现臂架的吊载功能。由于起重机轻量化，智能化的发展趋势，为了提升市场舒适感及吊载工况需求，起重机伸缩臂液压系统输出留量大，伸缩臂伸出及回缩时通常速度块，可到0.3m/s，因而在伸缩油缸带动绳排及起重机伸缩臂运行过程中，伸缩油缸活塞的高速及往复运行，活塞外侧与缸筒接触密封件之间的部位容易渗入油液产生背压，加速了密封圈的失效，从而导致内泄，降低了液压缸的可靠性。在活塞杆运行的行程末端，由于伸缩油缸的高速运行，活塞杆与缸底接触时会产生严重的冲击，从而会加速油缸、液压系统及主机各部分零件的损坏和降低各部分的使用寿命。该结构对液压缸稳定性、可靠性及焊接性能提出更高的要求。
中小吨位汽车起重机及越野轮胎起重机起重臂节数少通常为五节臂及五节臂以下结构。随着市场对中小吨位起重机吊载能力，舒适性，智能化要求越来越高，在保证起重臂截面、起重臂长度一直条件下，起重机市场开始在单位时间内考验起重臂的吊载性能。该结构伸缩油缸采用活塞杆内置2芯管结构，一个通伸缩油缸大腔，一个通伸缩油缸小腔。
上述伸缩油缸存在的技术问题是：
1，伸缩油缸活塞的高速及往复运行，活塞外侧与缸筒接触密封件之间的部位容易渗入油液产生背压，加速了密封圈的失效，从而导致内泄，降低了液压缸的可靠性；
2，活塞杆在往复运行至行程末端时，由于其高速运行对缸底会产生严重的冲击，进而带动驾驶室的晃动及摇摆。
发明内容
为满足起重机大流量高度重载的发展趋势，提升吊载重量及负载效率，解决伸缩油缸在高速运行过程中因密封而损坏、活塞杆与缸底碰撞而损坏的问题，本发明提供一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，提高系统可靠性。
本发明通过以下技术方案实现：一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，包括缸筒，缸筒右端底部固定有缸底；活塞杆内安装有芯管Ⅰ、芯管Ⅱ；所述活塞杆内端开有油道Ⅰ，油道Ⅰ连接芯管Ⅰ内端和无杆腔；所述活塞杆内端固定有缓冲套，缸底中心固定有与缓冲套配合的缓冲结构；所述缓冲套内侧成凸字型阶梯结构，缓冲套内左端为第1台阶面，右端凸出部分为第2台阶面；缓冲套左端套装在活塞杆内端圆周面上；所述缓冲结构与缸筒、活塞杆同心；缓冲结构呈阶梯状，有3个环向台阶面；缓冲结构第1环向台阶面与缓冲套第2台阶面配合；缓冲结构第1环向台阶面与第2环向台阶面之间设置有越程槽，活塞杆静止时，越程槽连通活塞杆内端油道Ⅰ和无杆腔；缓冲结构第3环向台阶面与缸底安装孔相配合。
其进一步是：所述活塞杆内端安装有活塞，活塞左侧设有套装在活塞杆内端的后隔套，活塞右侧设有套装在活塞杆内端的挡板；所述后隔套左侧抵在活塞杆上的台阶上，挡板右侧抵在所述缓冲套的左端；所述活塞径向外圆与缸筒内壁接触，活塞外圆分布有密封槽，活塞外圆密封槽中安装有密封结构；所述密封结构包括依次布置的F4青铜支承环、ZW组合封、挡圈、Y圈；所述Y圈为单作用、紧凑型的唇型密封件；所述挡板外圆分布有支承槽，支承槽中安装有C380支承环；所述挡板轴向开设有圆柱孔，圆柱孔与所述活塞上用于安装Y圈的密封槽相对导通。
压盖通过螺纹连接安装在缸筒左端内，压盖与缸筒之间径向通过双向螺钉紧定固定；压盖内壁通过防尘圈、F4支撑环与活塞杆滑动配合。
所述缸筒左端采用两个筒体焊接成型，压盖右侧设有导向套，导向套右侧设有前隔套；所述导向套左侧轴向与压盖接触，导向套右侧轴向前隔套起到固定限位作用；导向套内壁通过Y圈、挡圈、斯特封与活塞杆滑动配合；导向套外壁通过O圈、挡圈、O圈与缸筒内壁配合；所述导向套上的挡圈采用聚氨酯非开口挡圈；所述前隔套左端台阶抵在导向套与缸筒之间。
所述活塞杆内端开有油道Ⅱ，油道Ⅱ左端连接芯管Ⅱ内端和有杆腔；所述后隔套径向四周分布有圆孔，圆孔连通有杆腔和油道Ⅱ右端。
所述缓冲套采用双顶丝径向定位在活塞杆内端；缓冲套右端与缸底接触，缓冲套靠近缸底的一面开有深3mm的锪口。
所述缸底安装孔右侧安装有对缓冲结构定位的支撑环Ⅰ，缸底右侧通过螺钉固定有缸头支架；所述缸头支架中心与缸底之间具有台阶型配合面，缸头支架与支撑环Ⅰ右端接触。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1，油液可通过挡板径向圆柱孔到达活塞密封（Y圈），起到自润滑作用，自适应性强；在活塞密封动态工作时，随着压力的增大，增加了密封唇口及与缸筒内孔的接触应力，消除了活塞外侧与缸筒接触密封件之间的部位由于渗入油液产生背压，增强了密封圈的使用寿命，提高了液压缸大流量高度运行的可靠性；
2，在活塞杆行程末端，缓冲结构先与活塞杆端缓冲套接触，利用缓冲结构与缓冲套之间的节流间隙，节流孔，密闭腔体，随着节流间隙逐渐减小，液流压力逐渐增大，进而形成密闭局部容腔，达到节流缓冲减缓活塞杆运行速度的目的。解决了中小吨位汽车起重机及越野轮胎起重机大流量高速重载运产生的各种问题，实现了起重机高速重载的发展趋势。
附图说明
图1是本发明结构示意图；
图2是图1中缸底端的局部放大图；
图3是图1中活塞杆外端的局部放大图；
图中：1、压盖；2、导向套；3、前隔套；4、缸筒；5、活塞杆；6、芯管Ⅰ；7、芯管Ⅱ；8、后隔套；9、活塞；10、挡板；11、顶丝；12、缓冲套；13、缓冲结构；14、支撑环Ⅰ；15、缸底；16、缸头支架。
具体实施方式
以下是本发明的一个具体实施例，现结合附图对本发明做进一步说明。
结合图1至图3所示，一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，缸筒4左端采用两个筒体焊接成型。压盖1通过螺纹连接安装在缸筒4左端内，压盖1与缸筒4之间径向通过双向螺钉紧定固定。压盖1内壁通过防尘圈、F4支撑环与活塞杆5滑动配合，F4材质支撑环起到导电作用。导向套2左侧轴向与压盖1接触，导向套2右侧轴向前隔套3起到固定限位作用。导向套2内壁分布有密封槽，通过Y圈、挡圈、斯特封与活塞杆5滑动配合；导向套2外壁通过O圈、挡圈、O圈与缸筒4内壁配合。导向套2上的挡圈采用聚氨酯非开口挡圈，以避免在缸筒装配时出现挡圈装切及在油缸运行过程中出现的静密封挡圈沿着缸筒与-导向套之间的间隙挤出的现象，防止导向套静密封的失效。前隔套3左端台阶抵在导向套2与缸筒4之间，实现自身定位。
活塞杆5内安装有芯管Ⅰ6、芯管Ⅱ7；活塞杆5内端开有油道Ⅰ，油道Ⅰ连接芯管Ⅰ6内端和无杆腔。活塞杆5内端还开有油道Ⅱ，油道Ⅱ左端连接芯管Ⅱ7内端和有杆腔；后隔套8径向四周分布有圆孔，圆孔连通有杆腔和油道Ⅱ右端。
活塞9左侧设有套装在活塞杆5内端的后隔套8，活塞9右侧设有套装在活塞杆5内端的挡板10。后隔套8左侧抵在活塞杆5上的台阶上，挡板10右侧抵在缓冲套12的左端。活塞9径向外圆与缸筒4内壁接触，活塞9外圆分布有密封槽，活塞9外圆密封槽中安装有密封结构；密封结构包括依次布置的F4青铜支承环、ZW组合封、挡圈、Y圈；实现超长行程的导向稳定性，减小了活塞相对缸筒的滑动摩擦力，防止出现干摩擦，延长使用寿命，保压效果良好，有效较少抖动现象，同时具有很好的双腔防泄漏功能。
挡板10外圆分布有支承槽，支承槽中安装有C380支承环，可防止缸筒在吊载伸缩时出现活塞、挡板与缸筒不同心、缸筒内孔出现拉伤现象。挡板10轴向开设有圆柱孔，圆柱孔与活塞9上用于安装Y圈的密封槽相对导通。Y圈为单作用、紧凑型的唇型密封件，在静态时，通过密封唇口与缸筒的过盈压缩起到密封作用。在工作时，由于活塞端挡板所用密封为硬支承带，油液油馍需通过该硬支承带到达活塞密封件，在活塞来回伸缩时，该活塞密封件唇口件形成密闭容腔，容易产生背压，利用挡板与无杆腔连接的轴向圆柱孔，有效消除由于液压油累积产生的背压，有效保护密封圈的可靠性，减少液压缸内泄。
缓冲套12内侧成凸字型阶梯结构，缓冲套12内左端为第1台阶面，右端凸出部分为第2台阶面；缓冲套12左端套装在活塞杆5内端圆周面上。缓冲套12采用双顶丝11径向定位在活塞杆5内端；缓冲套12右端与缸底15接触，缓冲套12靠近缸底15的一面开有深3mm的锪口。该锪口在活塞杆最初启动时，可增大油缸的启动面积，避免油缸在启动时由于受力面积不足难以启动的现象，
缓冲结构13与缸筒4、活塞杆5同心；缓冲结构13呈阶梯状，有3个环向台阶面。缓冲结构13第1环向台阶面与缓冲套12第2台阶面配合，表面采用工艺处理，表面硬度较高。
缓冲结构13第1环向台阶面与第2环向台阶面之间设置有越程槽，活塞杆5静止时，越程槽连通活塞杆5内端油道Ⅰ和无杆腔。缓冲结构13第2环向台阶面外侧分布有密封槽，采用O圈+挡圈的密封结构。缓冲结构13第3环向台阶面与缸底15安装孔相配合。缓冲结构与缓冲套径向配合面之间的间隙很小。在活塞杆收回的过程中，当缓冲结构第1环向台阶面与缓冲套12开始接触时，缓冲结构就会起缓冲作用，瞬间产生高压冲击，使高速运行的活塞杆5速度降低，直到缓冲套12右端面与缸底15左端面的相接触，缓冲过程结束。这样利用缓冲机构与缸底组件的配合间隙形成的节流作用，实现油缸的缓冲功能，有效的保护了油缸及系统的各个零件，消除机械损失，确保了油缸的安全，提高油缸的寿命，提升油缸的质量。
缸底15安装孔右侧安装有对缓冲结构13定位的支撑环Ⅰ14，缸底15右侧通过螺钉固定有缸头支架16；缸头支架16中心与缸底15之间具有台阶型配合面，缸头支架16与支撑环Ⅰ14右端接触。
工作原理：
油液通过活塞杆无杆腔油口进入活塞杆内部芯管Ⅰ，通过芯管Ⅰ6、缓冲结构13进入油缸无杆腔，油液通过挡板10轴向圆柱孔进入活塞端Y圈，该密封件在静态时，通过密封唇口与缸筒的过盈压缩起到密封作用，在工作时，液压油通过活塞端圆周孔到达活塞密封件，增加了密封唇口与缸筒内侧的沟槽槽底的接触应力，起到自适应润滑密封作用，可消除了Y圈唇口间由于活塞杆高度运行液压油累积产生的背压，有效保护密封圈的可靠性，减少液压缸内泄，增加液压缸的使用寿命。
在活塞杆的行程末端，缓冲结构第1环向台阶面首先与缓冲套第2台阶面接触，缓冲套沿着缓冲结构轴向运行，当缓冲结构第1环向台阶面首先与缓冲套第2台阶面接触时，活塞杆与缸底间会产生密闭容腔。瞬间产生高压，使高速运行的活塞杆在轴向无杆腔受到压力冲击，起到平衡伸缩油缸有杆腔对活塞的压力作用，进而对活塞杆运行速度起到缓冲作用；缓冲结构中盲孔和径向φ1的圆孔在油缸缓冲阶段起到节流作用，当缓冲套第2台阶面与缓冲结构相配合，缓冲套与缸底相接处时，缓冲过程结束。缓冲结构径向φ1的圆孔在油缸缓冲阶段起到节流作用，这种利用缓冲结构的节流间隙、节流孔与缓冲套之间形成密闭腔体，随着活塞杆行程的增大，密闭腔体液流压力逐渐增大，达到节流缓冲减缓活塞杆运行速度的目的。该缓冲装置能缓冲伸缩油缸行程末端压力过大对缸底结构的冲击，降低由此引起的吊臂、整车摆动的幅度，能够有效减轻起重机吊臂摆动引起的整车抖动。

Claims (6)

1.一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，包括缸筒（4），缸筒（4）右端底部固定有缸底（15）；活塞杆（5）内安装有芯管Ⅰ（6）、芯管Ⅱ（7）；所述活塞杆（5）内端开有油道Ⅰ，油道Ⅰ连接芯管Ⅰ（6）内端和无杆腔；
其特征在于：
所述活塞杆（5）内端固定有缓冲套（12），缸底（15）中心固定有与缓冲套（12）配合的缓冲结构（13）；
所述缓冲套（12）内侧成凸字型阶梯结构，缓冲套（12）内左端为第1台阶面，右端凸出部分为第2台阶面；缓冲套（12）左端套装在活塞杆（5）内端圆周面上；
所述缓冲结构（13）与缸筒（4）、活塞杆（5）同心；缓冲结构（13）呈阶梯状，有3个环向台阶面；缓冲结构（13）第1环向台阶面与缓冲套（12）第2台阶面配合；缓冲结构（13）第1环向台阶面与第2环向台阶面之间设置有越程槽，活塞杆（5）静止时，越程槽连通活塞杆（5）内端油道Ⅰ和无杆腔；缓冲结构（13）第3环向台阶面与缸底（15）安装孔相配合；
所述活塞杆（5）内端安装有活塞（9），活塞（9）左侧设有套装在活塞杆（5）内端的后隔套（8），活塞（9）右侧设有套装在活塞杆（5）内端的挡板（10）；所述后隔套（8）左侧抵在活塞杆（5）上的台阶上，挡板（10）右侧抵在所述缓冲套（12）的左端；
所述活塞（9）径向外圆与缸筒（4）内壁接触，活塞（9）外圆分布有密封槽，活塞（9）外圆密封槽中安装有密封结构；所述密封结构包括依次布置的F4青铜支承环、ZW组合封、挡圈、Y圈；所述Y圈为单作用、紧凑型的唇型密封件；
所述挡板（10）外圆分布有支承槽，支承槽中安装有C380支承环；所述挡板（10）轴向开设有圆柱孔，圆柱孔与所述活塞（9）上用于安装Y圈的密封槽导通。
2.根据权利要求1所述的一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，其特征在于：压盖（1）通过螺纹连接安装在缸筒（4）左端内，压盖（1）与缸筒（4）之间径向通过双向螺钉紧定固定；压盖（1）内壁通过防尘圈、F4支撑环与活塞杆（5）滑动配合。
3.根据权利要求2所述的一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，其特征在于：所述缸筒（4）左端采用两个筒体焊接成型，压盖（1）右侧设有导向套（2），导向套（2）右侧设有前隔套（3）；
所述导向套（2）左侧轴向与压盖（1）接触，导向套（2）右侧轴向前隔套（3）起到固定限位作用；导向套（2）内壁通过Y圈、挡圈、斯特封与活塞杆（5）滑动配合；导向套（2）外壁通过O圈、挡圈、O圈与缸筒（4）内壁配合；所述导向套（2）上的挡圈采用聚氨酯非开口挡圈；
所述前隔套（3）左端台阶抵在导向套（2）与缸筒（4）之间。
4.根据权利要求1所述的一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，其特征在于：所述活塞杆（5）内端开有油道Ⅱ，油道Ⅱ左端连接芯管Ⅱ（7）内端和有杆腔；所述后隔套（8）径向四周分布有圆孔，圆孔连通有杆腔和油道Ⅱ右端。
5.根据权利要求1所述的一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，其特征在于：所述缓冲套（12）采用双顶丝（11）径向定位在活塞杆（5）内端；缓冲套（12）右端与缸底（15）接触，缓冲套（12）靠近缸底（15）的一面开有深3mm的锪口。
6.根据权利要求1所述的一种活塞自适应润滑伸缩液压缸用缓冲装置，其特征在于：所述缸底（15）安装孔右侧安装有对缓冲结构（13）定位的支撑环Ⅰ（14），缸底（15）右侧通过螺钉固定有缸头支架（16）；所述缸头支架（16）中心与缸底（15）之间具有台阶型配合面，缸头支架（16）与支撑环Ⅰ（14）右端接触。
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