CN114499033A - 一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，属于电动缸应用技术领域。丝杠组件上套装有内、外推杆组件，内、外推杆组件之间设有内、外压缩弹簧及缓冲垫，内、外推杆组件可轴向滑动，电机驱动减速器通过传动箱组件使丝杠副带动内、外推杆运动时，内、外压缩弹簧时刻处于受力状态，挖掘机用电动缸在工作过程中受到冲击载荷时，内、外压缩弹簧及缓冲垫会消除外界产生的冲击载荷，从而延长电动缸内部结构件的使用寿命。本发明整体结构形式紧凑、加工成本低、稳定性强，提高了电动缸的环境适应性和安全性，主要适用于挖掘机工作时会频繁产生冲击载荷的工况。
Description
技术领域
本发明专利提供一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，属于电动缸应用技术领域。
背景技术
随着现代机械工业以及电子控制技术的发展，电动缸替代液压缸已经成为时代发展的趋势且逐渐被人认知且接受。作为现代化直线运动机构的典型代表，电动缸在工业加工、航空航天、智能机器人、仿真器械、医疗机械、工程车等多个重要领域均已得到广泛应用，随着应用领域的不断扩宽，电动缸工作条件也越来越复杂，在一些特殊领域中，电动缸工作过程中需要承受较大的冲击载荷，如火箭发射车和飞机起落架，在发射或飞机降落过程中产生的冲击载荷都直接作用在电动缸上此时，电动缸是在静止状态下承受冲击载荷，对于其他的特殊情况，，如用于挖掘机的电动缸，其是在运动过程中多次承受冲击载荷。低频冲击载荷会影响电动缸受力部件性能，降低电动缸的使用寿命；高频冲击载荷会造成电动缸受力部件失效，引起电动缸故障，在一些重要场合会造成不可挽回的损失。
发明内容
本发明针对上述问题，提供了一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，适用于高频、低频冲击载荷的工况，解决了传统电动缸无法在运动过程中高频次或低频次的承受冲击载荷的问题，同时提高了电动缸的稳定性、环境适用性及安全性。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，包括内推杆组件、外推杆组件、缸筒组件、丝杠副组件、内压缩弹簧、外压缩弹簧(包含圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)、轴承座组件、传动箱组件(包含同步带传动、齿轮副传动)、减速器和电机。
进一步，所述外压缩弹簧与外推杆组件外圈套接，内压缩弹簧与丝杠螺母外圈套接，内推杆组件与外推杆组件滑动连接，外推杆组件与丝杠副组件采用螺钉连接，置于缸筒组件内部，缸筒组件、轴承座组件与传动箱组件采用螺钉串联，传动箱组件与减速器、电机采用螺钉串联，形成完整的传动链。电动缸内推杆组件前端支耳与负载采用“鱼耳-销钉”的连接方式进行连接，保证推杆组件在负载安装接口的限制下，直线运动过程中不会产生周向旋转，从而实现电动缸伸出与缩回；所述内压缩弹簧、外压缩弹簧在电动缸整个运动过程中一直处于受力状态。
进一步，所述内推杆组件包括前端支耳、内推杆、限位板、缓冲垫、滑动键，所述内推杆外部设有圆环槽，所述限位板内孔尺寸与圆环槽内孔尺寸适配；所述限位板上设有外圆凹槽1，所述外圆凹槽1内、外径尺寸与外压缩弹簧内、外径尺寸适配，所述限位板接触面设有缓冲垫；所述内推杆端面设有滑动键与内圆凹槽1，所述内圆凹槽1内、外径尺寸与内压缩弹簧内、外径尺寸适配；所述限位板为机械限位1。
进一步，所述外推杆组件包括外推杆和缓冲垫，所述外推杆内侧设有对称键槽，所述键槽尺寸与内推杆滑动键尺寸适配；所述内推杆最大外径尺寸与外推杆最大内径尺寸适配；所述内推杆最小外径尺寸与外推杆的最小内径尺寸适配；所述外推杆与内推杆轴向滑动设有机械限位2，所述缓冲垫设置于内推杆接触面。
进一步，所述缸筒组件包括缸筒前端盖、缸筒、支撑环、密封圈，所述缸筒前端盖安装于缸筒前端，所述缸筒前端盖内部安装有用于防尘、防水的密封圈与支撑环。
进一步，所述丝杠副组件包括丝杠与丝杠螺母，所述丝杠螺母法兰面设有内圆凹槽2、外圆凹槽2。
进一步，所述内压缩弹簧(包含圆柱压缩弹簧、蝶形压缩弹簧)内径尺寸与丝杠螺母最小外径尺寸适配，所述内压缩弹簧外径尺寸小于外推杆最大内径尺寸5-10mm，所述内压缩弹簧的压并高度大于丝杠螺母高度5－10mm；所述丝杠螺母内圆凹槽2内、外径尺寸与内压缩弹簧内、外径尺寸适配。
进一步，所述外压缩弹簧(包含圆柱压缩弹簧、蝶形压缩弹簧)内径尺寸与外推杆最大外径尺寸适配，所述外压缩弹簧外径尺寸小于丝杠螺母最大外径尺寸5-10mm；所述丝杠螺母外圆凹槽2内、外径尺寸与外压缩弹簧内、外径尺寸适配。
进一步，所述机械限位1的限位距离小于内压缩弹簧的压并距离。
进一步，所述推杆伸出或缩回时，内压缩弹簧与外压缩弹簧均处于受力状态。
进一步，所述缸筒组件通过轴承座组件与传动箱组件连接在一起，所述轴承座组件内部设有主轴承，主轴承主要支撑、固定丝杠副组件。
进一步，所述传动箱组件内部设有同步带传动副或齿轮副传动副，所述减速器输出端与传动箱组件相连接。
一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构传动方法，包括以下步骤：
步骤一，工作时，在电机驱动力矩作用下，通过减速器、传动箱传动(同步带传动、齿轮副传动)，使丝杠副组件进行旋转，丝杠螺母与外推杆组件采用螺钉进行连接，内推杆组件与外推杆组件滑动套接，内推杆与外推杆在滑动键的限制下，无法相对旋转。内推杆组件前端支耳与负载采用“鱼耳-销钉”的方式进行连接，在负载接口的限制下，内推杆无法径向旋转，从而使内、外推杆组件作轴向直线运动。
步骤二，丝杠副组件带动外推杆运动时，内压缩弹簧、外压缩弹簧开始压缩，在机械限位1与机械限位2的作用下，推动内推杆运动，直至内推杆组件完全伸出或缩回。
步骤三，当电动缸运动受到外部轴向冲击载荷使其产生压缩现象时，由内推杆将冲击载荷传递至外压缩弹簧和内压缩弹簧，此时内、外压缩弹簧开始压缩，将外界冲击载荷进行消除，再作用至外推杆及丝杠螺母上。内推杆外部安装有限位板，所述限位板为机械限位1，限位板面均安装缓冲垫。限位距离小于内压缩弹簧压并距离，保护内压缩弹簧及丝杠螺母不受损坏。
步骤四，当电动缸运动受到外部轴向冲击载荷使其产生拉伸现象时，由内推杆将冲击载荷传递至外压缩弹簧和内压缩弹簧，此时内、外压缩弹簧开始拉升，内推杆向外运动，内推杆与外推杆相对滑动处设置有机械限位2，机械限位接触面均安装缓冲垫，将外界冲击载荷进行消除，再作用至外推杆及丝杠螺母上，保护内、外压缩弹簧及丝杠螺母不受损坏。
步骤五，内推杆组件在机械限位1、机械限位2的作用下，带动外推杆组件及丝杠螺母进行伸出或缩回时，内压缩弹簧与外压缩弹簧均处于受力状态。
本发明的有益效果为：本发明提供了一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，适用于挖掘机高频、低频冲击载荷的工况，解决了传统电动缸无法在运动过程中承受高频次或低频次冲击载荷的问题，且电动缸整体结构紧凑，加工成本低，工作可靠，不会出现抖动异响，同时提高了电动缸的适用性、稳定性、安全性、便捷性。
附图说明
图1-1、图1-2为本发明一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构示意图；
图2为本发明内推杆结构示意图；
图3为本发明外推杆结构示意图；
图4为本发明丝杠螺母结构示意图；
其中：10、安装接口；11、销轴；20、内推杆组件；21、前端支耳；22、内推杆；23、圆环槽；24、限位板；25、外圆凹槽1；26、缓冲垫；27、滑动键；28、内圆凹槽1；30、外推杆组件；31、外推杆；32、缓冲垫；33、键槽；40、缸筒组件；41、缸筒前端盖；42、缸筒；43、支撑环；44、密封圈；50、丝杠副组件；51、丝杠；52、丝杠螺母；53、内圆凹槽2；54、外圆凹槽2；60、内压缩弹簧(圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)；70、外压缩弹簧(圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)；80、轴承座组件；81；轴承座；82、主轴承；90、传动箱组件(同步带传动、齿轮副传动)；100、减速器；101、电机。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清晰，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚的描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
下面结合图1至图4对本发明的实施例进行具体说明。
根据图1-1、图1-2所示，一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，包括内推杆组件(20)、外推杆组件(30)、缸筒组件(40)、丝杠副组件(50)、内压缩弹簧(圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)(60)、外压缩弹簧(圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)(70)、轴承座组件(80)、传动箱组件(同步带传动、齿轮副传动)(90)、减速器(100)和电机(101)。
所述内推杆组件(20)包括前端支耳(21)、内推杆(22)、限位板(24)、缓冲垫(26)、滑动键(27)，所述前端支耳(21)与内推杆(22)前端进行连接；所述缓冲垫(26)与限位板(24)上下面连接；所述限位板(24)内孔与内推杆(22)的圆环槽(23)配合连接；所述限位板(24)面设有外圆凹槽1(25)；所述内推杆(22)端面设有滑动键(27)与内圆凹槽1(28)；所述前端支耳(21)与安装接口(10)采用销轴(11)进行连接。所述限位板(24)为机械限位1；所述机械限位1的限位距离小于内压缩弹簧的压并距离；
所述外推杆组件(30)包括外推杆(31)、缓冲垫(32)，所述外推杆(31)内侧设有对称键槽(33)，所述内推杆(22)的滑动键(27)与外推杆(31)的键槽(33)配合安装，使内推杆(22)与外推杆(31)之间可相互滑动，但无法径向转动；所述缓冲垫(32)置于外推杆(31)内部。所述内推杆(22)与外推杆(31)滑动套接，所述内推杆(22)与外推杆(31)轴向滑动设有机械限位2，所述外推杆(31)后端与丝杠螺母(52)采用螺钉连接。
所述缸筒组件(40)包括缸筒前端盖(41)、缸筒(42)、支撑环(43)、密封圈(44)，所述支撑环(43)、密封圈(44)安装于缸筒前端盖(41)内部，对内推杆(22)起支撑、防尘、防水的作用；所述缸筒前端盖(41)采用螺钉与缸筒(42)前端进行连接。
所述丝杠副组件(50)包括丝杠(51)、丝杠螺母(52)。所述丝杠螺母(52)安装于丝杠(51)上，所述丝杠螺母(52)上设有内圆凹槽2(53)、外圆凹槽2(54)。
所述内压缩弹簧(60)(包含圆柱压缩弹簧、蝶形压缩弹簧)内径尺寸与丝杠螺母(52)最小外径尺寸配合安装，所述内压缩弹簧(60)外径尺寸小于外推杆(31)最大内径尺寸5-10mm；所示内压缩弹簧(60)安装在丝杠螺母(52)的内圆凹槽2(53)与内推杆(22)的内圆凹槽1(28)之间；所述内压缩弹簧(60)压并高度大于丝杠螺母(52)的高度5－10mm。电动缸工作过程中内压缩弹簧(60)均处于受力状态。
所述外压缩弹簧(70)(圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)内径尺寸与外推杆(31)最大外径尺寸配合安装，所述外压缩弹簧(70)外径尺寸小于丝杠螺母(52)最大外径尺寸5-10mm；所述外压缩弹簧(70)安装在丝杠螺母(52)的外圆凹槽2(54)与限位板(24)的外圆凹槽1(25)之间；电动缸工作过程中外压缩弹簧(70)均处于受力状态。
所述轴承座组件(80)包括轴承座(81)与主轴承(82)，所述丝杠副组件(50)安装于轴承(82)上，轴承(82)安装于轴承座(81)内部，所述缸筒组件(40)通过轴承座组件(80)与传动箱组件(90)连接在一起；所述主轴承(82)主要支撑、固定丝杠副组件(50)。
所述减速器(100)与传动箱组件(同步带传动、齿轮副传动)(90)连接，电机(101)与减速器(100)进行连接，形成完整传动链。工作时，在电机(101)驱动力矩作用下，通过减速器(100)、传动箱传动(同步带传动、齿轮副传动)(90)，使丝杠副组件(50)进行旋转，内推杆(22)与外推杆(31)在滑动键(27)的限制下，无法相对旋转。内推杆组件(20)前端支耳(21)与负载采用“鱼耳-销钉”的方式进行连接，在负载接口的限制下，内推杆(22)无法径向旋转，从而使内、外推杆组件(20)、(30)作轴向直线运动。
所述丝杠副组件(50)带动外推杆(31)运动时，内压缩弹簧(60)、外压缩弹簧(70)开始压缩，在机械限位1与机械限位2的作用下，推动内推杆(22)运动，直至内推杆组件(20)完全伸出或缩回。
当电动缸运动受到外部轴向冲击载荷使其产生压缩现象时，由内推杆组件(20)将冲击载荷传递至外压缩弹簧(70)和内压缩弹簧(60)，此时内、外压缩弹簧开始压缩(60、70)，将外界冲击载荷进行消除，再作用至外推杆(31)及丝杠螺母(52)上，内推杆(22)外部安装有限位板(24)，所述限位板(24)为机械限位1，限位板(24)面均安装缓冲垫(26)，限位距离小于内压缩弹簧(60)压并距离，保护内压缩弹簧(60)及丝杠螺母(52)不受损坏。
当电动缸运动受到外部轴向冲击载荷使其产生拉伸现象时，由内推杆组件(20)将冲击载荷传递至外压缩弹簧(70)和内压缩弹簧(60)，此时内、外压缩弹簧(60、70)开始拉升，内推杆(22)向外运动，内推杆(22)与外推杆(31)相对滑动处设置有机械限位2，机械限位接触面均安装缓冲垫(32)，将外界冲击载荷进行消除，再作用至外推杆(31)及丝杠螺母(52)上，保护内、外压缩弹簧(60、70)及丝杠螺母(52)不受损坏。
所述内推杆(22)在机械限位1、机械限位2的作用下，带动外推杆组件(30)及丝杠螺母(52)进行伸出或缩回，内压缩弹簧(60)与外压缩弹簧(70)均处于受力状态。
根据图2所示，所述内推杆(22)外侧设有圆环槽(23)，所述内推杆(22)端面设有滑动键(27)与内圆凹槽1(28)。
根据图3所示，所述外推干(31)内侧设有对称键槽(33)。
根据图4所示，所述丝杠螺母(52)上设有内圆凹槽2(53)、外圆凹槽2(54)。
以上所述对本发明的基本技术原理、技术路线及特点进行了详细清楚的描述，显然，本发明不受上述实施例的限制，对于本发明所属技术领域的技术人员而言，在不偏离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，但均落入本发明所附权利要求书所定义的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：包括内推杆组件、外推杆组件、缸筒组件、丝杠副组件、内压缩弹簧、外压缩弹簧(包含圆柱压缩弹簧或蝶形压缩弹簧)、轴承座组件、传动箱组件(同步带传动或齿轮副传动)、减速器和电机，所述外压缩弹簧与外推杆组件外圈套接；所述内压缩弹簧与丝杠螺母外圈套接；所述内推杆组件与外推杆组件滑动连接；所述外推杆组件与丝杠副组件采用螺钉连接，置于缸筒组件内部；所述缸筒组件、轴承座组件与传动箱组件采用螺钉串联，传动箱组件与减速器、电机采用螺钉串联，形成完整的传动链。
2.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述内推杆前端设有支耳安装接口，支耳安装接口与负载采用销轴进行连接。
3.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述内推杆外部设有圆环槽，圆环槽内孔尺寸与限位板内孔尺寸适配；所述限位板上设有外圆凹槽1，所述外圆凹槽1内、外径尺寸与外压缩弹簧内、外径尺寸适配，所述限位板接触面设有缓冲垫；所述内推杆端面设有滑动键与内圆凹槽1，所述内圆凹槽1内、外径尺寸与内压缩弹簧内、外径尺寸适配；所述限位板为机械限位1。
4.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述外推杆内侧设有对称键槽，所述键槽尺寸与内推杆滑动键尺寸适配。
5.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述内推杆最大外径尺寸与外推杆最大内径尺寸适配；所述内推杆最小外径尺寸与外推杆的最小内径尺寸适配；所述外推杆与内推杆轴向滑动设有机械限位2；所述内推杆接触面设有缓冲垫。
6.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述丝杠螺母法兰面设有内圆凹槽2、外圆凹槽2。
7.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述内压缩弹簧内径尺寸与丝杠螺母最小外径尺寸适配，所述内压缩弹簧外径尺寸小于外推杆最大内径尺寸5-10mm，所述内压缩弹簧的压并高度大于丝杠螺母高度5－10mm；所述内压缩弹簧内、外径尺寸与丝杠螺母内圆凹槽2内、外径尺寸适配。
8.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述外压缩弹簧内径尺寸与外推杆最大外径尺寸适配，所述外压缩弹簧外径尺寸小于丝杠螺母最大外径尺寸5-10mm；所述外压缩弹簧内、外径尺寸与丝杠螺母外圆凹槽2内、外径尺寸适配。
9.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述机械限位1的限位距离小于内压缩弹簧的压并距离。
10.根据权利要求1所述的一种用于挖掘机的电动缸缓冲结构，其特征在于：所述推杆伸出或缩回时，内压缩弹簧与外压缩弹簧均处于受力状态。
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