CN113217501A - 一种内部带夹紧器的液压缸结构及其使用方法 - Google Patents

一种内部带夹紧器的液压缸结构及其使用方法 Download PDF

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CN113217501A CN202110484678.1A CN202110484678A CN113217501A CN 113217501 A CN113217501 A CN 113217501A CN 202110484678 A CN202110484678 A CN 202110484678A CN 113217501 A CN113217501 A CN 113217501A
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彭晓翔
施锐华
李斌
潘豪
郭铭影
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Abstract

本发明涉及一种内部带夹紧器的液压缸结构及使用方法，包括缸体、活塞杆和夹紧装置，缸体与活塞杆形成第一油腔，缸体底部设有通向第一油腔的第一油口，夹紧装置处于缸体内壁与活塞杆外侧面之间；夹紧装置包括第一活塞、第二活塞、压套、夹紧器活塞、碟簧组和压环，第一活塞和第二活塞均与活塞杆固定连接，夹紧器活塞设置于第一活塞与压套之间且与第一活塞之间形成第二油腔，压环设于压套内，碟簧组设于压环与第二活塞之间且分别与压环和第二活塞接触；活塞杆设有活塞杆内腔，缸体设有中心套管和第二油口，活塞杆设有通道孔。本发明在活塞杆与缸体内壁之间设置有夹紧装置，简化了传统的夹紧装置与液压缸的整体结构，有效地减少了油液泄漏的情况。

Description

一种内部带夹紧器的液压缸结构及其使用方法
技术领域
本发明涉及液压缸技术领域，更具体地说，它涉及一种内部带夹紧器的液压缸结构及其使用方法。
背景技术
液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。在一些机械中，液压缸是执行机构，液压缸在运行过程中到达某个行程时需要锁定液压缸的活塞杆来实现机械的功能。但是现有的夹紧器是独立设置在液压缸外部的装置，与液压缸的活塞杆连接，通过夹紧器夹紧活塞杆实现活塞杆的锁定。现有的夹紧器具有独立的一套液压及锁紧装置，存在着占用空间大和安装繁琐的缺陷，而且由于夹紧器和液压缸是两个独立的装置，存在着泄漏风险高的问题。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种内部带夹紧器的液压缸结构及其使用方法，在活塞杆与缸体内壁之间设置有夹紧装置，简化了传统的夹紧装置与液压缸的整体结构，有效地减少了油液泄漏的情况。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
一种内部带夹紧器的液压缸结构，包括缸体、活塞杆和夹紧装置，所述活塞杆嵌入缸体内且与缸体滑动连接，所述缸体的内壁与活塞杆的底端形成第一油腔，所述缸体底部设有通向第一油腔的第一油口，所述夹紧装置围绕活塞杆外侧面设置，且夹紧装置处于缸体内壁与活塞杆外侧面之间；
所述夹紧装置包括围绕活塞杆设置的第一活塞、第二活塞、压套、夹紧器活塞、碟簧组和压环，所述第一活塞和第二活塞分别与活塞杆固定连接，且第一活塞和第二活塞均与缸体内壁密封滑动连接，所述夹紧器活塞设置于第一活塞与压套之间，所述夹紧器活塞与第一活塞之间形成第二油腔，所述压环设置于压套内且压环与活塞杆滑动连接，所述碟簧组设置于压环与第二活塞之间，且碟簧组的一端与压环接触，碟簧组的另一端与第二活塞接触；
所述活塞杆设置有朝向缸体底部的活塞杆内腔，所述缸体底部设置有与活塞杆内腔配合的中心套管，所述缸体底部设置有与中心套管连通的第二油口，所述活塞杆的底端设置有密封活塞杆内腔且与中心套管滑动连接的密封活塞，所述活塞杆设有多个连通活塞杆内腔和第二油腔的通道孔。
在其中一个实施例中，所述第二活塞的顶端与活塞杆外侧面、缸体内壁形成第三油腔，所述缸体设有通向第三油腔的第三油口。
在其中一个实施例中，所述压环与压套锥面配合，所述压环直径较大的一端面朝向第二活塞，所述压环直径较小的另一端面朝向第一活塞。
在其中一个实施例中，所述压套的内壁沿轴向均布设有多个长条槽。
在其中一个实施例中，所述第一活塞设置有开口朝向第二活塞的第一内腔，所述夹紧器活塞设置在第一内腔内，且夹紧器活塞的底部与第一活塞之间形成第二油腔。
在其中一个实施例中，所述第二活塞杆设置有开口朝向第一活塞的第二内腔，所述碟簧组设置在第二内腔内，所述碟簧组的顶端与第二内腔接触，所述碟簧组的底端与压环的顶端接触。
在其中一个实施例中，所述中心套管与活塞杆内腔间隙配合。由于活塞杆的侧面设置有连通活塞杆内腔与第二油腔的通道孔，因此当中心套管与活塞杆之间存在间隙时，经过中心套管进入活塞杆内腔的液压油可以经过间隙流动到通道孔位置，进而进入第二油腔内。
在其中一个实施例中，所述中心套管的长度大于活塞杆伸出的极限长度。由于中心套管是与缸体固定的，在活塞杆伸出过程中，中心套管不跟随活塞杆伸出，因此需要确保在活塞杆伸出到极限长度时，中心套管仍处于活塞杆内腔内部，使中心套管内的液压油进入活塞杆内腔内部。
在其中一个实施例中，所述缸体外侧面设有第一连接部，所述活塞杆的顶端设有第二连接部。
一种内部带夹紧器的液压缸结构的使用方法，包括
活塞杆活动状态：第二油口通液压油，液压油通过中心套管进入活塞杆内腔，并通过通道孔进入第二油腔内，推动夹紧器活塞沿着活塞杆运动，夹紧器活塞与压环底端接触并持续推动压环运动压缩碟簧组，使压环与压套分离，压套停止向缸体内壁施加压力，使活塞杆在缸体内自动伸缩；
然后第一油口通液压油，液压油进入第一油腔内推动活塞杆伸出；
或，第三油口通液压油，活塞杆缩回；
活塞杆锁紧状态：第一油口或第三油口通液压油，使活塞杆伸出或缩回，当活塞杆运动至需要锁定的位置时，第二油口停止通液压油，夹紧器活塞向压环持续施加的推力消失，碟簧组由于自身弹性恢复展开状态，推动压环压紧压套内壁使压套胀大，胀大的压套与缸体内壁紧密贴合使活塞杆的位置锁定，然后第一油口或第三油口停止通液压油。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
本发明在活塞杆与缸体内壁之间设置夹紧装置，简化了现有的外带有夹紧装置的液压缸的结构，在第二油口通入液压油的情况下，夹紧器活塞推动压环与压套分离，使压套与缸体内壁松开，夹紧装置整体跟随活塞杆运动，通过第二油口停止通液压油，压环在碟簧组的作用下压紧压套，使压套胀大与缸体内壁紧紧贴合，起到锁紧活塞杆的作用；本发明结构简单，与现有的外带有夹紧装置的液压缸相比，本发明的夹紧装置占据液压缸内部的空间，有效地减少了夹紧装置的占用空间，而且夹紧装置与液压缸的整体结构简化，节省了制造成本及维修难度，也有效地减少了油液泄漏的几率，另外，本发明的夹紧装置的压套与缸体内壁的接触面积相比于传统的夹紧装置与活塞杆的接触面积更大，锁紧效果更好。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的压套的截面示意图。
图中，1-缸体，2-活塞杆，3-第一油口，4-第一油腔，5-活塞杆内腔，6-中心套管，7-密封活塞，8-第二油口，9-第一活塞，10-第二活塞，11-压套，12-夹紧器活塞，13-压环，14-碟簧组，15-第二油腔，16-第一内腔，17-第二内腔，18-第三油腔，19-第三油口，20-通道孔，21-第一连接部，22-第二连接部，23-长条槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。
现有的夹紧装置均是设置在液压缸外部，且夹紧装置与液压缸的活塞杆连接，夹紧装置自带一套液压系统用以锁紧活塞杆的位置，但是这种结构占用空间大，而且存在着油液泄漏的风险。
为了解决上述问题，如图1和2所示，本发明提供了一种内部带夹紧器的液压缸结构，包括缸体1、活塞杆2和夹紧装置，所述活塞杆2嵌入缸体1内且与缸体1滑动连接，所述缸体1的内壁与活塞杆2的底端形成第一油腔4，所述缸体1底部设有通向第一油腔4的第一油口3，所述夹紧装置围绕活塞杆2外侧面设置，且夹紧装置处于缸体1内壁与活塞杆2外侧面之间；
所述夹紧装置包括围绕活塞杆2设置的第一活塞9、第二活塞10、压套11、夹紧器活塞12、碟簧组14和压环13，所述第一活塞9和第二活塞10分别与活塞杆2固定连接，且第一活塞9和第二活塞10均与缸体1内壁密封滑动连接，所述夹紧器活塞12设置于第一活塞9与压套11之间，所述夹紧器活塞12与第一活塞9之间形成第二油腔15，所述压环13设置于压套11内且压环13与活塞杆2滑动连接，所述碟簧组14设置于压环13与第二活塞10之间，且碟簧组14的一端与压环13接触，碟簧组14的另一端与第二活塞10接触；
所述活塞杆2设置有朝向缸体1底部的活塞杆内腔5，所述缸体1底部设置有与活塞杆内腔5配合的中心套管6，所述缸体1底部设置有与中心套管6连通的第二油口8，所述活塞杆2的底端设置有密封活塞7活塞杆内腔5且与中心套管6滑动连接的密封活塞7，所述活塞杆2设有多个连通活塞杆内腔5和第二油腔15的通道孔20。
其中，碟簧组14的两端也可以分别与压环13和第二活塞10固定连接。
本发明将夹紧装置设置在液压缸内，处于缸体1内壁与活塞杆2之间，夹紧装置的第一活塞9及第二活塞10分别与活塞杆2固定连接，且夹紧装置的其余部件均设置在第一活塞9与第二活塞10之间，使得夹紧装置整体跟随活塞杆2的运动而运动，其锁紧原理在于，通过压环13与压套11位置关系来实现活塞杆2的锁紧及松开，当压环13压紧压套11时，压套11胀大且与缸体1内壁紧紧贴合来实现锁紧，当压环13不压紧压套11时，压套11恢复原来的状态，压套11不再压紧缸体1内壁，从而松开了活塞杆2。
需要说明是，本发明的第一活塞9与第二活塞10的位置可以相互交换，当第一活塞9与第二活塞10的位置交换时，第一活塞9一侧的夹紧器活塞12及第二活塞10一侧的碟簧组14的位置也同时交换，而且压环13和压套11的方向调转，即夹紧装置可以以与图1中夹紧装置镜面对称的形式设置，只要通道孔20连通第二油腔15与活塞杆内腔5即可。
本发明使用时包括活塞杆2活动状态和活塞杆2锁紧状态，具体使用方法如下：
活塞杆2活动状态：第二油口8通液压油，液压油通过中心套管6进入活塞杆内腔5，并通过通道孔20进入第二油腔15内，推动夹紧器活塞12沿着活塞杆2运动，夹紧器活塞12与压环13底端接触并持续推动压环13运动压缩碟簧组14，使压环13与压套11分离，压套11停止向缸体1内壁施加压力，使活塞杆2在缸体1内自动伸缩；
然后通过第一油口3通液压油，液压油进入第一油腔4内推动活塞杆2伸出；
或，通过第三油口19通液压油，液压油进入第三油腔18内推动活塞杆2缩回；
活塞杆2锁紧状态：第一油口3或第三油口19通液压油，使活塞杆2伸出或缩回，当活塞杆2运动至需要锁定的位置时，第二油口8停止通液压油，夹紧器活塞12向压环13持续施加的推力消失，碟簧组14由于自身弹性恢复展开状态，推动压环13压紧压套11内壁使压套11胀大，胀大的压套11与缸体1内壁紧密贴合使活塞杆2的位置锁定，然后第一油口3或第三油口19停止通液压油。
第一油口3与第二油口8与不同的油泵相连，在活塞杆2运动过程中，第二油口8通液压油使第二油腔15的容积达到极限状态，不影响活塞杆2的正常伸出或缩回，由于第一活塞9与第二活塞10将夹紧装置的其余部件固定在第一活塞9与第二活塞10之间，因此第二油腔15内的液压油不会泄露到液压缸的其他位置，如第一油腔4内，同理，液压缸的其他位置的液压油也不会进入夹紧装置内。
进一步地，所述第二活塞10的顶端与活塞杆2外侧面、缸体1内壁形成第三油腔18，所述缸体1设有通向第三油腔18的第三油口19。如图1所示，第一油腔4和第三油腔18分别位于夹紧装置的前后两端，向第一油腔4通液压油，推动活塞杆2伸出，向第三油腔18通液压油，推动活塞杆2缩回，具体过程如下：
通过第二油口8向中心套管6通液压油，从而使第二油腔15的容积增大到极限位置，夹紧器活塞12推动压环13与压套11分离，活塞杆2处于活动状态；
当通过第一油口3向第一油腔4通液压油时，第一油腔4的容积增大，推动活塞杆2伸出，与此同时，第三油腔18内的液压油通过第三油口19排出，第三油腔18的容积减小；当通过第三油口19向第三油腔18通液压油时，第三油腔18的容积增大，推动活塞杆2缩回，与此同时，第一油腔4内的液压油通过第一油口3排出，第一油腔4的容积减小。
进一步地，所述压环13与压套11锥面配合，所述压环13直径较大的一端面朝向第二活塞10，所述压环13直径较小的另一端面朝向第一活塞9即，压环13的外侧面呈圆台形。由于在工作过程中，夹紧器活塞12需要推动压环13与压套11分离，或碟簧组14需要推动压环13压紧压套11，因此在夹紧器活塞12方向，压环13在压紧压套11时，压环13与压套11锥面配合的方式防止出现在碟簧组14的作用下压环13穿过压套11的情况，同理，在碟簧组14方向，夹紧器活塞12推动压环13时，压环13与压套11锥面配合的方式有利于夹紧器活塞12将压环13推出。
进一步地，所述压套11的内壁沿轴向均布设有多个长条槽23。长条槽23的作用是使压环13与压套11接触时使压套11胀大。
进一步地，所述第一活塞9设置有开口朝向第二活塞10的第一内腔16，所述夹紧器活塞12设置在第一内腔16内，且夹紧器活塞12的底部与第一活塞9之间形成第二油腔15；所述第二活塞10活塞杆2设置有开口朝向第一活塞9的第二内腔17，所述碟簧组14设置在第二内腔17内，所述碟簧组14的顶端与第二内腔17接触，所述碟簧组14的底端与压环13的顶端接触。
将夹紧器活塞12设置在第一活塞9的第一内腔16内部，及将碟簧组14设置在第二活塞10的第二内腔17内部，有利于节约空间，减少夹紧装置在液压缸内部的占用空间。
进一步地，所述中心套管6与活塞杆内腔5间隙配合。由于活塞杆2的侧面设置有连通活塞杆内腔5与第二油腔15的通道孔20，因此当中心套管6与活塞杆2之间存在间隙时，经过中心套管6进入活塞杆内腔5的液压油可以经过间隙流动到通道孔20位置，进而进入第二油腔15内。
进一步地，所述中心套管6的长度大于活塞杆2伸出的极限长度。由于中心套管6是与缸体1固定的，在活塞杆2伸出过程中，中心套管6不跟随活塞杆2伸出，因此需要确保在活塞杆2伸出到极限长度时，中心套管6仍处于活塞杆内腔5内部，使中心套管6内的液压油进入活塞杆内腔5内部。
进一步地，所述缸体1外侧面设有第一连接部21，所述活塞杆2的顶端设有第二连接部22。
结合上述具体的实施例，说明本申请的使用方法：
活塞杆2需要运动时，先通过第二油口8通液压油，液压油通过中心套管6进入活塞杆内腔5，并通过通道孔20进入第二油腔15内，推动夹紧器活塞12沿着活塞杆2运动，夹紧器活塞12与压环13底端接触并持续推动压环13运动压缩碟簧组14，使压环13与压套11分离，压套11停止向缸体1内壁施加压力，此时活塞杆2处于可以自由活动的状态，
然后第一油口3通液压油，同时第三油腔18内的液压油经第三油口19排出，第一油腔4的容积增大推动活塞杆2伸出；或，第三油口19通液压油，同时第一油腔4内的液压油经第一油口3排出，第三油腔18的容积增大推动活塞杆2缩回；
当活塞杆2到达需要锁定的位置时，第二油口8停止通液压油，夹紧器活塞12向压环13持续施加的推力消失，碟簧组14由于自身弹性恢复展开状态，推动压环13压紧压套11内壁使压套11胀大，胀大的压套11与缸体1内壁紧密贴合使活塞杆2的位置锁定，然后第一油口3或第三油口19停止通液压油。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，包括缸体(1)、活塞杆(2)和夹紧装置，所述活塞杆(2)嵌入缸体(1)内且与缸体(1)滑动连接，所述缸体(1)的内壁与活塞杆(2)的底端形成第一油腔(4)，所述缸体(1)底部设有通向第一油腔(4)的第一油口(3)，所述夹紧装置围绕活塞杆(2)外侧面设置，且夹紧装置处于缸体(1)内壁与活塞杆(2)外侧面之间；
所述夹紧装置包括围绕活塞杆(2)设置的第一活塞(9)、第二活塞(10)、压套(11)、夹紧器活塞(12)、碟簧组(14)和压环(13)，所述第一活塞(9)和第二活塞(10)分别与活塞杆(2)固定连接，且第一活塞(9)和第二活塞(10)均与缸体(1)内壁密封滑动连接，所述夹紧器活塞(12)设置于第一活塞(9)与压套(11)之间，所述夹紧器活塞(12)与第一活塞(9)之间形成第二油腔(15)，所述压环(13)设置于压套(11)内且压环(13)与活塞杆(2)滑动连接，所述碟簧组(14)设置于压环(13)与第二活塞(10)之间，且碟簧组(14)的一端与压环(13)接触，碟簧组(14)的另一端与第二活塞(10)接触；
所述活塞杆(2)设置有朝向缸体(1)底部的活塞杆内腔(5)，所述缸体(1)底部设置有与活塞杆内腔(5)配合的中心套管(6)，所述缸体(1)底部设置有与中心套管(6)连通的第二油口(8)，所述活塞杆(2)的底端设置有密封活塞(7)活塞杆内腔(5)且与中心套管(6)滑动连接的密封活塞(7)，所述活塞杆(2)设有多个连通活塞杆内腔(5)和第二油腔(15)的通道孔(20)。
2.如权利要求1所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述第二活塞(10)的顶端与活塞杆(2)外侧面、缸体(1)内壁形成第三油腔(18)，所述缸体(1)设有通向第三油腔(18)的第三油口(19)。
3.如权利要求1所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述压环(13)与压套(11)锥面配合，所述压环(13)直径较大的一端面朝向第二活塞(10)，所述压环(13)直径较小的另一端面朝向第一活塞(9)。
4.如权利要求3所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述压套(11)的内壁沿轴向均布设有多个长条槽(23)。
5.如权利要求1所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述第一活塞(9)设置有开口朝向第二活塞(10)的第一内腔(16)，所述夹紧器活塞(12)设置在第一内腔(16)内，且夹紧器活塞(12)的底部与第一活塞(9)之间形成第二油腔(15)。
6.如权利要求5所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述第二活塞(10)活塞杆(2)设置有开口朝向第一活塞(9)的第二内腔(17)，所述碟簧组(14)设置在第二内腔(17)内，所述碟簧组(14)的顶端与第二内腔(17)接触，所述碟簧组(14)的底端与压环(13)的顶端接触。
7.如权利要求1所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述中心套管(6)与活塞杆内腔(5)间隙配合。
8.如权利要求1所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述中心套管(6)的长度大于活塞杆(2)伸出的极限长度。
9.如权利要求1所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，所述缸体(1)外侧面设有第一连接部(21)，所述活塞杆(2)的顶端设有第二连接部(22)。
10.一种内部带夹紧器的液压缸结构的使用方法，适用于如权利要求2所述的内部带夹紧器的液压缸结构，其特征在于，
活塞杆(2)活动状态：第二油口(8)通液压油，液压油通过中心套管(6)进入活塞杆内腔(5)，并通过通道孔(20)进入第二油腔(15)内，推动夹紧器活塞(12)沿着活塞杆(2)运动，夹紧器活塞(12)与压环(13)底端接触并持续推动压环(13)运动压缩碟簧组(14)，使压环(13)与压套(11)分离，压套(11)停止向缸体(1)内壁施加压力，使活塞杆(2)在缸体(1)内自动伸缩；
然后第一油口(3)通液压油，液压油进入第一油腔(4)内推动活塞杆(2)伸出；
或，第三油口(19)通液压油，活塞杆(2)缩回；
活塞杆(2)锁紧状态：第一油口(3)或第三油口(19)通液压油，使活塞杆(2)伸出或缩回，当活塞杆(2)运动至需要锁定的位置时，第二油口(8)停止通液压油，夹紧器活塞(12)向压环(13)持续施加的推力消失，碟簧组(14)由于自身弹性恢复展开状态，推动压环(13)压紧压套(11)内壁使压套(11)胀大，胀大的压套(11)与缸体(1)内壁紧密贴合使活塞杆(2)的位置锁定，然后第一油口(3)或第三油口(19)停止通液压油。
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