CN215927985U - 多级式油缸及包括多级式油缸的自卸车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多级式油缸，包括：固定缸筒(2)；移动缸筒(3)；活塞杆(4)；外套筒(5)，其具有固定地连接在其顶端内的顶板(10)；以及固定地连接在所述活塞杆(4)的顶端上的杆头(20)，活塞杆(4)通过杆头(20)固定到顶板(10)，其中，杆头(20)包括凸缘(22)，从凸缘(22)向下延伸且用于与活塞杆(4)的顶端焊接在一起的下端(21)，从凸缘(22)向上延伸且用于安装在所述顶板(10)的锥形孔(14)内的锥形颈部(23)，以及从所述锥形颈部(23)伸出的螺纹段(24)，所述锥形颈部(23)从与凸缘(22)连接的第一端渐缩至与所述螺纹段(24)连接的第二端。本实用新型还涉及包括上述多级式油缸的自卸车。

Description

多级式油缸及包括多级式油缸的自卸车

技术领域

本申请涉及一种用于重载场合的多级式油缸，以及包括该多级式油缸的自卸车。

背景技术

在各种重载场合工作的车辆，例如典型地用于运输物料(例如，矿物)的自卸车，经常使用多级式油缸作为作动元件。油缸通常设置在自卸车的车架和箱体之间。

总体上，多级式油缸包括固定缸筒和嵌套在固定缸筒中并且可依次伸出的多个移动缸筒，活塞杆可从末级移动缸筒中伸出和收缩。活塞杆外面支撑着外套筒，外套筒的顶部内焊接有顶板，焊接在活塞杆上的杆头穿过顶板上的孔伸出，通过大螺母锁定。活塞杆伸出时致使自卸车的箱体枢转至一倾斜的自卸位置，从而负载可从箱体清空，之后，活塞杆可以收缩以将自卸车箱体降低到车架上。

目前的结构中，杆头以其环形凸缘抵接顶板，仅仅依靠此抵接形成的面积较小的环形接触表面来承受自卸车货物的压力，负载较大时此环形接触面易被压溃。压溃发生时，接触面之间会出现间隙，这使得外套筒可能随自卸车的箱体左右摆动，造成活塞杆的断裂。如果大螺母的垫圈被压溃，则大螺母会发生松动，当外套筒随着自卸车的箱体左右摆动时，活塞杆的圆柱形颈部和与大螺母啮合螺纹段连接的位置(特别是通常此位置设有退刀槽)可能发生断裂。

所以，目前这种结构只能适应工况比较好的路面，承载能力低，抵抗疲劳断裂的能力差，抗冲击性能也不高。

实用新型内容

本实用新型的目的是提高多级式油缸的活塞杆杆头和外套筒顶板的连接处的强度和刚度，提高杆头的抵抗疲劳断裂的能力和抗冲击性能。

为此，本申请提供了一种用于重载场合、例如用于自卸车中的多级式油缸，以及包括该多级式油缸的自卸车。

本申请的多级式油缸包括：固定缸筒；相对于固定缸筒可伸缩的至少一个移动缸筒；相对于所述移动缸筒可伸缩的活塞杆；随所述活塞杆一起移动的外套筒，其具有固定地连接在其顶端内的顶板；以及固定地连接到所述活塞杆的顶端的杆头，所述活塞杆通过所述杆头固定到所述顶板；其中，所述杆头包括凸缘，从凸缘向下延伸且用于与活塞杆的顶端固定地连接的下端，从凸缘向上延伸且适于穿过所述顶板的锥形孔的锥形颈部，以及从所述锥形颈部伸出的螺纹段，所述锥形颈部从与凸缘连接的第一端渐缩至与所述螺纹段连接的第二端。

在一个实施例中，形成所述锥形颈部的外周面和形成所述顶板的锥形孔的内周面之间具有间隙。

在一个实施例中，所述顶板具有面对着所述活塞杆的内表面和相反的外表面，所述间隙从内表面向所述外表面逐渐减小。

在一个实施例中，所述间隙在所述顶板的内表面处为0.4mm-0.8mm，在所述顶板的外表面处为0.2mm-0.5mm。

在一个实施例中，所述杆头被焊接到所述活塞杆的顶端，并且所述顶板被焊接到所述外套筒。

在一个实施例中，所述杆头的锥形颈部和螺纹段之间不设退刀槽。

在一个实施例中，在所述杆头的所述锥形颈部和所述凸缘之间设有圆倒角。

在一个实施例中，还包括与所述杆头的螺纹段啮合的大螺母，以及设置于所述大螺母和所述顶板之间的垫圈。

在一个实施例中，所述垫圈是防松垫圈；和/或所述大螺母经过渗氮热处理，或者所述大螺母是防松螺母。

本申请的自卸车包括如上述的多级式油缸。

本申请的多级式油缸具有改进的杆头结构，以及改进的杆头与外套筒的顶板之间的连接结构。这能够增大杆头与外套筒的顶板之间的压力承受面积，增大自卸车的承载能力。此改进的结构还能够改善油缸在承受弯矩时活塞杆以及杆头的受力情况，减小了杆头上的应力分布，提高杆头的疲劳强度。这种结构还能够增强活塞杆抵抗偏载的能力。

附图说明

下面将参考附图通过示例的方式描述本申请的实施方式，在附图中：

图1是采用了根据本申请的多级式油缸的自卸车的示意图；

图2、图3分别是在根据本申请的一种实施方式的油缸的外套筒的顶部和底部处所作的局部剖视图；

图4是在本申请的油缸的固定缸筒的底部处所作的局部剖视图；

图5是油缸的活塞杆的杆头的结构图；

图6是图2的区域R的放大图。

具体实施方式

本申请总体上涉及重载多级式油缸，这种重载油缸可以用在各种重载工作场合，诸如冶金、矿山设备、煤矿机械设备、石化机械、船舶机械、建筑机械等工程领域，用作作动元件。

本申请的多级式油缸的一种典型应用是用在自卸车上，下面将以图1中示意性显示的自卸车为例说明本申请的多级式油缸结构。

参考图1，多级式油缸1主要包括：固定缸筒(基筒)2；嵌套地安装在固定缸筒2中并且可依次伸出的多个移动缸筒3；嵌套在末级移动缸筒3中并且可从末级移动缸筒3伸出的活塞杆4；以及由活塞杆4支撑着的外套筒5。固定缸筒2的底部配备有下耳轴6，外套筒5的底部配备有上耳轴7。本文中，所谓固定缸筒2是指其不像移动缸筒3那样可伸缩。固定缸筒2能够以下耳轴6为支点转动。

油缸1安装在自卸车中，下耳轴6可枢转地安装在车架8上，上耳轴7可枢转地支撑着箱体9的纵向一端(前端)。在图1中，油缸1处在完全伸长状态，其中各移动缸筒3依次从固定缸筒2伸出，活塞杆4从末级移动缸筒3伸出，使得箱体9处在倾斜的自卸位置。

在多级油缸1处在完全缩回状态时，各移动缸筒3位于固定缸筒2中，活塞杆4位于末级移动缸筒3中，而外套筒5套在固定缸筒2外面。多级油缸的这种配置和动作方式是本领域公知的，这里不再详细描述。

根据本申请的一种可行实施方式的多级油缸1的各处细节分别在图2至图4中展示(多级油缸1处在缩回位置)。

首先参看图2，图中展现了外套筒5顶部处的结构，其中，顶板10被固定地连接、例如焊接在外套筒5的顶部内。活塞杆4是空心的，活塞杆4的上端被紧固、例如焊接到杆头20的下端。大螺母12通过螺纹啮合与杆头20连接。在一个例子中，大螺母12是M48非金属嵌件大螺母。

在多级油缸1的缩回位置，各移动缸筒3围绕着活塞杆4，固定缸筒2围绕着各移动缸筒3。每个缸筒(移动缸筒3和固定缸筒2)的内壁上靠近上端装有限位环16。

参看图3，图中展现了外套筒5底部处的结构，其中，围绕外套筒5的底部装有一对上耳轴7。这对上耳轴7沿着彼此相反的径向反向延伸。上耳轴7可以被安装到适于被多级油缸1驱动的动作部件(例如图1中的箱体9)的对应结构上，使得多级油缸1可通过上耳轴7驱动该动作部件运动，同时允许该动作部件相对于外套筒5绕上耳轴7转动。

参看图4，图中展现了固定缸筒2底部的结构，其中，围绕固定缸筒2的底部装有一对下耳轴18。这对下耳轴18沿着彼此相反的径向反向延伸，平行于所述一对上耳轴7。下耳轴18可以被安装到支撑部件(例如图1中的车架8)的对应结构上，使得整个多级油缸1可绕下耳轴18相对于支撑部件转动(摆动)。下耳轴18通过套环19安装在固定缸筒2的底部。套环19围绕着固定缸筒2的底部，套环19的上边缘通过一圈焊缝A焊接到固定缸筒2的外壁，套环19的下边缘形成向内的翻边，该翻边抓持于固定缸筒2的底缘。可选地，套环19可以不设翻边结构，而是通过类似于焊缝A的另外一圈焊缝焊接到固定缸筒2的外壁。

活塞杆4以及每个移动缸筒3分别在其外壁上靠近下端装有至少两个轴向间隔开的滑块17。当各移动缸筒3和活塞杆4依次伸出时，它们上的滑块17中的靠上的那个将接触到面对的缸筒内壁上的限位环16，由此限定各移动缸筒3和活塞杆4的最大伸出长度。同活塞杆以及每个移动缸筒分别仅配备一个滑块的方案相比，采用轴向相隔的至少两个滑块17，可增加活塞杆4以及每个移动缸筒3的径向受力点和受力面积，使得油缸的刚度增大，抗偏载能力提高。

下面参照图2，5和6描述外套筒5顶部处的结构细节，其中图5示出了杆头20的一个示例实施例的零件结构图，图6是图2中区域R的放大图。

在图2中，顶板10通过其上边缘外周处的一圈焊缝C焊接在外套筒5顶部内，活塞杆4的上端通过一圈焊缝D焊接到杆头20的下端。当然，焊接可以通过本领域内已知的任何其它固定方式代替。

参考图5，杆头20可以是一体式实心结构，包括：扁圆柱形的下端21，其适合于插入活塞杆4的上端中；位于下端21上方的凸缘22，其直径大于下端21；由凸缘22的上表面中央向上延伸的锥形颈部23；以及位于该锥形颈部23上方同轴延伸的螺纹段24。

锥形颈部23的外部尺寸设计成从与凸缘22连接的第一端渐缩至与螺纹段24连接的相反的第二端。与此相对应地，顶板10具有允许杆头20穿过并且对应于杆头20的锥形颈部23的锥形孔14(图6)。顶板10具有朝向活塞杆4一侧的内表面10a和相反的外表面10b，在图2的装配结构中，内表面10a适于与杆头20的凸缘22的相对表面抵接接触，而外表面10b适于与在顶板10和螺母12之间的垫圈13(图6)的相对表面抵接接触。从而，与锥形颈部23相对应地，锥形孔14从内表面10a的最大直径渐缩至外表面10b的最小直径。

对于杆头20来说，设置渐变的锥形颈部23，可以使杆头20的截面积从螺纹段24平缓地增加到凸缘22。这能够减小杆头20在使用过程中承受的应力集中，提高杆头20的疲劳强度。杆头20的锥形颈部23使得杆头20的底部加粗，增强了活塞杆抵抗偏载的能力。设置有横截面逐渐增大的锥形颈部23，使得凸缘22与顶板10的内表面10a之间的环形接触面的直径可以适当地增大，从而增大两者之间的压力承受面积，减小接触面压溃发生的可能。

如图5所示，凸缘22的下表面22a形成斜坡面或诸如弧形的曲面，对应地，活塞杆4的上端也形成斜坡面或斜坡面或曲面，从而在下端21插入活塞杆4的上端中后，在凸缘22的下表面与活塞杆4的上端之间产生用于焊接的焊道，以便通过焊接将两者焊接到一起。

杆头20的锥形颈部23和凸缘22设置有圆倒角25，有利于避免应力集中。

图6是图2中区域R的放大图，示出了杆头20的锥形颈部23和顶板10的锥形孔14的配合处的细节。

从图6中可以很明显地看到，杆头20的锥形颈部23和顶板10的锥形孔14之间存在间隙32。此间隙的存在使得形成锥形颈部23的外周面与形成锥形孔14的内周面之间不接触。这种结构很显然对两个表面的加工没有要求，从而降低两者的加工难度，经济性能好。同样由于间隙的存在，杆头20的锥形颈部23和顶板10的锥形孔14之间、即杆头20和顶板10之间没有严格的装配精度，装配难度小。此间隙配合还使得杆头20的螺纹段24和锥形颈部23之间可以不加工退刀槽，简化了杆头20的加工。

从图6的放大图中还能够很清楚地看到，间隙32可以在杆头20的延伸方向上不是恒定的。如图所示，间隙32从顶板10的内表面10a向外表面10b逐渐减小。例如，间隙32的尺寸在0.2mm-1mm之间。例如，间隙32在内表面10a处为0.4mm-0.8mm，在外表面10b处为0.2mm-0.5mm。所以，此间隙32尺寸较小，锥形结构的配合仍能确保杆头20的锥形颈部23和顶板10的锥形孔14装配时的同轴度。锥形颈部23的外周面与锥形孔14的内周面之间的间隙32沿着锥形颈部23的轴向方向的变化还使得油缸在承受弯矩时力臂加长，从而减小杆头20上的应力。

图示的多级油缸在组装时，首先将杆头20与活塞杆4焊接在一起，将顶板10焊接在外套筒5顶部内，再用螺母12锁定杆头20。

较佳地，为了进一步减少因顶部结构变形而导致的松动风险，螺母12可以是防松螺母，或者采用诸如渗氮热等处理工艺处理过的特殊高强度、不易变形的螺母；垫圈13可以是防松垫圈或自锁垫圈，例如具有特殊防松结构的Nord-Lock自锁垫圈。

本申请通过改进杆头的结构以及改进油缸的活塞杆的杆头与外套筒的顶板之间的连接结构，一方面，使得增大两者之间的压力承受面积成为可能，能够减小接触面压溃发生的可能以及增大自卸车的承载能力；另一方面，改善了油缸在承受弯矩时的受力情况并且减小了杆头上的应力分布，提高杆头的疲劳强度。另外，对杆头结构的改进还增强了活塞杆抵抗偏载的能力。

虽然这里参考具体的实施方式描述了本申请，但是本申请的范围并不局限于所示的细节，本领域技术人员可以根据具体需要对前面描述的结构做出各种适应性修改。在不偏离本申请的基本原理的情况下，可针对这些细节做出各种修改。

Claims (10)

1.一种多级式油缸，包括：

固定缸筒(2)；

相对于固定缸筒(2)可伸缩的至少一个移动缸筒(3)；

相对于所述移动缸筒(3)可伸缩的活塞杆(4)；

随所述活塞杆(4)一起移动的外套筒(5)，其具有固定地连接在其顶端内的顶板(10)；以及

固定地连接到所述活塞杆(4)的顶端的杆头(20)，所述活塞杆(4)通过所述杆头(20)固定到所述顶板(10)；

其特征在于，所述杆头(20)包括凸缘(22)，从凸缘(22)向下延伸且用于与活塞杆(4)的顶端固定地连接的下端(21)，从凸缘(22)向上延伸且适于穿过所述顶板(10)的锥形孔(14)的锥形颈部(23)，以及从所述锥形颈部(23)伸出的螺纹段(24)，所述锥形颈部(23)从与凸缘(22)连接的第一端渐缩至与所述螺纹段(24)连接的第二端。

2.如权利要求1所述的多级式油缸，其特征在于，形成所述锥形颈部(23)的外周面和形成所述顶板(10)的锥形孔(14)的内周面之间具有间隙(32)。

3.如权利要求2所述的多级式油缸，其特征在于，所述顶板(10)具有面对着所述活塞杆(4)的内表面(10a)和相反的外表面(10b)，所述间隙(32)从内表面(10a)向所述外表面(10b)逐渐减小。

4.如权利要求3所述的多级式油缸，其特征在于，所述间隙(32)在所述顶板(10)的内表面(10a)处为0.4mm-0.8mm，在所述顶板(10)的外表面(10b)处为0.2mm-0.5mm。

5.如权利要求1-4中任一项所述的多级式油缸，其特征在于，所述杆头(20)被焊接到所述活塞杆(4)的顶端，并且所述顶板(10)被焊接到所述外套筒(5)。

6.如权利要求1-4中任一项所述的多级式油缸，其特征在于，所述杆头(20)的锥形颈部(23)和螺纹段(24)之间不设退刀槽。

7.如权利要求1-4中任一项所述的多级式油缸，其特征在于，在所述杆头(20)的所述锥形颈部(23)和所述凸缘(22)之间设有圆倒角(25)。

8.如权利要求1-4中任一项所述的多级式油缸，其特征在于，还包括与所述杆头(20)的螺纹段(24)啮合的大螺母(12)，以及设置于所述大螺母(12)和所述顶板(10)之间的垫圈(13)。

9.如权利要求8所述的多级式油缸，其特征在于，

所述垫圈(13)是防松垫圈；和/或

所述大螺母(12)经过渗氮热处理，或者所述大螺母(12)是防松螺母。

10.一种自卸车，其特征在于，包括如权利要求1-9中任一项所述的多级式油缸。

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