CN114396414B - 自动切换差动状态的液压缸 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种自动切换差动状态的液压缸，该液压缸内具有阀腔，阀腔内具有活动阀体，阀腔的左端具有阀杆孔，弹性元件作用在阀杆上，用于推动活动阀体复位至阀腔的右端，活动阀体将阀腔分为左阀腔和右阀腔，左阀腔通过第一流道与有杆腔连通，右阀腔通过第二流道与无杆腔连通，在活动阀体移动至阀腔的左端时，活动阀体堵住第一流道，在活动阀体上具有贯通道，用于连通左阀腔和右阀腔，在活动阀体移动至阀腔的右端时，活动阀体堵住第二流道。有益效果是：通过活动阀体的三种工作状态，实现负载小时，两腔连通，进入差动状态，缸杆快速运行，当负载变大时，液压油只进入无杆腔，推力增加。使液压缸既能快速运行，提高效率，也能满足负载要求。

Description

自动切换差动状态的液压缸

技术领域

本发明涉及液压缸技术领域，特别是一种自动切换差动状态的液压缸。

背景技术

液压缸在工作时，液压缸的缸杆伸出或者缩回时的运行速度V(m/s)=Q(m³/s)/A(m²)，在流量Q一定的情况下，由于有杆腔面积A1＜无杆腔面积A2，因此V伸出速度＜V缩回速度。由于在一个工作行程内伸出和缩回速度不一致，无法适应工作节拍。

为了提高工作效率，一般采用差动连接，原理如图1所示，当液压缸的两腔同时通入液压油时，由于有杆腔面积A1＜无杆腔面积A2，使得活塞向左的作用力大于向右的作用力，因此，活塞向左运动，缸杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的液压油挤出，使其流进无杆腔，从而加快了缸杆的伸出速度，液压缸的这种连接方式被称为差动连接。差动连接时，液压缸的有效作用面积实际是缸杆截面积A3，在差动连接状态时液压缸的工作运动速度比无杆腔进油时的速度大，而输出力则减小。

中国专利文献CN210660814U公开了一种等速油缸，在液压缸的活塞内设置有一个内活塞，通过内活塞的动作使液压缸在伸出状态时处于差动连接状态，提高液压缸的伸出速度。该等速油缸的缺点在于：无法根据负载切换液压缸处于差动连接还是非差动连接状态。

中国专利文献CN210660815U公开了一种等速差速可变油缸，在中国专利文献CN210660814U的等速油缸的基础上，液压缸的活塞内设置有一个内活塞和控制活塞杆，通过控制活塞杆锁定或解锁内活塞，使液压缸可以在差动连接和非差动连接状态之间切换。该等速差速可变油缸的缺点在于：控制活塞杆需要通过专门的控制油道和控制油压来控制，无法自动根据负载切换液压缸处于差动连接还是非差动连接状态。

中国专利文献CN105443487A公开一种液压差动回路的控制系统，需要通过多个液压阀和电控系统才能实现差动状态和非差动转台的自动切换，实现方式复杂，自动切换的可靠性依赖电控系统的可靠性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种液压缸，可根据负载自动切换差动状态。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种自动切换差动状态的液压缸，包括缸体、活塞和缸杆，活塞将缸体的内腔分为有杆腔和无杆腔，在活塞和缸杆构成的组合体内具有阀腔，阀腔内具有活动阀体，活动阀体在阀腔内左右移动，阀腔的左端具有阀杆孔，活动阀体的左端具有阀杆，阀杆插入阀杆孔，阀杆与阀杆孔密封配合，在阀杆孔中具有弹性元件，弹性元件作用在阀杆上，用于推动活动阀体复位至阀腔的右端，活动阀体将阀腔分为左右设置的左阀腔和右阀腔，左阀腔通过第一流道与有杆腔连通，右阀腔通过第二流道与无杆腔连通，在活动阀体移动至阀腔的左端时，活动阀体堵住第一流道，在活动阀体上具有贯通道，用于连通左阀腔和右阀腔，在活动阀体移动至阀腔的右端时，活动阀体堵住第二流道。

进一步限定，弹性元件为圆柱弹簧，阀杆内具有杆孔，圆柱弹簧的一端作用在阀杆孔的端面上，圆柱弹簧的另一端进入杆孔并作用在杆孔的端面上。

进一步限定，贯通道与第一流道错开设置，使活动阀体通过其左端面封堵第一流道，贯通道与第二流道也错开设置，使活动阀体通过其右端面封堵第二流道。

进一步限定，贯通道位于活动阀体的外侧边缘部位。

进一步限定，阀腔位于活塞内。

本发明的有益效果是：通过活动阀体的三种工作状态，实现了当负载小的时候，两腔连通，进入差动状态，缸杆快速运行，当负载变大时，液压油只进入无杆腔，推力增加。使液压缸既能在小负载时快速运行，提高效率，也能在大负载时满足负载要求。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明；

图1为现有技术中的差动连接原理图；

图2是本发明的液压缸在小负载时快速伸出的工作状态图；

图3是图2的B处放大图；

图4是本发明的液压缸在大负载时慢速伸出的工作状态图；

图5是图4的C处放大图；

图6是本发明的液压缸在缩回时的工作状态图；

图7是图6的D处放大图；

图中，1.活塞，2.缸杆，3.有杆腔，4.无杆腔，5-1.左阀腔，5-2.右阀腔，6.活动阀体，6-1.阀杆，6-1-1.杆孔，7.阀杆孔，8.第二流道，9.贯通道，10.圆柱弹簧，11.第一流道，12.阀腔端盖。

具体实施方式

如图2~7所示，一种自动切换差动状态的液压缸，包括缸体和缸体内的活塞1和缸杆2，缸体包括缸筒和缸筒两端的左缸盖和右缸盖，左缸盖和右缸盖上分别具有液压油口P1和液压油口P2，活塞1将缸体的内腔分为有杆腔3和无杆腔4，在活塞1和缸杆2构成的组合体内具有阀腔，阀腔内具有活动阀体6，活动阀体6在阀腔内左右移动，阀腔的左端具有阀杆孔7，活动阀体6的左端具有阀杆6-1，阀杆6-1插入阀杆孔7，阀杆6-1与阀杆孔7密封配合，在阀杆孔7中具有弹性元件，弹性元件作用在阀杆6-1上，用于推动活动阀体6复位至阀腔的右端，活动阀体6将阀腔分为左右设置的左阀腔5-1和右阀腔5-2，左阀腔5-1通过第一流道11与有杆腔3连通，右阀腔5-2通过第二流道8与无杆腔4连通，在活动阀体6移动至阀腔的左端时，活动阀体6堵住第一流道11，在活动阀体6上具有贯通道9，用于连通左阀腔5-1和右阀腔5-2，在活动阀体6移动至阀腔的右端时，活动阀体6堵住第二流道8。

弹性元件为圆柱弹簧10，阀杆6-1内具有杆孔6-1-1，圆柱弹簧10的一端作用在阀杆孔7的端面上，圆柱弹簧10的另一端进入杆孔6-1-1并作用在杆孔6-1-1的端面上。

贯通道9与第一流道11错开设置，使活动阀体6通过其左端面封堵第一流道11，贯通道9与第二流道8也错开设置，使活动阀体6通过其右端面封堵第二流道8。

贯通道9具体位于活动阀体6的外侧边缘部位。

阀腔具体位于活塞1内。在活塞1的右端面具有阀腔端盖12，用于封堵阀腔延伸至活塞的右端面的阀腔端口。

因为左阀腔5-1中存在阀杆6-1，左阀腔5-1的有效作用面积小于右阀腔5-2的有效作用面积，在左阀腔5-1和右阀腔5-2连通时，液压油对活动阀体6的有效作用面积为阀杆6-1的横截面积，作用力指向左阀腔5-1，在活动阀体6向阀腔的左端移动时，阀杆6-1会压缩杆孔6-1-1内的空气，压缩的空气也会对活动阀体6产生一定的复位力，协助圆柱弹簧10复位活动阀体6。液压缸的液压源的流量Q一定，液压缸的负载越大，随着液压油不断进入，液压缸内的液压油的油压越大。

如图2和3所示，液压源的液压油从无杆腔油口P2进入无杆腔4，液压油首先通过第二流道8作用在活动阀体6上，推动封堵第二流道8的活动阀体6向左阀腔5-1移动，在活动阀体6脱离阀腔的右端面时，无杆腔4依次通过第二流道8、贯通道9和第一流道11与有杆腔3相通，使液压缸处于差动连接状态，在液压缸负载较小时，液压油的油压也较小，阀腔内的液压油对活动阀体6的作用力不足以推动活动阀体6克服圆柱弹簧10的弹力移动到阀腔的左端，活动阀体6维持在阀腔的中部位置，液压缸维持在差动连接状态。此时，液压缸的有效作用面积是缸杆截面积A3，由于缸杆截面积A3＜无杆腔面积A2，此时，差动状态缸杆伸出速度V3＞非差动状态缸杆伸出速度V2，差动状态缸杆伸出力F3＜非差动状态缸杆伸出力F2，液压缸快速伸出，但推力较小。

如图4和5所示，液压油从无杆腔油口P2进入无杆腔4，当液压缸负载较大时，液压油对活动阀体6的作用力大于圆柱弹簧10的最大弹力，使活动阀体6被推动到阀腔的左端，活动阀体6堵住第一流道11，此时，无杆腔4与有杆腔3不能连通，液压油只作用于无杆腔面积A2，液压缸处于非差动连接状态，由于无杆腔面积A2＞缸杆截面积A3，无杆腔面积A2＞有杆腔面积A1，此时，缸杆伸出速度V=非差动状态缸杆伸出速度V2，非差动状态缸杆伸出速度V2＜缸杆缩回速度V1，非差动状态缸杆伸出力F2＞缸杆缩回力F1，液压缸慢速伸出，但是推力较大。

如图6和7所示，活动阀体6在圆柱弹簧10提供的复位力的作用下复位至阀腔的右端，液压油从有杆腔油口P1进入有杆腔3，活动阀体6被液压油维持在阀腔的右端，此时，无杆腔4与有杆腔3不能连通，液压油只作用于有杆腔面积A1，由于有杆腔面积A1＜无杆腔面积A2，此时，缸杆缩回速度V1＞非差动状态缸杆伸出速度V2，缸杆缩回力F1＜非差动状态缸杆伸出力F2，液压缸快速缩回。

Claims (5)

1.一种自动切换差动状态的液压缸，包括缸体、活塞（1）和缸杆（2），活塞（1）将缸体的内腔分为有杆腔（3）和无杆腔（4），其特征是：在活塞（1）和缸杆（2）构成的组合体内具有阀腔，阀腔内具有活动阀体（6），活动阀体（6）在阀腔内左右移动，阀腔的左端具有阀杆孔（7），活动阀体（6）的左端具有阀杆（6-1），阀杆（6-1）插入阀杆孔（7），阀杆（6-1）与阀杆孔（7）密封配合，在阀杆孔（7）中具有弹性元件，弹性元件作用在阀杆（6-1）上，用于推动活动阀体（6）复位至阀腔的右端，活动阀体（6）将阀腔分为左右设置的左阀腔（5-1）和右阀腔（5-2），左阀腔（5-1）通过第一流道（11）与有杆腔（3）连通，右阀腔（5-2）通过第二流道（8）与无杆腔（4）连通，在活动阀体（6）移动至阀腔的左端时，活动阀体（6）堵住第一流道（11），在活动阀体（6）上具有贯通道（9），用于连通左阀腔（5-1）和右阀腔（5-2），在活动阀体（6）移动至阀腔的右端时，活动阀体（6）堵住第二流道（8）。

2.根据权利要求1所述的自动切换差动状态的液压缸，其特征是：所述的弹性元件为圆柱弹簧（10），阀杆（6-1）内具有杆孔（6-1-1），圆柱弹簧（10）的一端作用在阀杆孔（7）的端面上，圆柱弹簧（10）的另一端进入杆孔（6-1-1）并作用在杆孔（6-1-1）的端面上。

3.根据权利要求1所述的自动切换差动状态的液压缸，其特征是：所述的贯通道（9）与第一流道（11）错开设置，使活动阀体（6）通过其左端面封堵第一流道（11），贯通道（9）与第二流道（8）也错开设置，使活动阀体（6）通过其右端面封堵第二流道（8）。

4.根据权利要求3所述的自动切换差动状态的液压缸，其特征是：所述的贯通道（9）位于活动阀体（6）的外侧边缘部位。

5.根据权利要求1所述的自动切换差动状态的液压缸，其特征是：所述的阀腔位于活塞（1）内。

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