CN204664054U - 带缓冲的强力机械自锁液压缸 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种带缓冲的强力机械自锁液压缸，属于液压缸结构技术领域。所述液压缸处于解锁状态时，向无杆腔加压，活塞杆至行程末端时，支撑块进入钢球架内，利用压缩弹簧、钢球、锁紧块以及钢球架的配合实现液压缸自锁，通过向有杆腔加压实现液压缸解锁；缓冲套套装在缓冲螺母上，通过缓冲套与缸盖内径之间形成的环形过油间隙小于缓冲套与锁紧螺母之间形成的环形过油间隙实现回程缓冲。本实用新型的液压缸锁定可靠且解锁简便，缓冲结构能减缓缩回末端的运行速度，避免缩回末端的冲击；液压缸启动时，液压油能通过快速过油间隙通过，不会产生启动速度较慢的现象。

Description

带缓冲的强力机械自锁液压缸

技术领域

本实用新型涉及一种机械自锁液压缸，具体涉及一种单杆双作用液压缸，属于液压缸结构技术领域。

背景技术

自锁式液压缸在工程领域广泛的需求，例如在冶金、煤矿等众多起降设备的机械领域中，液压部件为了使工件能在停止工作时防止在外力或自重(液压缸立放)作用下发生位移，需要将液压缸锁紧。

目前液压缸主要是依靠封堵压力油的方式来锁紧液压缸，易泄露，发生“负压效应”和“软腿现象”，虽然有很多改进产品，但没从根本上解决上述问题。液压锁在长时间保持在某个位置时，由于压力油泄露等问题，精度往往达不到要求，在发生油路故障时，精度和可靠性就更无法保障；液压锁往往都需要单向阀、换向阀等多个辅助元件配合来实现锁紧回路，这些元件的使用使整个装置占用空间大，同时，油路增多容易发生泄漏，造成维修和使用不便。

实用新型内容

本实用新型提供了一种带缓冲的强力机械自锁液压缸，除了能满足往复运动功能外，还具有在伸出行程末端机械自锁及解锁功能，并且在缩回行程末端实现缓冲。

一种带缓冲的强力机械自锁液压缸，包括缸盖、锁紧螺母、缓冲套、左挡板、碟形弹簧、活塞、缸筒、弹簧、锁紧块、右挡板、支撑块、钢球架、钢球、钢丝挡圈、导向套、刮污环、活塞杆和支撑环；

所述活塞杆的外圆周面按直径大小分为三级，第一级的直径最大，第二级其次，第三级最小；

所述缓冲套一端的端面上加工有径向缺口，另一端的外圆面与端面之间为锥面过渡；缓冲套的外径小于缸盖的内径，缓冲套的内径大于锁紧螺母的外径，缓冲套与缸盖内径之间的间隙小于缓冲套与锁紧螺母之间的间隙，缓冲套与缸 盖内径之间形成的环形过油间隙小于缓冲套与锁紧螺母之间形成的环形过油间隙；

所述缸筒上加工有无杆腔油口和有杆腔油口；

所述钢球架的支撑圆周面上沿周向加工有钢球安装孔，支撑圆周面的底端为径向的凸台；

所述锁紧块为两端开放的圆柱形壳体结构，外圆周面上套装支撑环，锁紧块一端的内圆周面上延伸出径向凸台，该径向凸台上加工有轴向的通孔；

其整体连接关系为：所述缸盖和导向套分别固定安装在缸筒的两端，所述钢球架通过其底端的凸台固定在导向套一端的缸筒内，钢球架的支撑圆周面与缸筒的内圆周面之间形成环形空腔；所述活塞杆的第一级外圆周面穿过钢球架的内圆周面后与导向套的内圆周面配合，钢球置于钢球架的钢球孔内，所述钢丝挡圈安装在钢球孔外侧，防止钢球脱出钢球孔；

所述支撑块套装在活塞杆的第二级外圆周面上，活塞的外圆周面上依次套装弹簧和锁紧块后由固定在活塞端面上的右挡板对弹簧和锁紧块进行轴向限位，上述组件整体套装在活塞杆的第三级外圆周面上，右挡板的端面与支撑块端面抵触；所述活塞左端与活塞杆第三级圆周面形成的空腔内装有碟形弹簧和左挡板，所述左挡板和碟形弹簧通过锁紧螺母压缩在该空腔内，所述缓冲套套装在锁紧螺母的外圆周面上，所述缓冲套在锁紧螺母上具有的轴向位移量通过锁紧螺母上的台阶和左挡板进行限位；当缓冲套左端进入所述缸盖的入口端时，锁紧螺母的外表面与缸盖的内表面合围形成缓冲腔。

进一步地，所述有杆腔油口为两个，有杆腔油口之间的轴向间距大于锁紧块上支撑环的轴向长度；上述方案可使活塞杆整体移动过程中，支撑环不会对有杆腔油口起到封闭的作用。

进一步地，还包括刮污环，所述刮污环固定安装在导向套的末端，所述刮污环的内圆周面与活塞杆的外圆面贴合，刮污环能够在活塞杆回缩的过程中刮去附着在活塞杆表面的固体污物，保护导向套内部的密封件，延长密封件的使用寿命。

进一步地，所述导向套上设置有径向的泄放口，所述导向套上设置有两道U 型密封圈，所述两道U型密封圈沿导向套的轴向位于泄放口的两侧；上述方案可以确保液压缸在水下工作时能够耐大深度的水压，若水压突破第一道U型密封圈后，渗水由泄放口排出，第二道U型密封圈继续起到密封的作用。

进一步地，所述活塞安装碟形弹簧和左挡板的一端自端面起加工有两级连续的台阶孔，两级台阶孔依次为左挡板安装孔和碟形弹簧安装孔；所述活塞上的左挡板安装孔的深度与左挡板厚度的差值小于碟形弹簧的极限压缩量；由此可以保证碟形弹簧在工作过程中不会被损坏，进而延长碟形弹簧的使用寿命。

进一步地，还包括一个铜套，所述锁紧块通过铜套套装在活塞的外圆周面上；便于将锁紧块安装在活塞上，并且优化了锁紧块的加工工艺性能。

有益效果

1、本实用新型在液压缸全伸出时，能靠钢球自动锁紧，即使液压缸完全泄压，钢球也能牢固锁紧；需要解锁缩回时，向有杆腔通入压力油达到解锁压力，液压缸即可解锁，具有锁定可靠且解锁简便的特点。

2、本实用新型的液压缸缩回末端设置有缓冲功能，能减缓缩回末端的运行速度，避免缩回末端的冲击；液压缸启动时，液压油能通过快速过油间隙通过，不会产生启动速度较慢的现象。

3、本实用新型的有杆腔油口在缸筒上开了两道并列油口，其目的在于避免锁紧块上耐磨环过油口时会堵死油口而产生系统压力升高的问题。

4、本实用新型在导向套上设置了泄放口，用于液压缸使用环境为水下时，能将被活塞杆带入的水挡在泄放口处设置的两道U形密封圈内，由泄放口排放出去，阻止其进入液压缸内部，导向套末端设置有刮污环，主要用于刮去活塞杆上硬物，也能保护其内的防尘圈。

5、本实用新型的钢球架被压紧安装在缸筒与导向套之间，钢球圆周均布安装在钢球架上的孔内，由钢丝挡圈、缸筒内圆面、活塞杆外圆面共同限制其在运动过程中不会脱离钢球架。

6、本实用新型的支撑块安装在活塞杆上，其被右挡板压紧，在压力油推动右挡板时，支撑块能在活塞杆上径向和轴向运动，其在解锁和锁紧过程转动能够保持其圆周方向受力均匀，磨损较为平均，有效的延长了液压缸的使用寿命。

7、本实用新型在使用时可在无杆腔端设置一定的背压，解锁时无杆腔端背压可以对活塞杆产生推力，此推力可以平衡去部分或者全部的载荷。当载荷被平衡掉后，可以减轻钢球、钢球架、支撑块、锁紧块的挤压力和磨损情况，由此增长液压缸的使用寿命。

附图说明

图1是本实用新型带缓冲的强力机械自锁液压缸初始状态的结构示意图；

图2是本实用新型带缓冲的强力机械自锁液压缸即将进入锁定状态的结构示意图；

图3是本实用新型带缓冲的强力机械自锁液压缸锁紧状态的结构示意图；

图4是本实用新型带缓冲的强力机械自锁液压缸中钢球架的结构示意图。

其中：1-缸盖、2-无杆腔油口、3-锁紧螺母、4-缓冲套、5-左挡板、6-碟形弹簧、7-活塞、8-缸筒、9-弹簧、10-锁紧块、11-铜套、12-右挡板、13-支撑块、14-有杆腔油口、15-钢球架、16-钢球、17-钢丝挡圈、18-导向套、19-泄放口、20-刮污环、21-活塞杆、22-支撑环。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型的带缓冲的强力机械自锁液压缸，包括缸盖1、锁紧螺母3、缓冲套4、左挡板5、碟形弹簧6、活塞7、缸筒8、弹簧9、锁紧块10、铜套11、右挡板12、支撑块13、钢球架15、钢球16、钢丝挡圈17、导向套18、刮污环20、活塞杆21和支撑环22；

所述活塞杆21的外圆周面按直径大小分为三级，第一级的直径最大，第二级其次，第三级最小；

所述支撑块13的外圆周面上具有一个通过斜面过渡的小台阶面；

所述缸筒8上加工有无杆腔油口2和有杆腔油口14；所述有杆腔油口14为两个，有杆腔油口14之间的轴向间距大于锁紧块10上支撑环22的轴向长度；上述方案可使活塞杆21整体移动过程中，支撑环22不会对有杆腔油口14起到封闭的作用；

所述活塞7安装碟形弹簧6和左挡板5的一端自端面起加工有两级连续的 台阶孔，两级台阶孔依次为左挡板5安装孔和碟形弹簧6安装孔；所述活塞7上的左挡板5安装孔的深度与左挡板5厚度的差值小于碟形弹簧6的极限压缩量，由此可以保证碟形弹簧6在工作过程中不会被损坏，进而延长碟形弹簧6的使用寿命；

如附图4所示，所述钢球架15的支撑圆周面上沿周向加工有钢球安装孔，支撑圆周面的底端为径向的凸台；

所述锁紧块10为两端开放的圆柱形壳体结构，外圆周面上套装支撑环22，锁紧块10一端的内圆周面上延伸出径向凸台，该径向凸台上加工有轴向的通孔；

所述导向套18上设置有径向的泄放口19，所述导向套21上设置有两道U型密封圈，所述两道U型密封圈沿导向套21的轴向位于泄放口19的两侧；上述方案可以确保液压缸在水下工作时能够耐大深度的水压，若水压突破第一道U型密封圈后，渗水由泄放口19排出，第二道U型密封圈继续起到密封的作用。

所述缓冲套4一端的端面上加工有径向缺口，另一端的外圆面与端面之间为锥面过渡；缓冲套4的外径小于缸盖1的内径，缓冲套的4内径大于锁紧螺母3的外径，缓冲套4与缸盖1内径之间的间隙小于缓冲套4与锁紧螺母3之间的间隙，缓冲套4与缸盖1内径之间形成的环形过油间隙小于缓冲套4与锁紧螺母3之间形成的环形过油间隙；

其整体连接关系为：所述缸盖1和导向套18分别固定安装在缸筒的两端，刮污环20固定安装在导向套18的末端，所述刮污环20的内圆周面与活塞杆21的外圆面贴合；所述钢球架15通过其底端的凸台固定在导向套18一端的缸筒8内，钢球架15的支撑圆周面与缸筒8的内圆周面之间形成环形空腔；所述活塞杆21的第一级外圆周面穿过钢球架15的内圆周面后与导向套18的内圆周面配合，钢球16置于钢球架15的钢球孔内，所述钢丝挡圈17安装在钢球孔外侧，防止钢球16脱出钢球孔； 

所述支撑块13套装在活塞杆21的第二级外圆周面上，活塞7的外圆周面上依次套装弹簧9和锁紧块10后由固定在活塞端面上的右挡板12对弹簧9和锁紧块10进行轴向限位，所述锁紧块10通过铜套11套装在活塞7的外圆周面上，上述组件整体套装在活塞杆21的第三级外圆周面上，右挡板12的端面与 支撑块13端面抵触；所述活塞7左端的台阶孔依次内装有碟形弹簧6和左挡板5，所述左挡板5和碟形弹簧6通过锁紧螺母3压缩在台阶孔内，所述缓冲套4套装在锁紧螺母3的外圆周面上，所述缓冲套4在锁紧螺母3上具有的轴向位移量通过锁紧螺母3上的台阶和左挡板5进行限位；当缓冲套4左端进入所述缸盖1的入口端时，锁紧螺母3的外表面与缸盖1的内表面合围形成缓冲腔。

工作原理： 

当液压缸处于缩回状态时，如附图1所示，液压缸为初始状态，此时向无杆腔加压，液体压力推动活塞杆21、锁紧螺母3、活塞7(活塞端面的力经右挡板12至支撑块13传递至活塞杆21上)向有杆腔方向移动。活塞杆21伸出至行程末端时，支撑块13进入钢球架15内，钢球16顶在支撑块13最大外径处和锁紧块10的内孔入口的斜面处。如附图2所示，在活塞杆21继续向有杆腔方向移动过程中，锁紧块10被钢球15顶住无法移动(相对于缸盖1无法产生位移)，而活塞7相对缸盖1继续右移并挤压弹簧9，当活塞杆21带动支撑块13继续移动至钢球16正下方时，钢球16在锁紧块10的内孔入口的斜面的压力下被压入支撑块13的斜面，并最终移动到支撑块13的小台阶面上；活塞杆21移动到位后，锁紧块10在弹簧推力下复位(相对缸盖移动至右挡板12贴紧支撑块13端面)并盖住钢球架15外圆面，限制钢球脱离钢球架15的外圆面，同时支撑块13斜面也限制钢球脱离13支撑块的小台阶面，液压缸完成自锁过程。即使两腔泄压，液压缸也能很好的机械锁定，如附图3所示。

液压缸解锁过程:在液压缸处于锁定状态时，向有杆腔加压，液体压力推动活塞7向无杆腔方向移动过程中压缩碟形弹簧6且带动锁紧块10同步移动，活塞7左端面与左挡板5贴紧，限制碟形弹簧压缩量，(液体压力经活塞7至左挡板5传递至锁紧螺母3，经锁紧螺母3传递至活塞杆21，即油压对活塞杆21产生向无杆腔方向压力F)。有杆腔液体压力达到解锁压力时，锁紧块10末端斜面移动至钢球16上方，钢球16在支撑块斜面顶升力(此力为F挤压支撑块，支撑块斜面对钢球产生的垂直于斜面的力的分力)下脱离小台阶平面移动至支撑块13的斜面并最终完全脱离锁紧块的限制，液压缸解锁完成。

液压缸无杆腔端设置了缓冲套用于液压缸缩回行程末端的缓冲。其缓冲原理为：当液压缸缩回至末端时，缓冲套4逐渐进入缸盖1的缓冲腔内，缓冲套4的左端面与锁紧螺母的台阶面贴合将缓冲套4与锁紧螺母3之间的过油间隙封闭，缓冲腔内的油液只能经缓冲套4右端的径向缺口由缓冲套4与缸盖1之间的过油间隙通过，由于缓冲套4与缸盖1内径之间形成的环形过油间隙小于缓冲套4与锁紧螺母3之间形成的环形过油间隙；因此油液通过缓冲套4与缸盖1内孔之间的间隙(较小)缓慢通过，从而起到减缓下降速度的作用；与之相反，液压缸伸出运动时，油液由无杆腔油口2进入，油液推动缓冲套4上端面贴紧左挡板5，油液可以通过缓冲套4与锁紧螺母3的过油间隙快速通过，油缸能较快的启动。

综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (6)

1.带缓冲的强力机械自锁液压缸，其特征在于，包括缸盖(1)、锁紧螺母(3)、缓冲套(4)、左挡板(5)、碟形弹簧(6)、活塞(7)、缸筒(8)、弹簧(9)、锁紧块(10)、右挡板(12)、支撑块(13)、钢球架(15)、钢球(16)、钢丝挡圈(17)、导向套(18)、活塞杆(21)和支撑环(22)；

所述活塞杆(21)的外圆周面按直径大小分为三级，第一级的直径最大，第二级其次，第三级最小；

所述缓冲套(4)一端的端面上加工有径向缺口，另一端的外圆面与端面之间为锥面过渡；缓冲套(4)的外径小于缸盖(1)的内径，缓冲套(4)的内径大于锁紧螺母(3)的外径，缓冲套(4)与缸盖(1)内径之间的间隙小于缓冲套(4)与锁紧螺母(3)之间的间隙，缓冲套(4)与缸盖(1)内径之间形成的环形过油间隙小于缓冲套(4)与锁紧螺母(3)之间形成的环形过油间隙；

所述缸筒(8)上加工有无杆腔油口(2)和有杆腔油口(14)；

所述钢球架(15)的支撑圆周面上沿周向加工有钢球安装孔，支撑圆周面的底端为径向的凸台；

所述锁紧块(10)为两端开放的圆柱形壳体结构，外圆周面上套装支撑环(22)，锁紧块(10)一端的内圆周面上延伸出径向凸台，该径向凸台上加工有轴向的通孔；

其整体连接关系为：所述缸盖(1)和导向套(18)分别固定安装在缸筒(8)的两端，所述钢球架(15)通过其底端的凸台固定在导向套(18)一端的缸筒(8)内，钢球架(15)的支撑圆周面与缸筒(8)的内圆周面之间形成环形空腔；所述活塞杆(21)的第一级外圆周面穿过钢球架(15)的内圆周面后与导向套(18)的内圆周面配合，钢球(16)置于钢球架(15)的钢球孔内，所述钢丝挡圈(17)安装在钢球孔外侧，防止钢球(16)脱出钢球孔；

所述支撑块(13)套装在活塞杆(21)的第二级外圆周面上，活塞(7)的外圆周面上依次套装弹簧(9)和锁紧块(10)后由固定在活塞端面上的右挡板(12)对弹簧(9)和锁紧块(10)进行轴向限位，上述组件整体套装在活塞杆(21)的第三 级外圆周面上，右挡板(12)的端面与支撑块(13)端面抵触；所述活塞(7)左端与活塞杆(21)第三级圆周面形成的空腔内装有碟形弹簧(6)和左挡板(5)，所述左挡板(5)和碟形弹簧(6)通过锁紧螺母(3)压缩在该空腔内，所述缓冲套(4)套装在锁紧螺母(3)的外圆周面上，所述缓冲套(4)在锁紧螺母(3)上具有的轴向位移量通过锁紧螺母(3)上的台阶和左挡板(5)进行限位；当缓冲套(4)左端进入所述缸盖(1)的入口端时，锁紧螺母(3)的外表面与缸盖(1)的内表面合围形成缓冲腔。

2.根据权利要求1所述的带缓冲的强力机械自锁液压缸，其特征在于：所述有杆腔油口(14)为两个，有杆腔油口(14)之间的轴向间距大于锁紧块(10)上支撑环(22)的轴向长度。

3.根据权利要求1或2所述的带缓冲的强力机械自锁液压缸，其特征在于：还包括刮污环(20)，所述刮污环(20)固定安装在导向套(18)的末端，所述刮污环(20)的内圆周面与活塞杆(21)的外圆面贴合。

4.根据权利要求1或2所述的带缓冲的强力机械自锁液压缸，其特征在于：所述导向套(18)上设置有径向的泄放口(19)，所述导向套(18)上设置有两道U型密封圈，所述两道U型密封圈沿导向套(21)的轴向位于泄放口(19)的两侧。

5.根据权利要求1或2所述的带缓冲的强力机械自锁液压缸，其特征在于：所述活塞(7)安装碟形弹簧(6)和左挡板(5)的一端自端面起加工有两级连续的台阶孔，两级台阶孔依次为左挡板(5)安装孔和碟形弹簧(6)安装孔；所述活塞(7)上的左挡板(5)安装孔的深度与左挡板(5)厚度的差值小于碟形弹簧(6)的极限压缩量。

6.根据权利要求1或2所述的带缓冲的强力机械自锁液压缸，其特征在于：还包括一个铜套(11)，所述锁紧块(10)通过铜套(11)套装在活塞(7)的外圆周面上。