CN218894826U - 一种带载荷传感器的液压缸 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种带载荷传感器的液压缸，包括缸底、活塞和缸筒，缸筒内设置活塞、活塞杆和导向套；活塞能够沿着缸筒轴向移动，活塞杆能够沿着导向套进行伸缩；缸筒的一端与缸底相连，另一端与传感器安装座相连；活塞杆的一端与活塞相连，另一端与球头相连；传感器安装座内设置传感器，传感器与活塞杆表面之间保持间隙而不发生直接接触。本实用新型可靠性高，工作过程中电磁式载荷传感器与活塞杆不进行接触，从而保障载荷采集装置能够长期的保持良好的工作状态，准确度高；集成度高，适应性广，仅通过环型安装座固定在缸筒末端，不改变油缸的初始安装结构，推广应用成本低，有利于提升后期故障维修工作效率，适用于其他形式的各类液压缸。
Description
技术领域
本实用新型涉及液压缸监测装置，具体为一种带载荷传感器的液压缸。
背景技术
在保障吊装安全的前提下，为充分发挥起重机的吊重性能，对起重机油缸的承载状态进行动态的评价是必要的。当前起重机的部分型号其垂直支腿已经采用了如磁致伸缩传感器、接近开关、拉线传感器等的传感器进行状态测量，用以获取支腿缸的伸缩状态，从而进行吊装性能的计算验算。然而，上述传感器无法获得支腿液压缸的承载状态变化数据，现有的载荷监测手段主要是基于压力传感器的液压油压力测量转换，无法准确的反映出支腿液压缸活塞杆工作过程中的应力、应变状态，不能为起重机产品的吊重性能的准确计算提供支撑；集成式的传感器布置结构多位于液压缸内部，出现故障后不便于检修，因此，本实用新型专利提出一种带载荷传感器的液压缸，其基于可拆卸外置式液压缸载荷传感器安装结构，用于起重机产品液压缸载荷传感器的布置并为起重性能计算评估提供支持。
申请号为201410101225.6的中国专利公开了一种内置传感器的空心液压缸，法兰连接式的空心液压缸，采用内缸筒、外缸筒的结构来隔离液压油，为活塞杆内的传感器装置提供需要的工作空间；固定于液压缸内部的传感器安装模块，用于实现液压缸位移传感器的安装。申请号为201710233002.9的中国专利公开了一种液压缸侧向力监测系统，包括活塞杆以及监测装置，其中监测装置包括环形本体、弹性垫圈、卡箍、压力传感器、线缆以及线缆槽盖，其设置在活塞杆伸出的一段的外周面，通过压力传感器监测弹性垫圈与其之间的预紧力的变化，实现对液压缸的侧向力监测。
由此可见，现有公开的传感器布置方案，都是将传感器系统集成在液压缸内部，售后人员在保养时拆卸成本大，不利于检修。同时，载荷传感器布置方案都属于直接接触式，长期使用后可靠性及准确度降低。
实用新型内容
发明目的：为了克服现有技术中存在的不足，本实用新型的目的是提供一种稳定可靠、便于拆卸维护的带载荷传感器的液压缸。
技术方案：本实用新型所述的一种带载荷传感器的液压缸，包括缸底、活塞和缸筒，缸筒内设置活塞、活塞杆和导向套；活塞能够沿着缸筒轴向移动，活塞杆能够沿着导向套进行伸缩；缸筒的一端与缸底相连，另一端与传感器安装座相连；活塞杆的一端与活塞相连，另一端与球头相连；传感器安装座内设置传感器，传感器与活塞杆表面之间保持间隙而不发生直接接触。
进一步地，传感器安装座上设置二级台阶孔，其内径分别与活塞杆的外径、缸筒的外径相匹配。传感器安装座与缸筒通过螺纹固定连接，起到将传感器固定于缸筒末端特定位置的作用，经济便捷地实现了传感器的外置式安装。
进一步地，传感器安装座上设置用于固定传感器的安装槽，传感器通过螺钉固定安装槽内。传感器安装座上设置用于布置传感器用线的腔钻孔。传感器安装座上设置与支撑环相匹配的支撑安装槽。传感器安装座上设置与防尘环相匹配的防尘环安装槽。在运动过程中，有利于降低活塞杆之间的接触摩擦力，防止外部灰尘进入传感器测量间隙，保证测量精确度。同时，借助支撑环的支撑作用，还有助于提高液压缸的刚度，改善液压缸的运动表现。
进一步地，传感器安装座为轻质材料传感器安装座，以减轻对液压缸总成重量的影响。
进一步地，缸筒内靠近缸底的一侧设置腔室一，腔室一与通道一相连。缸筒内靠近球头的一侧设置腔室二，腔室二与通道二相连。
进一步地，传感器为电磁式传感器。传感器的信号传输还可以采用无线传输模块，匹配无线模块蓝牙5.0，来实现多传输模式的切换。
工作原理：在起重机支车过程中，垂直支腿进行伸出运动，即活塞杆从缸筒中伸出，通过与支脚盘之间的反作用力撑起整个起重机上升，活塞杆承受整机重量。受活动支腿挠度变形及支脚盘与球头相互运动影响，活塞杆除承受轴向载荷外，还会有部分的径向载荷，在径向载荷的作用下，活塞杆也将发生一定程度的挠度变形。此时，活塞杆与电磁式传感器之间的间隙受挠度变形的影响将发生变化。而电磁式传感器的工作原理则是通过在轴中产生磁场并利用测量信号接收所产生的磁场，可以实现对轴所受的扭矩、轴向力、弯曲力的测量，即是对活塞杆的受力状态进行测量。传感器通过检测活塞杆的变形情况获得其承载信息，通过CAN总线进行传输至车载主机，用以为整机的工况评估提供数据支持。
有益效果：本实用新型和现有技术相比，具有如下特点：
1、可靠性高，工作过程中电磁式载荷传感器与活塞杆不进行接触，从而保障载荷采集装置能够长期的保持良好的工作状态，准确度高；
2、集成度高，适应性广，仅通过环型安装座固定在缸筒末端，不改变油缸的初始安装结构，推广应用成本低，且有利于提升后期的故障维修工作效率，适用于其他形式的各类液压缸；
3、实现了液压缸载荷测量的功能，提高了液压缸的智能化水平，为起重机产品支腿姿态控制算法的研发提供了依据。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型传感器安装座6处的局部放大图；
图3是本实用新型安装槽601处的局部放大图；
图4是本实用新型枪钻孔602处的局部放大图；
图5是本实用传感器7处的局部放大图。
具体实施方式
如图1～2，液压缸的缸底1与缸筒3固定连接，缸筒3末端与传感器安装座6通过螺纹固定连接。活塞2能够沿着缸筒3轴向移动。活塞杆4的上端与活塞2固定连接，下端与球头9固定连接。传感器7通过螺钉8固定在传感器安装座6内部。缸筒3内靠近传感器安装座6处设置导向套5，活塞杆4能够沿着导向套5进行伸缩。活塞2将缸筒3内的空间分成腔室一10和腔室二12两部分。腔室一10与通道一11相连通，腔室二12与通道二13相连通。在腔室一10引入液压流体时，腔室二12能够排出液压流体；在腔室一10排出液压流体时，腔室二12能够引入液压流体。传感器7优选为电磁式传感器7。传感器安装座6材质选择为MC尼龙(聚己内酰胺)，用以减轻对液压缸总成重量的影响。传感器7的信号传输可以采用无线传输模块，匹配无线模块蓝牙5.0，来实现多传输模式的切换。
如图3～5，传感器安装座6开设有安装槽601，能够将电磁式传感器7通过螺钉8连接的方式固定在传感器安装座6内。安装槽601深度略大于传感器7的高度，使得传感器7与活塞杆4(被测件)表面之间保持合理的间隙而不发生直接接触。传感器安装座6上设置二级台阶孔，二级台阶孔的内径分为两段d1和d2，分别与活塞杆4的外径、缸筒3的外径相匹配，其中与缸筒3配合的接触面加工有螺纹，用以与缸筒3进行螺纹连接，起到将传感器7固定于缸筒3末端特定位置的作用，经济便捷的实现了传感器的外置式安装。在传感器安装座6中还开设有枪钻孔602。用于传感器用线的布置。在传感器安装座6中还可以开设支撑安装槽603和防尘环安装槽604，用以安装防尘环和支撑环，起到在运动过程中与活塞杆4之间的接触摩擦力及防止外部灰尘进入传感器测量间隙，保证测量精确度的作用。同时借助支撑环的支撑作用，还有助于提高液压缸的刚度，改善液压缸的运动表现。
在起重机支车过程中，垂直支腿进行伸出运动，即活塞杆4从缸筒3中伸出，通过与支脚盘之间的反作用力撑起整个起重机上升，活塞杆4承受整机重量。受活动支腿挠度变形、支脚盘与球头9相互运动影响，活塞杆4除承受轴向载荷外，还会有部分的径向载荷，在径向载荷的作用下，活塞4杆也将发生一定程度的挠度变形。此时，活塞杆4与电磁式传感器7之间的间隙受挠度变形的影响将发生变化。而电磁式传感器7的工作原理则是通过在轴中产生磁场并利用测量信号接收所产生的磁场，可以实现对轴所受的扭矩、轴向力、弯曲力的测量，即是对活塞杆4的受力状态进行测量。传感器7通过检测活塞杆4的变形情况获得其承载信息，通过CAN总线进行传输至车载主机，用以为整机的工况评估提供数据支持。
Claims (10)
1.一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：包括缸底(1)、活塞(2)和缸筒(3)，所述缸筒(3)内设置活塞(2)、活塞杆(4)和导向套(5)；所述活塞(2)能够沿着缸筒(3)轴向移动，所述活塞杆(4)能够沿着导向套(5)进行伸缩；所述缸筒(3)的一端与缸底(1)相连，另一端与传感器安装座(6)相连；所述活塞杆(4)的一端与活塞(2)相连，另一端与球头(9)相连；所述传感器安装座(6)内设置传感器(7)，所述传感器(7)与活塞杆(4)表面之间保持间隙而不发生直接接触。
2.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)上设置二级台阶孔，其内径分别与活塞杆(4)的外径、缸筒(3)的外径相匹配。
3.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)与缸筒(3)通过螺纹固定连接。
4.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)上设置用于固定传感器(7)的安装槽(601)，所述传感器(7)通过螺钉(8)固定安装槽(601)内。
5.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)上设置用于布置传感器(7)用线的枪钻孔(602)。
6.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)上设置与支撑环相匹配的支撑安装槽(603)。
7.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)上设置与防尘环相匹配的防尘环安装槽(604)。
8.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述传感器安装座(6)为轻质材料传感器安装座(6)。
9.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述缸筒(3)内靠近缸底(1)的一侧设置腔室一(10)，所述腔室一(10)与通道一(11)相连。
10.根据权利要求1所述的一种带载荷传感器的液压缸，其特征在于：所述缸筒(3)内靠近球头(9)的一侧设置腔室二(12)，所述腔室二(12)与通道二(13)相连。
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Assignee: XCMG XUZHOU XUGONG HYDRAULIC PARTS Co.,Ltd. Assignor: Xuzhou Heavy Machinery Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980050642 Denomination of utility model: A hydraulic cylinder with load sensor Granted publication date: 20230421 License type: Common License Record date: 20231209 |