CN203419150U - 一种油缸及含有其的举升横移装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种油缸及含有其的举升横移装置，所述油缸为全液压回位的多级油缸，除最外层缸筒以外的每级油缸的缸筒均为双层嵌套式结构，层间分布有回油通路，其工艺简单，可薄壁化处理。本实用新型还提供了采用上述油缸的举升横移装置，具体公开了一种双油缸三角形支撑举升横移装置，该装置进一步采用回转轴偏置式布局以及在底部设置限位块，使得其在作业时支撑牢固，不易垮塌。

Description

一种油缸及含有其的举升横移装置

技术领域

本实用新型涉及一种油缸及含有其的举升横移装置。

背景技术

目前，用于脱轨车辆复位救援装置（举升横移装置）上采用的多级油缸，尤其是系统压力超过48MPa，径长比在10以上的超长、超高压油缸，传统的回油通路大多在缸筒壁上沿轴向钻孔，工艺复杂。一般说来较长尺寸的油缸需要小口径深孔钻的专用设备和工艺技术，设备成本高、加工难度大；缸筒钻孔后降低了强度，因此需要加大壁厚尺寸；并且钻头只能直进，遇有横向的孔道还需另钻与之交叉的工艺孔；钻孔后多余钻透的部分要进行焊补封漏，高压高温环境下使用存在泄漏的风险。近年来，亦有在活塞上腔注入压缩空气，利用气体压缩势能使油缸回位的方式出现。但随着油缸上行，储气室容积变小，不断增加的气压势能反向作用在上行的活塞上，大大降低油缸负载能力；且该方法操作前须用专用工具注入高压空气，劳动强度大；一旦气封（橡胶制品）由于环境温度恶劣密封效果下降，如老化失效、变形、磨损引发气体泄漏，可导致油缸无法回缩。

现有的同类装置，特别是长活塞杆的多级油缸满升程工作时，无法承受较大的径向负载，因其产生的挠度弯矩极易使活塞上的油封单侧受挤压力变形而发生泄漏。

现有的同类装置，如双油缸三角形支撑举升横移装置，在起复作业过程中，可能由于水平移位过度、某只油缸活塞伸出较长造成另一油缸与底边的夹角增大到近乎垂直或装载液体、货物未捆扎牢靠的车辆重心突然向一侧严重偏斜，致该侧油缸与地面的夹角突然大至趋于直角，届时另外一只油缸便会被拉离底座的支撑点，致三角形支撑结构瞬间垮塌。

实用新型内容

本实用新型的一个目的是提供一种薄壁化的油缸。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种油缸，为全液压回位的多级油缸，除最外层缸筒以外的每级油缸的缸筒均为双层嵌套式结构，层间分布有回油通路。

进一步地，所述双层嵌套式结构的内层与外层之间为过盈配合，且所述回油通路由内层外壁或外层内壁上开有的一条或多条回油导槽构成。

进一步地，所述双层嵌套式结构的内外层之间设置数个焊接桩。

本实用新型的第二个目的是提供一种采用上述油缸的举升横移装置。

即一种举升横移装置，包含油缸，所述油缸采用上述的油缸。

进一步地，所述举升横移装置为双油缸三角形支撑举升横移装置，所述油缸为两只，还包括底座以及起复组件；所述两只油缸构成三角形的两条边，通过各自底端的回转轴分别安装在底座上，底座构成三角形的底边，所述起复组件与两只油缸的顶端连接构成三角形的顶点，所述回转轴偏置式布局，即回转轴中心向外偏离于其油缸的纵轴中心线。

进一步地，所述油缸底部靠外侧还安装有限位块。

进一步地，在所述油缸的进油通路的前端装有液控单向阀。

进一步地，所述每级油缸的活塞杆上分别设置多道油封，每级油缸的活塞上分别设置至少一道带导向功能的油封，以及至少一道耐磨支撑环。

进一步地，所述每级油缸的活塞与活塞杆这一组运动副设有5道密封和1道耐磨支撑环；其中，每级活塞杆上分别设置3道油封，由上至下分别为轴用GSI油封、轴用UN型油封以及DH型尘油两用封；每级活塞上由上至下分别设置2道带聚四氟乙烯导向环的孔用GSF油封，以及1道聚四氟乙烯的GST型支撑环。

进一步地，所述起复组件包括顶帽、顶托销及顶托，顶帽为两个，分别铰接在两只油缸的顶端，且所述顶帽可绕油缸纵轴任意回转；所述顶托通过两个顶托销分别铰接在两个顶帽上；所述顶托为匹配起复点形状的顶托，包括平面顶托、中梁顶托、纵梁顶托、车钩托或异型顶托。

由于采用上述技术方案，本实用新型至少具有以下优点：

1、本实用新型中的油缸采用双层嵌套式活塞杆，两层之间数条长槽构成回油通路，其工艺简单，可做到薄壁化。

2、本实用新型的起复油缸贯穿底部的回转轴中心，向外稍许偏离油缸纵向中轴线，因而回转轴从底座回转支架得到的向上支撑力和与负载压在油缸纵轴线上的向下载荷力不在一条直线上且方向相反，形成一个转动力偶，促成油缸作业时获得向三角形结构内侧翻转的动力，避免向外侧垮塌。

3、为加大安全保障，尤其为防范车体本身重心的突然位移，本实用新型还采用了被动式防止油缸向外倾覆的措施，在油缸底部装有梯形限位块，当起复缸与水平面夹角超过80°后，与底座基面相触，阻止油缸继续向外翻转。

4、本实用新型在各级油缸的运动副中，设有多重油封及导向装置，每级油缸的活塞与活塞杆这一组运动副同时通过五道为带导向功能的密封和一道耐磨支撑环，可起对中作用，填充活塞与缸筒之间的细小间隙，使活塞在大行程的工作状态下，耐受较大的径向负载。

5、加装在进油通路前端的液控单向阀，确保起复作业进行时，一旦供油管受外力损毁、脱落、液压泵站供油中断、系统失压，可瞬时自行封闭活塞下腔油路，使承受重载的复轨器仍能保持故障前油压，将起复车体稳定在既有位置。而解除该状态则无须人工额外干预，外部故障排除后，正常开通油路，油缸则进退如常。

6、本实用新型在油缸顶部设有可任意回转的顶帽，用于连接不同的顶托，其优点在于，起复工作时可随负载的移动，克服受力点位移变化产生的扭转力，避免了用螺纹硬连接方式的同类产品顶帽，不能随意回转调整角度，受力过大后易造成螺纹失效的通病。

7、本实用新型附带多种起复顶托，可适应不同类型的负载接触面，即考虑了在用的老式车体，又兼顾到近年来开发的新车型。

附图说明

上述仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，以下结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步的详细说明。

图1a是油缸结构示意图。

图1b是油缸结构正视图。

图2是油缸内部结构示意图。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图3g是不同的顶托结构示意图。

图4a是底座侧视图。

图4b是油缸底座的正视图。

图5a是连接板示意图。

图5b是底座整体连接示意图。

图6a是油缸底部构造侧视图。

图6b是油缸底部构造正视图。

图6c是油缸回转轴翻转力偶形成示意图。

图7是三角形支撑结构工作原理示意图。

图8是本实用新型的双油缸三角形支撑举升横移装置作为复轨器应用时车体起复开始阶段示意图。

图9是本实用新型的双油缸三角形支撑举升横移装置作为复轨器应用时车体就位阶段示意图。

具体实施方式

本实用新型提供一种薄壁化的油缸。该油缸为全液压回位的多级油缸，除最外层缸筒以外的每级油缸的缸筒均为双层嵌套式结构，层间分布有回油通路。

所述双层嵌套式结构的内层与外层之间为过盈配合，且回油通路由内层外壁或外层内壁上开有的一条或多条回油导槽构成。回油导槽可沿每级油缸的内层或外层表面轴向分布，可根据活塞的直径，按圆周方向等距离设置3、4、6或8条轴向油槽。进一步地，为加大安全系数，在内外层之间设置数个焊接桩。

本实用新型还提供采用上述油缸的举升横移装置。

更具体地，举升横移装置为双油缸三角形支撑举升横移装置，包括两只如上所述的全液压回位的多级油缸，还包括底座以及起复组件；两只油缸构成三角形的两条边，通过各自底端的回转轴分别安装在底座上，底座构成三角形的底边，所述起复组件与两只油缸的顶端连接构成三角形的顶点。该装置可用于脱轨车辆救援的复位及重物扶正。

为避免工作时向外侧垮塌，双油缸三角形支撑举升横移装置底部的回转轴采用偏置式布局，即回转轴向外偏离其油缸的纵轴中心线。

为加大安全保障，还进一步采用了被动式防止油缸向外倾覆的措施，即在所述油缸底部靠外侧安装有限位块。当油缸与底座形成的三角形内角达到80°时，限位块底面接触并抵住底座，防止三角形支撑结构垮塌。

请参见图1a和图1b所示，油缸底盖7的一侧抹成斜角，即底角朝向三角形内部的一侧呈缺失状，以利于油缸可安放在较低高度的回转支架27上向三角形结构内侧倾斜，对于降低作业起始高度是有益的。底盖7上贯通回转轴10，嵌有防止油缸向外翻倒的限位块9。手柄6能很方便地完成油缸的搬运安装。在油缸进油通路的前端装有液控单向阀8，一旦发生供油操纵阀失效、油管脱落、毁损，可保证油缸不失压。回油接头17、进油接头18为带止回阀的快装接头，安装便捷，储存运输时油缸内残油不会流出。回转顶帽1能绕油缸轴向任意回转，既可便于顶托销4快捷插入各种顶托，亦可调整消除顶托与被起复车体接触不平产生的扭转力。

每级油缸的活塞杆上分别设置多道油封，每级油缸的活塞上分别设置至少一道带导向功能的油封，以及至少一道耐磨支撑环。如图2所示，每级活塞杆上分别有三道油封，由上至下分别为作用于活塞杆的轴用GSI油封13，轴用UN型油封12，DH型尘油两用封11，每级活塞上则有带聚四氟乙烯导向环的孔用GSF油封15两道，还有一道聚四氟乙烯的GST型支撑环16，该支撑环高耐磨，可避免缸筒间金属接触，消除活塞与缸筒之间的间隙，有较好的对中作用并吸收侧向负载。每级油缸的运动副（活塞、活塞杆）都经过上述油封加支撑环共六道防护，能耐受较大的侧向有害负载。多级油缸为双层嵌套结构，回油通路14分布缸筒的夹层中，不使用专用机床钻深孔的传统加工方式。

图3a、图3b、图3c、图3d、图3e、图3f、图3g为本实用新型配套的起复顶托。包括平面顶托19、中梁顶托20、纵梁顶托21、2#车钩托22、13#车钩托23、17#车钩托24和异型顶托25等。

如图4a、图4b，其中的回转支架27，有两个回转轴安装位置，野外作业时可用于某一位置磕碰受损变形后的应急更换。

如图5a、图5b所示，本实用新型的底座由左油缸底座29、右油缸底座30用连接板28、连接螺栓26串为一体。连接板28长度尺寸的确定原则是当举升油缸31、32动态伸缩改变长度时，确保三角形结构稳定。连接板28尺寸过短，可能产生直角或钝角三角形，届时负载之下三角形结构将向出现直角或钝角的一边倾覆；连接板28过长，可导致小于30°的底边夹角，则该侧油缸因过于倾斜会使举升力下降太多。一般说来，作业时两底边夹角变化应控制在30°～80°之间。

如图6a、图6b、图6c所示，横贯油缸底部的回转轴10，其中心线33偏离油缸中轴线34，偏离的距离为S。油缸工作时，负载作用在油缸上有一个沿中轴线34向下的重力分力35，同时回转支架27对油缸提供一个向上的支撑力36，力36通过油缸回转轴10的中心线33与力35方向相反且作用点不在一条直线上，相对于图6c的视图方向，力35、36形成了一个以S为力矩、顺时针方向的力偶，致使油缸受力越大，向内翻转的力越大，可防油缸向外翻覆。为加大安全系数，油缸底部还嵌有一梯形限位块9，当油缸倾角大于80°后，与底座基面相触，阻止油缸继续向外倾倒。

由于采用上述技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的有益效果：

(1)本实用新型的油缸采用双层嵌套式活塞杆，两层之间数条长槽构成回油通路，其工艺简单，可做到薄壁化。

(2)本实用新型在各级油缸的运动副中，设有多重油封及导向装置，每级油缸的活塞与活塞杆这一组运动副同时通过五道为带导向功能的密封和一道耐磨支撑环，可起对中作用，填充活塞与缸筒之间的细小间隙，使活塞在大行程的工作状态下，耐受较大的径向负载。

(3)加装在进油通路前端的液控单向阀，确保起复作业进行时，一旦供油管受外力损毁、脱落、液压泵站供油中断、系统失压，可瞬时自行封闭活塞下腔油路，使承受重载的复轨器仍能保持故障前油压，将起复车体稳定在既有位置。而解除该状态则无须人工额外干预，外部故障排除后，正常开通油路，油缸则进退如常。

(4)本实用新型在油缸顶部设有可任意回转的顶帽，用于连接不同的顶托，其优点在于，起复工作时可随负载的移动，克服受力点位移变化产生的扭转力，避免了用螺纹硬连接方式的同类产品顶帽，不能随意回转调整角度，受力过大后易造成螺纹失效的通病。

(5)本实用新型附带多种起复顶托，可适应不同类型的负载接触面，即考虑了在用的老式车体，又兼顾到近年来开发的新车型。

(6)本实用新型的起复油缸贯穿底部的回转轴中心，向外稍许偏离油缸纵向中轴线，因而回转轴从底座回转支架得到的向上支撑力和与负载压在油缸纵轴线上的向下载荷力不在一条直线上且方向相反，形成一个转动力偶，促成油缸作业时获得向三角形结构内侧翻转的动力，避免向外侧垮塌。

(7)为加大安全保障，尤其为防范车体本身重心的突然位移，本实用新型还采用了被动式防止油缸向外倾覆的措施，在油缸底部装有梯形限位块，当起复缸与水平面夹角超过80°后，与底座基面相触，阻止油缸继续向外翻转。

如图7所示，本实用新型的双油缸三角形支撑举升横移装置工作时，顶托24通过顶托销4分别与两只油缸的顶帽1连在一起，构成三角形的顶点；两个油缸为该三角形的两边；用连接板28通过连接螺栓26连在一起的左、右两个油缸底座29、30构成三角形的底边；控制油路使两个油缸31、32活塞或进或出，动态改变三角形两边的边长及与底边的夹角，就可使三角形的顶点24（视同被起复车辆）形成空间高度、水平位置的变化。

请配合参阅图8、9所示，本实用新型双油缸三角形支撑举升横移装置作为复轨器，它包括两支举升液压油缸，即左油缸31和右油缸32。两支液压油缸设置在带有回转支架27的两个底座上，即左油缸31设置在左油缸底座29上，右油缸32设置在右油缸底座30上。连接板28和连接螺栓26将两个底座串接起来。两只油缸的回转轴分别跨在两个底座内侧的回转支架上。在两支液压油缸的顶端设有起复组件，该起复组件包括回转顶帽1、顶托销4和顶托22。回转顶帽1可绕油缸纵轴任意回转。两根顶托销4穿过回转顶帽1与顶托22相连。选择适合的顶托是起复作业安全的前提。作业时可根据起复位置、形状选取不同的顶托。图8所示的顶托22专为托举2#车钩设计，还可根据特定车型，专门设计成不规则的接触面形状的顶托，如图3f所示的顶托25，即为钢厂的鱼雷罐铁水车定制。最普通如图3a中所示的平面顶托19在长度、宽度上也还可变化设计成多种规格，以适应不同的车型和举升部位。

为保证三角形结构的稳定性，需要注意控制构成三角形各边的尺寸比例，尤其精确计算底座连接板的尺寸。三角形底边的长度及空间位置都应在工作前加以固定；底边长度由左油缸底座29、右油缸底座30，连接板28的尺寸决定，空间位置的固定有赖于复轨器的两个底座需放平、垫实，避免受压后下沉；可借助路轨39和垫木40等垫实。

本实用新型双油缸三角形支撑举升横移装置作为复轨器使用时应注意以下几个原则：

(1)根据起复载荷、高度选用合适口径和升程的油缸，本复轨器的特点之一是被起复车体离开地面的瞬间，油缸受力最大，随后逐步下降，因为随着起复点升高，三角形两边与底边的夹角逐渐变大，油缸垂直举升能力得到增加，不会造成起复半程中油缸受力超限，除非一开始就不能将负载举升离开地面。即便如此，只需更换大口径油缸，并不会造成危险。

(2)起复组件的顶托应尽量靠近被起复车体的重心垂线，以免升起时将车辆顶歪，并且起复横移过程中，三角形顶点（顶托）的垂直投影始终不能落在三角形的底边之外；否则三角形结构将发生垮塌。

(3)底边越长，油缸组合后形成的三角形顶点越低，能适应较小的起复空间，但油缸与水平面的夹角变小，降低了起重能力；

(4)三角形支撑复轨器的横移能力主要取决于两只油缸的升程，升程越大，横移范围越大。但过大的升程意味着油缸高度的增加，不利于掉道位置较低的车辆起复。

(5)如图8所示，假设脱轨轮对38的脱轨距离为L，则码放三角形底边连接板的中心线41位置大致距路轨道床中心42的距离为L/2，此时，起复点车钩37偏离底座中心线41的位置就是L/2，救援时作为三角形顶点的顶托22的横移范围只需从三角形底边的中垂线41左侧L/2移至右侧L/2，三角形顶点紧靠底边中心线等幅移动的优点是两个底边夹角幅度变化最小，三角形边长的变化也最小即油缸的伸缩量也最少，起复效率最高。

如图8、9所示，本实用新型的双油缸三角形支撑举升横移装置作为复轨器使用的起复过程如下：

在起复作业开始前，确认未脱轨一端的轮对已安放止轮器，再将两只底座29、30组装在一起。按照三角形底边（或连接板28）中心线41与路轨道床中心线42距离为脱轨轮对38脱线距离二分之一的原则放置两油缸底座，并在底座下用垫木40垫平、垫实，可借助路轨39亦可跨过路轨39。

选择合适的顶托以适应举升部位。

图8所示为车体起复开始阶段，轻微倾斜的车辆可随两油缸的分别或同时起升逐步抬高并被大致扶正。

图9所示为脱轨轮对38的横移、复位，在图8所示脱轨轮对38已经升起高于路轨足够距离的基础上，收缩右油缸32，起升左油缸31，则可使被起复轮对38向右位移,大致达到路轨39上方的预定位置后依次收缩两只油缸，便可使脱轨车辆的被起复轮对38顺利落下复位。

以上工作实例中受力三角形的顶点即2#车钩托22的正常运动轨迹是空间曲线，必须反复变化两只油缸的起、降及幅度，使其运动轨迹符合现场作业要求。此外如脱轨轮对38掉线距离较远，超出油缸横移范围时，可分步起复，即先横移一段距离后令脱轨轮对38落地放稳、垫实，重新移动底座和油缸的位置再进行后续作业。

操作双油缸三角形支撑复轨器作业时严禁两只油缸同时供油动作，因为三角形结构任一条边的长度、夹角的变化也在同步改变另一条边的现状，须确保其变化趋势在可控范围之内。对脱轨轮对起升、平移、下降的轨迹应有充分预判，要随时注意观察车体是否可能与周边环境发生干涉。作业时要严格控制油缸的运行速度，尤其使用大流量机动泵时更应避免由于下降动作过快，重力叠加惯性的冲击引发二次事故。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，本领域技术人员利用上述揭示的技术内容做出些许简单修改、等同变化或修饰，均落在本实用新型的保护范围内。

Claims (10)

1.一种油缸，为全液压回位的多级油缸，其特征在于，除最外层缸筒以外的每级油缸的缸筒均为双层嵌套式结构，层间分布有回油通路。

2.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述双层嵌套式结构的内层与外层之间为过盈配合，且所述回油通路由内层外壁或外层内壁上开有的一条或多条回油导槽构成。

3.根据权利要求1所述的油缸，其特征在于，所述双层嵌套式结构的内外层之间设置数个焊接桩。

4.一种举升横移装置，包含油缸，其特征在于，所述油缸采用权利要求1至3任一项所述的油缸。

5.根据权利要求4所述的举升横移装置，其特征在于，为双油缸三角形支撑举升横移装置，所述油缸为两只，还包括底座以及起复组件；所述两只油缸构成三角形的两条边，通过各自底端的回转轴分别安装在底座上，底座构成三角形的底边，所述起复组件与两只油缸的顶端连接构成三角形的顶点，所述回转轴偏置式布局，即回转轴中心向外偏离于其油缸的纵轴中心线。

6.根据权利要求5所述的举升横移装置，其特征在于，所述油缸底部靠外侧还安装有限位块。

7.根据权利要求5所述的举升横移装置，其特征在于，在所述油缸的进油通路的前端装有液控单向阀。

8.根据权利要求5所述的举升横移装置，其特征在于，所述每级油缸的活塞杆上分别设置多道油封，每级油缸的活塞上分别设置至少一道带导向功能的油封，以及至少一道耐磨支撑环。

9.根据权利要求8所述的举升横移装置，其特征在于，所述每级油缸的活塞与活塞杆这一组运动副设有5道密封和1道耐磨支撑环；其中，每级活塞杆上分别设置3道油封，由上至下分别为轴用GSI油封、轴用UN型油封以及DH型尘油两用封；每级活塞上由上至下分别设置2道带聚四氟乙烯导向环的孔用GSF油封，以及1道聚四氟乙烯的GST型支撑环。

10.根据权利要求5所述的举升横移装置，其特征在于，所述起复组件包括顶帽、顶托销及顶托，顶帽为两个，分别铰接在两只油缸的顶端，且所述顶帽可绕油缸纵轴任意回转；所述顶托通过两个顶托销分别铰接在两个顶帽上；所述顶托为匹配起复点形状的顶托，包括平面顶托、中梁顶托、纵梁顶托、车钩托或异型顶托。

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