CN117703877A - 内置液压阻尼缓冲作动器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的一种内置液压阻尼缓冲作动器，属于液压作动筒领域。本发明可以通过下述技术方案实现：液压阻尼缓冲器采用两级被由小到大轴向递归串联的缓冲缸盖，分隔组成为两级作用容积由小到大的缓冲腔，两级缓冲腔由小到大轴向递归；第一级为初级缓冲腔并作为排油腔，第二级为主缓冲腔，且两级缓冲腔由小到大轴向递归；当活塞杆收上快到底时，第一级缓冲缸盖和第二级缓冲缸盖在液压活塞缸筒底部结构作用下，往底部收缩使得第一级初级缓冲腔内的油液被挤压形成缓冲压力，此时缓冲腔内的油液只能通过环缝间隙排出，控制环缝的大小使得缓冲腔排除油液速度较慢以形成一定的阻力，从而使活塞杆收上的末端速度减低，达到作动筒收上位置末端缓冲的效果。

Description

内置液压阻尼缓冲作动器

技术领域

本发明属于液压作动筒领域及机械设备阻尼缓冲器(或减震器)领域，涉及一种主要用于航空、航天、船舶、车辆、大型工程设备系列缓冲器、建筑系列缓冲器、桥梁系列缓冲器等行业液压系统执行机构的带缩回末端阻尼作用的液压作动器。

背景技术

在液压、气动传动系统中，作动器(Actuator)的功率是通过在密闭回路内的受压液体或气体来传递和控制的。作动器工作介质一般有液体和气体两种，是液、压气动传动系统中常见的一类执行元件，一般分为往复直线式作动器和往复摆动式作动器两种类型，它是将气压或液压功率转换成机械力和运动的装置。作动器驱动大质量的运动部件并且运动速度较大时，运动部件的惯性较大，当作动器的活塞/活塞杆运动到极限位置时，易发生因机械碰撞引起的冲击和噪声。活塞杆是支持活塞做功的连接部件，应用在作动器油缸、气缸运动执行部件中，是一个运动频繁、技术要求高的运动部件。以液压油缸为例，由缸筒、活塞杆、活塞、端盖几部分组成。活塞杆属于细长轴类零件对同轴度要求严格，使用活塞杆时，活塞杆要承受交变载荷作用，直接影响整个产品的寿命和可靠性。当液压缸驱动质量较大、运动速度较快的工作部件时，一般要设置缓冲装置。其目的是消除因运动部件的惯性力和液压力所造成的活塞与缸盖之间的机械撞击，同时也为了降低活塞在改变运动方向时液体的噪声。在活塞行程末端，活塞不缓冲减速，给缸盖很大冲击力，产生撞击，严重时，活塞猛然撞击缸盖，使缸盖损坏、液压缸底座断裂。

众所周知，衰减自由振动的各种摩擦和其它障碍物称为阻尼。阻尼是控制振动的三个根本要素之一。缓冲器是用于缓解和承受外载冲击的器件，在工业自动化设备中起到了至关重要的作用。放置在结构系统上的“特殊”构件能提供运动阻力，降低运动能量，称为阻尼缓冲器。阻尼式液压缓冲器亦称“耗能型缓冲器”。“缓冲器”的一种。液压缓冲器种类较多，根据泄油孔的布置，可分柱塞上带有泄油孔的液压缓冲器、在缸体内壁具有溢流孔的液压缓冲器。由于机械设备作动器在液压缸内部的行程末端设置缓冲机构，可使带动负载的活塞部件在到达行程末端时减速，能够降低因活塞部件的惯性力和液压力所造成的活塞与端盖之间的机械撞击。因此液压缸的行程末端缓冲机构通常采用能量缓冲法的缓冲器,使液压缸低压腔内最后要排回油箱的液压油封闭起来,通过节流孔或缝隙流出,能够到减速的目的。同时,缓冲腔内的流体产生内压,可以抵抗惯性力及其他外力的作用而实现缓冲。其能量转化机理是把动能转化为热能,热能则由循环的流体带出到液压缸外。

液压缓冲器是一种现代机械中常见的机械装置，通常用于吸收旋转或直线运动的冲击力，减少震动和噪音，保护设备的功能。液压缓冲器强度是否能够调节，取决于液压缓冲器的种类，目前市面上较为常用的液压缓冲器包括可调液压缓冲器、不可调液压缓冲器，这两种缓冲器调节强度的实际效果是不一样的。这种液压缓冲器的强度是不可以调节的，它通过特定设计的油口和分布方式，来保持对运动工件的线性降速。从高速轻载至低速度重载，不需要调整便可吸取能量。唯工业中常用类型的油压式缓冲器和油-气组合式缓冲器两种形式缓冲器，虽然具有结构简单、易于设计制造，能在其缓冲的行程中，平稳且安静地以较小的力量将运动件停止下来，但也存在着缓冲效果不足、即冲击现象消失慢，反冲力大等缺点。因此在行程的末端，无可避免地会产生非常大的抗力及反弹力。其它如阻尼器等，由于缺乏精心设计的油孔系统，会在缓冲行程的开始时产生很大的冲击力。所有的油压缓冲器当受到撞击时，活塞杆往内移，迫使液压油通过油孔流入蓄压器内，因而产生抵制力。

目前缓冲机构的结构型式一般有小孔节流、环缝节流或小孔与环缝相结合。小孔节流是通过小孔阻挡流体的自由流通实现节流的，常用于全程缓冲。根据节流孔或缝隙的通流面积在缓冲过程中能否自动改变，大致可分为恒节流面积缓冲装置与变节流面积缓冲装置两类。恒节流面积缓冲装置的特点是：液压缸在缓冲过程中，节流面积不变，在缓冲开始时，可产生较大的缓冲压力，但很快就降低下来，因此，缓冲效果一般。而采用变节流面积缓冲装置的液压缸在缓冲过程中，节流孔或缝隙的通流面积随缓冲行程而自动改变，使缓冲油腔内的缓冲压力基本保持均匀，或呈一定的规律变化，这样的缓冲效果不一定很理想。在行程的末端，有可能无可避免地会产生非常大的抗力及反弹力。其它如阻尼器等，由于缺乏精心设计的油孔系统，会在缓冲行程的开始时产生很大的冲击力。环缝节流是通过筒与轴的间隙配合形成环向缝隙使得流体的流通不畅实现节流的，常用于末端缓冲，环缝节流筒和轴配合间隙小，加工精度要求高，加工难度大。受加工精度影响，装配后筒与轴不同心概率大，调试困难，性能一致性较差。虽然具有结构简单、易于设计制造等优点，但也存在着缓冲效果不足、即冲击现象消失慢，反冲力大等缺点。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术存在的问题，旨在提供一种结构紧凑，冲击现象消失快，反冲小，没有明显的阀值，消能效果佳，性能稳定寿命长，可以方便地进行伺服控制，可以提高设备的运动效率和精度尤其是具有缝隙节流缩回末端缓冲功能的液压作动器。初始力较小,造成本低，

本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现，一种内置液压阻尼缓冲作动器，包括：在作动器本体工作腔内的液压活塞缸筒7，在液压活塞缸筒7中作往复运动，直接对外做功的活塞杆8，其特征在于：所述活塞杆8为被隔墙分隔的中空杆体，所述中空杆体的尾端，设有将液压活塞缸筒7分隔为液压腔和行程腔的缓冲活塞，该缓冲活塞环密封在所述液压活塞缸筒7中运行，且制有依靠液压阻尼对活塞杆8进行缓冲减速至停止的液压阻尼缓冲器，该液压阻尼缓冲器采用至少两级被由小到大轴向递归串联的缓冲缸盖，分隔组成为至少两级作用容积由小到大的缓冲腔，以形成防止或减小活塞杆8在运动到两个端点时因惯性力造成冲撞的多级伸缩缓冲腔压力，其中，第一级为初级缓冲腔并作为排油腔，第二级为主缓冲腔，且两级缓冲腔由小到大轴向递归；在活塞杆8中收回运动中，液压油将活塞的推进力传递给两级缓冲缸盖，第一级缓冲缸盖10到底接触液压活塞缸筒7，在活塞即将到达行程的末端时，两级缓冲腔分别被两级缓冲缸盖挤压，排油腔缓冲压力升高，迫使液压油通过第一级缓冲缸盖10外圆缓冲环缝间隙9回油流出缓冲腔外，形成缓冲压力，活塞杆8末端行程运动速度减小变慢，线性减速，液压阻尼缓冲器将活塞杆8运动平稳且安静地以较小的力量将运动件停止下来，冲击行程结束，缓冲器缓冲结构自动复位，等待下一次冲击换向伸出活塞杆8。

本发明相比于现有技术具有如下有益效果。

本发明采用采用至少两级被由小到大轴向递归串联的缓冲缸盖，分隔组成为至少两级作用容积由小到大的缓冲腔，以形成防止或减小活塞杆8在运动到两个端点时因惯性力造成冲撞的多级伸缩缓冲腔压力的液压阻尼缓冲器，结构紧凑合理，密封性好，工作可靠，动态响应速度快，冲击现象消失快。这种容积由小到大的缓冲腔可随缓冲行程的增加逐渐缩小，缓冲压力由小变大，可以达到较为平稳的缓冲效果。相比其它阻尼缓冲器，这种类型还可以节省空间。

本发明由第一级缓冲缸盖10、第二级缓冲缸盖5和衬套2通过结构设计在活塞杆8内封装的第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4，形成多级缓冲腔。有效地消除作动器活塞快速移动产生的冲击震动，保证了平稳运行。由于环形间隙的阻弹簧缓冲器尼作用，运动体的动能将转化为缓冲器的节流发热。可使油缸体内缓冲压力在缓冲过程中保持不变，从而实现匀减速缓冲。不仅反冲小，没有明显的阀值，缓冲效果好，而且液压冲击小运行平稳，消能效果极佳。

本发明第一级缓冲缸盖10、第二级缓冲缸盖5和衬套2通过结构设计在活塞杆8内封装的第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4，形成短行程缓冲腔。能在其缓冲的行程中，平稳且安静地以较小的力量将运动件停止下来。通过精确控制运动速度和减少振动冲击力，提高了设备的使用寿命、运动效率和精度。

本发明采用第一级为初级缓冲腔并作为排油腔，第二级为主缓冲腔，且两级缓冲腔由小到大轴向递归；能够有效地减少设备在高速运动中产生的振动和冲击力，避免了设备部件的磨损和破坏，延长了设备的使用寿命。液压阻尼缓冲器缓冲结构把活塞杆8的动能转化为缓冲段液压油的热能，并通过油液流出带出到压力缸外，有效地减小了设备受冲击、振动的影响，解决了作动器运动速度过快而引起的冲击载荷较大的问题。

本发明作动器各部件均为机械式连接，可靠性良好。结构紧凑、体积小，响应速度快，无特殊限制要求，可以广泛应用于有阻尼要求的液压设备。

附图说明

图1是本发明一种内置液压阻尼缓冲作动器缩回末端阻尼缓冲机构无缓冲时的全剖视图

图2是图1的剖视图；

图中：1复位弹簧，2衬套，3第一级缓冲腔，4第二级缓冲腔，5第二级缓冲缸盖，6复归弹簧，7液压活塞缸筒，8活塞杆，9环缝间隙，10第一级缓冲缸盖。

下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本专利的保护范围。

具体实施方式

参阅图1。在以下描述的示意性优选实施例中，一种内置液压阻尼缓冲作动器，包括：在作动器本体工作腔内的液压活塞缸筒7，在液压活塞缸筒7中作往复运动，直接对外做功的活塞杆8。所述活塞杆8为被隔墙分隔的中空杆体，所述中空杆体的尾端，设有将液压活塞缸筒7分隔为液压腔和行程腔的缓冲活塞，该缓冲活塞环密封在所述液压活塞缸筒7中运行，且制有依靠液压阻尼对活塞杆8进行缓冲减速至停止的液压阻尼缓冲器，该液压阻尼缓冲器采用至少两级被由小到大轴向递归串联的缓冲缸盖，分隔组成为至少两级作用容积由小到大的缓冲腔，以形成防止或减小活塞杆8在运动到两个端点时因惯性力造成冲撞的多级伸缩缓冲腔压力，其中，第一级为初级缓冲腔并作为排油腔，第二级为主缓冲腔，且两级缓冲腔由小到大轴向递归；在活塞杆8中收回运动中，液压油将活塞的推进力传递给两级缓冲缸盖，第一级缓冲缸盖10到底接触液压活塞缸筒7，在活塞即将到达行程的末端时，两级缓冲腔分别被两级缓冲缸盖挤压，排油腔缓冲压力升高，迫使液压油通过第一级缓冲缸盖10外圆缓冲环缝间隙9回油流出缓冲腔外，形成缓冲压力，活塞杆8末端行程运动速度减小变慢，线性减速，液压阻尼缓冲器将活塞杆8运动平稳且安静地以较小的力量将运动件停止下来，冲击行程结束，缓冲器缓冲结构自动复位，等待下一次冲击换向伸出活塞杆8。

内置液压阻尼缓冲器包括：被第一级缓冲缸盖10山字形截面中空台阶缓冲柱塞弹簧垫圈，约束在活塞杆8隔墙分隔弹簧腔底端的复归弹簧6，与第二级缓冲缸盖5端向凸缘环拐角相扣，及与活塞大底台阶腔端面形成第二级缓冲腔4的衬套2，被第一级缓冲缸盖10山字形截面台阶柱垫圈约束，并环密封在山字截面外圆上的第二级缓冲缸盖5，形成的第一级缓冲腔3，以及套装在山字截面中心台阶缓冲柱塞上的复位弹簧1。

复归弹簧6的作用是使活塞完成缓冲作用后回位，复位弹簧1是在第一级缓冲缸盖10底部缓冲垫与液压活塞缸筒7之间起缓冲加速作用，并保证不致因频繁撞击而损坏。

衬套2与第二级缓冲缸盖5拐角对扣环面间形成环形节流式的环缝间隙9。

衬套2的环面上制有配合活塞端口台阶孔的凸缘环。

第二级缓冲缸盖5为带有拐角端环的缸盖。

活塞环密封活塞缸筒7，环面上制有装配导向环的环槽，导向环的背端制有圆弧过渡凸头，活塞自由端底部制有缓冲环槽。

液压活塞缸筒7制有配合衬套2弧度环的变截面渐变圆滑过渡弧环。

第一级缓冲缸盖10、第二级缓冲缸盖5和衬套2通过结构设计为第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4，衬套2通过拐角对扣搭接第二级缓冲缸盖5内封在活塞杆8阶梯台阶孔内，形成多级缓冲腔压力。

活塞杆8换向伸出时，第一级缓冲缸盖10和第二级缓冲缸盖5在复位弹簧1和复归弹簧6作用下，逐级缓慢伸出，来自缓冲腔以外的油液通过环缝间隙9被吸入被环密封的第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4，缓冲结构复位满足下次使用条件。

2.如权利要求1所述的作动器伸出末端阻尼缓冲机构，：第一级缓冲缸盖10、第二级缓冲缸盖5和衬套2通过结构设计在活塞杆8内封装的第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4，形成多级缓冲腔压力。

3.如权利要求1所述的作动器伸出末端阻尼缓冲机构，：第一级缓冲缸盖10、第二级缓冲缸盖5和衬套2通过结构设计在活塞杆8内封装的第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4)，形成短行程缓冲，压力初级缓冲腔在活塞杆回缩时，第一级缓冲缸盖10缓冲套在油压作用下左移，实现液压活塞缸筒7活塞杆回缩时的快速启动。

第一级缓冲缸盖10、第二级缓冲缸盖5和衬套2通过结构设计在活塞杆8内封装的第一级缓冲腔3和第二级缓冲腔4，形成多级缓冲腔压力。

本发明尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种内置液压阻尼缓冲作动器，包括：在作动器本体工作腔内的液压活塞缸筒(7)，在液压活塞缸筒(7)中作往复运动，直接对外做功的活塞杆(8)，其特征在于：所述活塞杆(8)为被隔墙分隔的中空杆体，所述中空杆体的尾端，设有将液压活塞缸筒(7)分隔为液压腔和行程腔的缓冲活塞，该缓冲活塞环密封在所述液压活塞缸筒(7)中运行，且制有依靠液压阻尼对活塞杆(8)进行缓冲减速至停止的液压阻尼缓冲器，该液压阻尼缓冲器采用至少两级被由小到大轴向递归串联的缓冲缸盖，分隔组成为至少两级作用容积由小到大的缓冲腔，以形成防止或减小活塞杆(8)在运动到两个端点时因惯性力造成冲撞的多级伸缩缓冲腔压力，其中，第一级为初级缓冲腔并作为排油腔，第二级为主缓冲腔，且两级缓冲腔由小到大轴向递归；在活塞杆(8)中收回运动中，液压油将活塞的推进力传递给两级缓冲缸盖，第一级缓冲缸盖(10)到底接触液压活塞缸筒(7)，在活塞即将到达行程的末端时，两级缓冲腔分别被两级缓冲缸盖挤压，排油腔缓冲压力升高，迫使液压油通过第一级缓冲缸盖(10)外圆缓冲环缝间隙(9)回油流出缓冲腔外，形成缓冲压力，活塞杆(8)末端行程运动速度减小变慢，线性减速，液压阻尼缓冲器将活塞杆(8)运动平稳且安静地以较小的力量将运动件停止下来，冲击行程结束，缓冲器缓冲结构自动复位，等待下一次冲击换向伸出活塞杆(8)。

2.如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：内置液压阻尼缓冲器包括：被第一级缓冲缸盖(10)山字形截面中空台阶缓冲柱塞弹簧垫圈，约束在活塞杆(8)隔墙分隔弹簧腔底端的复归弹簧(6)，与第二级缓冲缸盖(5)端向凸缘环拐角相扣，及与活塞大底台阶腔端面形成第二级缓冲腔(4)的衬套(2)，被第一级缓冲缸盖(10)山字形截面台阶柱垫圈约束，并环密封在山字截面外圆上的第二级缓冲缸盖(5)，形成的第一级缓冲腔(3)，以及套装在山字截面中心台阶缓冲柱塞上的复位弹簧(1)。

3.如权利要求2所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：复归弹簧(6)的作用是使活塞完成缓冲作用后回位，复位弹簧(1)是在第一级缓冲缸盖(10)底部缓冲垫与液压活塞缸筒(7)之间起缓冲加速作用，并保证不致因频繁撞击而损坏。

4.如权利要求2所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：第二级缓冲缸盖(5)为带有拐角端环的缸盖；衬套(2)与第二级缓冲缸盖(5)拐角对扣环面间形成环形节流式的环缝间隙(9)。

5.如权利要求3所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：衬套(2)的环面上制有配合活塞端口台阶孔的凸缘环。

6.如权利要求1所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：活塞环密封活塞缸筒(7)，环面上制有装配导向环的环槽，导向环的背端制有圆弧过渡凸头，活塞自由端底部制有缓冲环槽。

7.如权利要求1所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：液压活塞缸筒(7)制有配合衬套(2)弧度环的变截面渐变圆滑过渡环弧。

8.如权利要求1所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：第一级缓冲缸盖(10)、第二级缓冲缸盖(5)和衬套(2)通过结构设计为第一级缓冲腔(3)和第二级缓冲腔(4)，衬套(2)通过拐角对扣搭接第二级缓冲缸盖(5)内封在活塞杆(8)阶梯台阶孔内，形成多级缓冲腔压力。

9.如权利要求1所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：活塞杆(8)换向伸出时，第一级缓冲缸盖(10)和第二级缓冲缸盖(5)在复位弹簧(1)和复归弹簧(6)作用下，逐级缓慢伸出，来自缓冲腔以外的油液通过环缝间隙(9)吸入被环密封的第一级缓冲腔(3)和第二级缓冲腔(4)，缓冲结构复位满足下次使用条件。

10.如权利要求1所述的如权利要求1所述的内置液压阻尼缓冲作动器，其特征在于：第一级缓冲缸盖(10)、第二级缓冲缸盖(5)和衬套(2)通过结构设计在活塞杆(8)内封装的第一级缓冲腔(3)和第二级缓冲腔(4)，形成短行程缓冲，压力初级缓冲腔在活塞杆回缩时，第一级缓冲缸盖(10)缓冲套在油压作用下左移，实现液压活塞缸筒(7)活塞杆回缩时的快速启动。