CN201521511U - 末端带半主动可控缓冲的油缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种末端带半主动可控缓冲的油缸，由油缸和一个磁流变缓冲装置集成而成，该磁流变缓冲装置安装在缸体的末端，磁流变缓冲装置由导磁活塞、上缸体、下缸体及设置在上缸体和下缸体内的U形导磁装置等构成，U形导磁装置由两个导磁环、一个导磁套以及一个线圈共同构成，线圈设置在导磁环和导磁套之间。当线圈通电后，U形导磁装置和导磁活塞形成了一个磁通回路，导磁活塞与导磁环之间间隙中的磁流变液将被“激活”，通过一定的控制线路调节线圈中的电流大小，就可以调节“激活区”磁流变液的屈服应力，从而调节整个磁流变缓冲装置所产生的阻力，实现磁流变缓冲装置的半主动可控。

Description

末端带半主动可控缓冲的油缸

技术领域

本实用新型属于一种在油缸行程末端可以实现半主动可控缓冲的油缸，特别是一种末端带半主动可控缓冲的油缸。

背景技术

在高速大功率的液压传动系统中，液压油缸所驱动的负载不仅质量大而且速度高，在油缸行程结束时常常会产生很大的冲击，这即不利于负载的快速准确到位，也会导致机器设备结构系统的振动，还会引起整个液压传动系统的工作不稳定。为了避免在油缸行程结束时产生强烈的冲击和振动，保证机器设备的工作稳定性，减小噪声，需要在油缸行程即将结束时进行缓冲。

传统的油缸缓冲方法主要有两种，一种是油缸外部控制方式，另一种是在油缸内部安装缓冲装置。油缸外部控制缓冲，是在油缸的控制回路上，安装节流阀或其他形式的流量控制装置进行缓冲，这种缓冲方式比较复杂，缓冲效果也不是非常理想；另一种缓冲方法是在油缸内部安装缓冲结构装置，具有结构简单的特点，可分为节流式和柱塞式两种。根据缓冲节流孔或节流缝隙的通流面积能否自动调节，节流式缓冲又可分为固定式节流和可变式节流；柱塞式缓冲是利用液压油流过缓冲柱塞与缸体相连的缓冲孔之间的间隙所产生的阻力来达到缓冲的目的。

以上两种缓冲方法属于被动缓冲模式，在负载发生变化和不同工况条件下，被动式缓冲不能保证所有负载、所有工况情况下都具有良好的缓冲效果，在某些情况下仍会导致负载不能快速准确到位或机器设备的工作不稳定。

发明内容

本实用新型的目的在于为高速大功率液压传动系统，提供一种在油缸行程末端可以实现半主动可控缓冲的油缸，该种油缸应用磁流变缓冲技术，可以根据冲击载荷的大小自动调节缓冲阻力，从而实现驱动负载的平稳停靠，保证整个液压系统和机器设备的工作稳定性。

实现本实用新型目的的技术解决方案为：本实用新型末端带半主动可控缓冲的油缸是一种普通油缸和磁流变缓冲装置的集成，可以实现末端的可控缓冲。

本发明末端带半主动可控缓冲的单作用油缸由油缸和磁流变缓冲装置集成而成，包括活塞杆、活塞、上端盖、缸体，磁流变缓冲装置设置在油缸缸体的下端，磁流变缓冲装置包括上缸体、下缸体、导磁活塞、顶杆、U形导磁装置，导磁活塞设置在上缸体和下缸体内，U形导磁装置通过螺栓被固定在上缸体和下缸体之间，顶杆与导磁活塞相固连；磁流变缓冲装置的下缸体的下端设置有液体体积补偿装置。

本实用新型末端带半主动可控缓冲的双作用油缸可以实现两端缓冲，包括活塞杆、活塞、上端盖、缸体，磁流变缓冲装置设置在油缸缸体的下端，磁流变缓冲装置包括上缸体、下缸体、导磁活塞、顶杆、U形导磁装置，导磁活塞设置在上缸体和下缸体内，U形导磁装置通过螺栓被固定在上缸体和下缸体之间，顶杆与导磁活塞相固连；磁流变缓冲装置为双头单缸磁流变缓冲装置形式，该磁流变缓冲装置还包括挡圈、叠簧、下端盖，叠簧设置在下端盖之上，挡圈设置在叠簧上方，下端盖通过螺纹与下缸体相连接。

本实用新型与现有技术相比，其显著优点：(1)本实用新型可实现油缸缓冲过程的自动控制，根据冲击情况的阻力自动调节；(2)本实用新型所建议的末端带缓冲油缸结构简单、操作方便，所需要的控制器体积小巧、功耗非常小；(3)本实用新型所建议的缓冲油缸，可以实现高速大功率液压油缸驱动负载的准确快速到位，减小对结构的冲击作用，抑制结构振动，减小噪音，提高工作精度，保证液压系统和整个机器设备的工作稳定。

附图说明

图1是本实用新型末端带半主动可控缓冲的单作用油缸剖视图。

图2是本实用新型末端带半主动可控缓冲的单作用油缸的局部图。

图3是本实用新型末端带半主动可控缓冲的双作用油缸剖视图。

图4本实用新型是末端带半主动可控缓冲的双作用油缸的局部图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细描述。

结合图1，本实用新型末端带半主动可控缓冲的单作用油缸由普通油缸和磁流变缓冲装置集成而成，油缸包括活塞杆1、活塞24、上端盖2、缸体3、以及进油口A和出油口B，结合图2，磁流变缓冲装置设置在普通油缸的缸体3的下端，用于产生可控的缓冲阻力，磁流变缓冲装置包括上缸体7、下缸体11、导磁活塞21、顶杆4、U形导磁装置和液体体积补偿装置，在整个磁流变缓冲装置内充满了磁流变液，导磁活塞21设置在上缸体7和下缸体11内，U形导磁装置通过螺栓被固定在上缸体7和下缸体11之间，顶杆4与导磁活塞21相固连，缸体3内充满液压油，从进油口A进液压油，从出油口B出液压油，在压力的作用下，可使与活塞杆1相连的负载快速向下运动，在活塞杆1的向下行程末端，活塞24会发生与磁流变缓冲装置的顶杆4的撞击，磁流变缓冲装置的控制电路开始工作，磁流变缓冲装置产生可控的缓冲阻力。

在缸体3的下端内设置有一轴套6，用于分隔普通油缸和磁流变缓冲装置，并隔离普通液压油和磁流变液，在轴套6上安装有密封圈起到相应的密封作用，螺栓22则用于连接普通油缸的缸体3和磁流变缓冲装置的上缸体7。

顶杆4和导磁活塞21连接在一起，两者可以一起运动。导磁活塞21设置在上缸体7内，由于压缩弹簧23对顶杆4的顶力，导磁活塞21的上端与挡圈5b相接触，而另一个挡圈5a则用于支撑压缩弹簧23的底部。

磁流变冲击缓冲装置是一种以磁流变液为工作介质的新型半主动可控缓冲装置。磁流变液是一种铁磁粒子均匀地悬浮在载流体中的一种智能材料。磁流变液能在磁场作用下发生迅速的流变特性(粘度，屈服应力)变化，并且这种变化是可逆的。以磁流变液为工作介质的磁流变缓冲器具有电源功率小、工作温度范围宽、可实现阻尼力的实时连续控制等优点，因此在车辆减振、结构抗震、以及各种机械设备中都得到了广泛的应用。

本实用新型末端带半主动可控缓冲的单作用油缸，该U形导磁装置由第一导磁环8、第二导磁环28、导磁套9、线圈18构成，U形导磁装置的各零件经由螺栓10连接成一个整体，线圈18设置在第一导磁环8、第二导磁环28和导磁套9之间，第一导磁环8、第二导磁环28和导磁套9均由软磁材料制成，用非导磁材料制作的隔离环19设置在第一导磁环8和第二导磁环28之间将两个导磁环上下隔开，线圈18的内圈和外圈分别与隔离环19的外环面及导磁套9的内环面相接触，第一导磁环8、第二导磁环28及隔离环19的内径均与上缸体7、下缸体11的内径相同，在第一导磁环8和和隔离环19上设置有密封圈20，用于磁流变液的密封，U形导磁装置通过5个螺栓17和螺母10被固定在上缸体7和下缸体11之间。当线圈18通电后，U形导磁装置和导磁活塞21形成了一个磁通回路C，如图2，导磁活塞21与导磁环8之间间隙中的磁流变液将被“激活”，通过一定的控制线路调节线圈中的电流大小，就可以调节“激活区”磁流变液的屈服应力，从而调节整个磁流变缓冲装置所产生的阻力，实现磁流变缓冲装置的半主动可控。

本实用新型末端带半主动可控缓冲的单作用油缸，为了补偿顶杆4向下移动和磁流变液温升所引起的流体体积变化，在下缸体11的下端设置有一液体补偿装置，该液体补偿装置包括浮动活塞12、下端盖13、锁紧螺母14及补偿弹簧15，在上端开有小口的下端盖13通过螺纹与下缸体11相连接，浮动活塞12设置在下端盖13内，锁紧螺母14通过螺纹与下端盖13相连接，补偿弹簧15安装在浮动活塞12和锁紧螺母14之间，补偿弹簧15将浮动活塞12向上顶紧；当顶杆4向下移动和磁流变液温升引起流体体积变化时，在压力的作用下，浮动活塞12向下移动，从而使磁流变液进入下端盖13的内腔；当顶杆4在压缩弹簧23的作用下回复或磁流变液温度下降时，浮动活塞12在补偿弹簧15的作用下回复到原来的位置。

本实用新型整个系统的工作原理如下：

当活塞杆1携带负载快速向下运动到行程末端时，活塞24会与顶杆4的头部相撞击，顶杆4和导磁活塞21一起向下运动并使压缩弹簧23压缩。导磁活塞21的向下运动会导致磁流变液16沿D所示的方向流动。当顶杆4向下运动时，通过一定的控制线路给线圈18施加不同的电流大小，U形导磁装置和活塞21形成了一个磁通回路C，导磁活塞21与导磁环8之间间隙中的磁流变液将被“激活”。不同的“激活区”磁场强度，可以实现“激活区”磁流变液的流变特性的控制，从而调节整个磁流变缓冲装置所产生的阻力，最终实现磁流变缓冲装置的半主动可控，减小油缸驱动负载到位时的冲击作用，抑制结构振动，减小噪音，提高工作精度，保证液压系统和整个机器设备工作的稳定性。

结合图3和图4，本实用新型末端带半主动可控缓冲的双作用油缸，这是对图1所示的单作用油缸的简单变形，该双作用油缸可以实现两端缓冲，包括活塞杆1、活塞24、上端盖2、缸体3，磁流变缓冲装置设置在油缸缸体3的下端，磁流变缓冲装置包括上缸体7、下缸体11、导磁活塞21、顶杆4、U形导磁装置，导磁活塞21设置在上缸体7和下缸体11内，U形导磁装置通过螺栓被固定在上缸体7和下缸体11之间，顶杆4与导磁活塞21相固连；该双作用油缸实现两端缓冲，磁流变缓冲装置为双头单缸磁流变缓冲装置形式，该磁流变缓冲装置还包括挡圈25、叠簧26、下端盖27，叠簧26设置在下端盖27之上，挡圈25设置在叠簧26上方，下端盖27通过螺纹与下缸体11相连接。叠簧26一方面起到对液体温升所引起的体积变化的补偿效果，另一方面还可以起到对导磁活塞21的缓冲作用。

Claims (4)

1.一种末端带半主动可控缓冲的单作用油缸，包括活塞杆[1]、活塞[24]、上端盖[2]、缸体[3]，其特征在于：磁流变缓冲装置设置在油缸缸体[3]的下端，磁流变缓冲装置包括上缸体[7]、下缸体[11]、导磁活塞[21]、顶杆[4]、U形导磁装置，导磁活塞[21]设置在上缸体[7]和下缸体[11]内，U形导磁装置通过螺栓被固定在上缸体[7]和下缸体[11]之间，顶杆[4]与导磁活塞[21]相固连；磁流变缓冲装置的下缸体[11]的下端设置有液体体积补偿装置。

2.根据权利要求1所描述的末端带半主动可控缓冲的单作用油缸，其特征在于：该U形导磁装置包括第一导磁环[8]、第二导磁环[28]、导磁套[9]、线圈[18]，U形导磁装置的各零件经由螺栓[10]连接成一个整体，线圈[18]设置在第一导磁环[8]、第二导磁环[28]和导磁套[9]之间，第一导磁环[8]、第二导磁环[28]和导磁套[9]均由软磁材料制成，用非导磁材料制作的隔离环[19]设置在第一导磁环[8]和第二导磁环[28]之间将两个导磁环上下隔开，线圈[18]的内圈和外圈分别与隔离环[19]的外环面及导磁套[9]的内环面相接触，第一导磁环[8]、第二导磁环[28]及隔离环[19]的内径均与上缸体[7]、下缸体[11]的内径相同，当线圈[18]通电后，U形导磁装置和导磁活塞[21]形成了一个磁通回路C。

3.根据权利要求1所描述的末端带半主动可控缓冲的单作用油缸，其特征在于：该液体补偿装置包括浮动活塞[12]、下端盖[13]、锁紧螺母[14]及补偿弹簧[15]，在上端开有小口的下端盖[13]通过螺纹与下缸体[11]相连接，浮动活塞[12]设置在下端盖[13]内，锁紧螺母[14]通过螺纹与下端盖[13]相连接，补偿弹簧[15]安装在浮动活塞[12]和锁紧螺母[14]之间，补偿弹簧[15]将浮动活塞[12]向上顶紧。

4.一种末端带半主动可控缓冲的双作用油缸，包括活塞杆[1]、活塞[24]、上端盖[2]、缸体[3]，其特征在于：磁流变缓冲装置设置在油缸缸体[3]的下端，磁流变缓冲装置包括上缸体[7]、下缸体[11]、导磁活塞[21]、顶杆[4]、U形导磁装置，导磁活塞[21]设置在上缸体[7]和下缸体[11]内，U形导磁装置通过螺栓被固定在上缸体[7]和下缸体[11]之间，顶杆[4]与导磁活塞[21]相固连；该双作用油缸实现两端缓冲，磁流变缓冲装置为双头单缸磁流变缓冲装置形式，该磁流变缓冲装置还包括挡圈[25]、叠簧[26]、下端盖[27]，叠簧[26]设置在下端盖[27]之上，挡圈[25]设置在叠簧[26]上方，下端盖[27]通过螺纹与下缸体[11]相连接。

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