CN220060080U - 致动器和平地机 - Google Patents

Abstract

一种致动器和平地机，所述致动器包括管，该管具有轴向延伸的中心孔，该中心孔限定在管中并且在管的封闭远端和管的开放近端之间延伸。杆可滑动地安装在管内，并且通过头部密封组件可滑动地支撑在管的近端处。活塞安装在杆的远端处。用于接纳耳轴销的耳轴盖孔被限定为穿过管的封闭远端，并且用于接纳杆眼销的杆眼孔被限定为穿过杆的近端。当杆和活塞完全缩回到管中时，从耳轴盖孔的中心到杆眼孔的中心限定缩回的销到销尺寸。冲程尺寸被限定为从活塞的邻近管的封闭远端的第一完全缩回位置到活塞的在管的近端处与头部密封组件接触的第二完全伸出位置。

Description

致动器和平地机

技术领域

本实用新型总体上涉及用于重型机械的液压缸，更具体地，涉及具有满足机械的运动学、结构和载荷要求的特定性能尺寸的液压缸。

背景技术

常规的装载在重型机械诸如挖掘机、平地机、前端装载机和推土机上的液压系统可以包括泵，该泵从箱抽取低压流体，对流体加压，并使加压流体可用于多个不同的致动器以用于移动致动器。致动器可以包括液压缸，该液压缸被特别设计成满足在使用机器执行其指定任务时使机器的各种结构元件相对于彼此移动的各种运动学、结构和负载要求。例如，一个或多个液压缸可被特别设计成处理当操作特定机器以执行诸如挖掘、运土、提升重负载和承载重负载的工作任务时所需的液压流体压力、运动特性、扭转应力、压缩应力、拉伸应力、环向应力、运动范围和运动速度。在各种示例性布置中，每个致动器的速度可以通过选择性地节流（即，限制）加压流体从泵到每个致动器中的流动而被独立地控制。例如，为了以高速移动特定致动器，从泵到致动器中的流体流仅被少量限制（或根本不被限制）。相反，为了以低速移动相同的或另一个致动器，增加了对流体流动的限制。尽管对于许多应用是足够的，但是使用流体限制来控制致动器速度会导致压力损失，这会降低液压系统的总效率。

一种替代类型的液压系统被称为闭环液压系统。闭环液压系统通常包括以闭环方式连接到单个致动器或一对串联操作的致动器的泵。在操作期间，泵从（多个）致动器的一个腔室抽吸流体并且将加压流体排出到相同（多个）致动器的相对腔室。例如，当缩回液压缸的杆时，液压流体可以被泵送到液压缸的杆端腔室中，并从液压缸中的附接到杆的活塞的相对侧上的头端腔室排出，当延伸杆时，液压流体可以被泵送到头端腔室中，并从杆端腔室排出。为了以更高的速度移动致动器，泵以更快的速率排出流体。为了以较低的速度移动致动器，泵以较慢的速率排出流体。闭环液压系统通常比常规的液压系统更有效，因为致动器的速度通过泵操作而不是流体限制来控制。即，泵被控制为仅排出以期望的速度移动（多个）致动器所需的那么多的流体，并且不需要对流体流动进行节流。

在Izumi等人在1983年1月25日公开的美国专利4,369,625（‘625专利）中公开了与一个或多个液压缸结合使用的示例性闭环液压系统。在‘625专利中，描述了具有流动组合功能的多致动器无计量类型的液压系统。该液压系统包括回转回路、吊臂回路、斗杆回路、铲斗回路、左行驶回路和右行驶回路。摆动、吊杆、斗杆和铲斗回路中的每一个都具有以闭环方式连接到专用液压缸的泵。另外，第一集流阀连接在回转回路和斗杆回路之间，第二集流阀连接在斗杆回路和吊臂回路之间，并且第三集流阀连接在铲斗回路和吊臂回路之间。左、右行驶回路分别并联连接到铲斗和吊臂回路的泵。在这种构造中，任何一个液压缸可以接收来自多于一个泵的加压流体，使得其速度不受单个泵的容量限制。

尽管对现有闭环液压系统进行了改进，但是上述‘625专利的闭环液压系统仍然不是最佳的。特别地，系统的连接电路仅可以顺序地执行。此外，各种致动器的速度和力可能难以控制。此外，液压缸优选地设计成具有特定尺寸范围的冲程、完全缩回时的销到销长度、活塞杆的外径、缸膛的内径、杆端销的直径以及缸的头端处的耳轴销的直径，这取决于将使用液压缸的特定机器和负载应用。

实用新型内容

本实用新型提供了一种致动器和平地机，致动器被设计成具有通过广泛分析确定的特定性能尺寸的范围，所述广泛分析包括应用基于物理的方程、有限元分析和其它计算分析，这些其它计算分析考虑了在使用期间将施加在缸上的运动学和结构应力，结合旨在满足特定作业要求并解决上述问题和/或现有技术的其它问题中的一个或多个技术问题的经验数据和其它以客户为中心的数据。

一种致动器，其构造成相对于平地机上的第二结构元件致动所述平地机上的第一结构元件，所述致动器包括：

管，所述管包括限定在所述管中的轴向延伸的中心孔，所述轴向延伸的中心孔在所述管的封闭的远端和所述管的开放的近端之间延伸；

杆，其可滑动地安装在所述管内，所述杆通过头部密封组件可滑动地支撑在所述管的开放的近端处；

活塞，其安装在所述杆的远端处；

第一球头螺栓安装座，其连接至所述管的所述封闭的远端，并且构造成用于接纳第一球节，所述第一球节适于将所述管的所述封闭的远端枢转地连接到所述平地机的所述第一结构元件；以及

第二球头螺栓安装座，其连接至所述杆的近端并且构造成用于接纳第二球节，所述第二球节适于将所述杆的所述近端枢转地连接到所述平地机的所述第二结构元件；其中

当所述杆和所述活塞完全缩回到所述管中，所述杆的所述远端邻近所述管的所述封闭的远端定位时，从所述第一球头螺栓安装座的中心到所述第二球头螺栓安装座的中心的缩回的销到销尺寸等于960.8 mm±2.5 mm；

从所述活塞的邻近所述管的封闭的远端的第一完全缩回位置到所述活塞的在所述管的开放的近端处与所述头部密封组件接触的第二完全伸出位置的冲程尺寸等于589.2mm ± 1.5 mm；

所述管的所述轴向延伸的中心孔的内径等于80 mm ± 0.5 mm；以及

所述杆的直径等于50 mm ± 0.5 mm。

所述第一结构元件包括所述平地机的机架。

所述第二结构元件包括所述平地机的牵引杆、回转盘与刮土板。

所述第一结构元件包括所述平地机的牵引杆。

所述第二结构元件包括所述平地机的机架。

所述头部密封组件被固接到所述管以防止所述头部密封组件与所述管之间的相对旋转，或者所述活塞被固接到所述杆以防止所述活塞与所述杆之间的相对旋转。

所述头部密封组件在一个位置被固接到所述管以防止所述头部密封组件与所述管之间的相对旋转。

所述致动器为液压缸。

所述头部密封组件被固接到所述管以防止所述头部密封组件与所述管之间的相对旋转，并且所述活塞被固接到所述杆以防止所述活塞与所述杆之间的相对旋转。

一种平地机，包括多个结构元件和多个液压致动器，每个液压致动器使两个所述结构元件相互连接，其中，每个液压致动器构造成上述技术方案中任一项所述的致动器并且用于相对于所述平地机上的第二结构元件致动所述平地机上的第一结构元件。

在一个方面，本公开涉及一种致动器，其构造成相对于机器的第二结构元件致动机器的第一结构元件。致动器可以包括管，其中该管包括限定在管中的轴向延伸的中心孔，该孔在管的封闭远端和管的开放近端之间延伸。杆可以可滑动地安装在管内，杆通过头部密封组件可滑动地支撑在管的近端处。活塞可以安装在杆的远端处，并且活塞保持组件可以附接到杆的远端并且构造成将活塞保持在杆的远端上。耳轴盖孔可以限定为穿过管的封闭远端，并且构造成用于接纳耳轴销，该耳轴销适于将管的远端枢转地连接到机器的第一结构元件。杆眼孔可以限定为穿过杆的近端，并且构造为接纳杆眼销，该杆眼销适于将杆的近端枢转地连接到机器的第二结构元件。

在另一方面，本公开涉及一种平地机，该平地机包括多个结构元件和多个液压致动器，每个液压致动器使两个结构元件相互连接，其中，每个液压致动器构造成相对于平地机上的第二结构元件致动平地机上的第一结构元件。每个液压致动器可以包括管，该管包括限定在该管中的轴向延伸的中心孔，该中心孔在该管的封闭远端和该管的开放近端之间延伸。杆可滑动地安装在管内，杆通过头部密封组件可滑动地支撑在管的近端处。活塞可以安装在杆的远端处，并且活塞保持组件可以附接到杆的远端并且构造成将活塞保持在杆的远端上。耳轴盖孔可以限定为穿过管的封闭远端，并且构造成用于接纳耳轴销，该耳轴销适于将管的远端枢转地连接到平地机的第一结构元件。杆眼孔可以限定为穿过杆的近端，并且构造为接纳杆眼销，该杆眼销适于将杆的近端枢转地连接到平地机的第二结构元件。

在又一方面，本公开涉及一种液压缸，其构造成用于相对于机器上的第二结构元件致动机器上的第一结构元件。液压缸可以包括管，其中该管包括限定在管中的轴向延伸的中心孔，该孔在管的封闭远端和管的开放近端之间延伸。杆可以可滑动地安装在管内，杆通过头部密封组件可滑动地支撑在管的近端处。活塞可以安装在杆的远端处，并且活塞保持组件可以附接到杆的远端并且构造成将活塞保持在杆的远端上。耳轴盖孔可以限定为穿过管的封闭远端，并且构造成用于接纳耳轴销，该耳轴销适于将管的远端枢转地连接到机器的第一结构元件。杆眼孔可以限定为穿过杆的近端，并且构造为接纳杆眼销，该杆眼销适于将杆的近端枢转地连接到机器的第二结构元件。

本实用新型的技术方案用于重型机械的液压缸可受益于本文公开的特定性能尺寸以及诸如阻尼装置和头部密封布置的特征的组合，并且在一些实施例中，可实施头部相对于缸筒的固定和活塞相对于缸的活塞杆的固定，以防止头部和缸的活塞之间的相对旋转，并且改善极端条件下缸的操作特性、疲劳寿命和性能。

因此，本实用新型的各个实施例可以提供改进的能量使用和节约。另外，组合来自不同回路的流体流以满足单个致动器的需求的能力可以允许减少液压系统内所需的泵的数量和/或这些泵的尺寸和容量。这些减少可以减少泵损失，提高整体效率，改善液压系统的空间布置关系，和/或降低液压系统的成本。对于液压缸的冲程、销至销长度、杆直径、管孔直径等特定性能尺寸的应用至少部分地基于以下结果：对执行与操作过程相关联的某些作业任务所需的特定平地机的各种结构元件的结构和运动学分析，这还提高了操作的效率和质量，提高了液压缸各部件机械性能指标，延长了平地机的使用寿命，并减少了平地机部件故障的发生或者维修或保养的需要。

附图说明

图1A-图1C、图2是示例性公开的液压缸的示意图，所述液压缸可以用作诸如平地机这样的机器上的致动器。

具体实施方式

图1A-图1C、图2示出了可用作平地机或其它重型机械上的致动器的各种示例性液压缸，所述致动器具有协作以完成任务的多个系统和部件。例如，平地机可以包括构造成移动作业工具的执行系统、用于推进平地机的驱动系统、向执行系统和驱动系统提供动力的动力源、以及定位成用于手动控制执行系统、驱动系统和/或动力源的操作员站。

用于平地机的可转向牵引装置和驱动牵引装置都可以包括位于机器的每侧上的一个或多个轮。通过使用一个或多个转向液压缸和轮倾斜液压缸，轮可以是可旋转和/或可倾斜的，以在工作表面的转向和调平期间使用。或者，可转向和/或驱动牵引装置可以包括履带、皮带或本领域已知的其它牵引装置。可以设想，在一些实施例中，可转向牵引装置也可以被驱动，而驱动牵引装置也可以可转向。平地机的机架可以通过例如铰接接头将可转向牵引装置连接到驱动牵引装置。此外，可以使平地机经由铰接接头和一个或多个铰接液压缸使可转向牵引装置相对于驱动牵引装置铰接。

平地机的动力源可以包括连接到变速器的发动机。发动机可以是例如柴油发动机、汽油发动机、天然气发动机或本领域已知的任何其它发动机。动力源也可以是非燃烧动力源，诸如燃料电池、动力储存装置或本领域已知的其它动力源。变速器可以是电动变速器、液压变速器、机械变速器或本领域已知的任何其它变速器。变速器可被操作以产生多个输出速度比，并且可构造成在输出速度范围内将动力从动力源传递到驱动牵引装置。

平地机的机架可以包括将驱动牵引装置连接到机架的铰接接头。可以使平地机经由铰接接头和一个或多个铰接液压缸使可转向牵引装置相对于驱动牵引装置铰接。平地机还可以包括中性铰接特征，当被致动时，该中性铰接特征使可转向牵引装置相对于驱动牵引装置自动重新对准，以使铰接接头返回到中性铰接位置。

平地机的机架还可以包括支撑固定连接的中移安装构件的梁构件。梁构件可以是例如具有基本上中空的方形横截面的单个成形或组装的梁。该基本上中空的方形截面可以为机架提供充分支撑牵引杆、回转盘与刮土板（DCM）和中移安装构件所需的相当高的转动惯量。梁构件的横截面可以替代地为矩形、圆形、三角形或任何其它合适的形状。

中移安装构件可以支撑一对用于影响DCM的竖直运动的双作用液压油缸（液压缸）、用于影响DCM的水平运动的中移液压缸、以及能够在多个位置之间调节的连杆。中移安装构件可以焊接或以其它方式固定地连接到梁构件，以通过一对钟形曲柄（也称为提升臂）间接地支撑液压油缸。即，钟形曲柄可以沿着水平轴线枢转地连接到中移安装构件，而液压油缸可以沿着竖直轴线枢转地连接到钟形曲柄。每个钟形曲拐可进一步沿水平轴线枢转地连接到连杆。中移液压缸可类似地枢转连接到连杆。

中移液压缸、侧移液压缸、液压油缸、转向液压缸、铰接液压缸、轮倾斜液压缸、铲刀提升液压缸、铲尖控制液压缸、前提升液压缸、前铲刀液压缸、裂土器液压缸、切边器液压缸和松土器液压缸是可包含在平地机上并用于使平地机的各种结构部件相对于彼此移动以完成期望任务的液压缸的示例。图1A-图1C、图2示出的液压缸设计成用于实现由平地机执行的运动和功能，诸如铰接、移动DCM的位置、倾斜平地机的可转向或驱动牵引装置（诸如轮）、松土、转向、提升、降低、倾斜以及以其它方式控制平地机的铲刀的位置等。

操作员站可体现为构造成容纳操作员的平地机的区域。操作员站可以包括仪表板和仪表面板，仪表板和仪表面板包含用于传送信息和用于操作机器及其各种部件的刻度盘和/或控制器。仪表板可以包括显示系统，并且仪表面板可以包括用户接口。显示系统和用户接口可与铲刀定位系统通信。

平地机上的显示系统可以包括具有音频扬声器、视频屏幕和/或向操作员传达信息的任何其它合适的视觉显示装置的计算机显示器。例如，在一个实施例中，显示系统可构造成显示多个预定铲刀位置预设模式，并且示出对多个预定铲刀位置之一的选择和其它机器配置特性。用户接口可以包括键盘、触摸屏、数字键盘、操纵杆或任何其它合适的输入设备。在一个示例性实施例中，用户接口具体实现为操纵杆。用户接口可以包括触摸屏能力，诸如在显示系统上包括各种描述和图示的行和列中的一些或所有位置处的具有附加命令选择或信息的触摸激活下拉菜单。

在一个示例性实施例中，默认铲刀位置预设模式可以包括位于显示器上各个位置中任何位置处的“诊断”模式，在该模式中，操作员可命令自动铲刀定位系统将平地机的铲刀和/或其它部件相对于平地机的其它部件自动移动到一个或多个预定位置。这些位置可以预先确定为对应于平地机的铲刀或其它部件的位置或配置，在这些位置或配置处，位于操作员站内或其它位置（诸如在半自主操作机器时站在机器附近）的操作员可以通过与一个或多个参考点的视觉比较来验证用于操作平地机的传感器和控制器是否正常工作或按预期工作。例如，在显示系统的用户接口上选择第一诊断位置，诸如通过触摸在标记为“诊断”的列中的多行之一中的下拉菜单中出现的多个选择中的一个，可导致牵引杆构件移动到相对于一个或多个参考点的中心位置，这些参考点容易由操作员从操作员站的座位观察到。结果，操作员可以通过触摸来自用户接口上的下拉菜单的期望选择来简单地选择期望的诊断模式，并且包括图1A-图1C、图2所示的示例性液压缸的铲刀定位系统可以构造成然后自动地将牵引杆构件、中移安装构件和铲刀移动到中心位置，该中心位置可以由操作员相对于一个或多个参考点在视觉上验证。此外，铲刀定位系统可构造成使得选定的诊断位置可导致满足多个其它可观察参数，包括但不限于：DCM相对于机架呈现零（0）度取向；设置平地机的俯仰使得铲刀的中性顶部与铲刀的铲刃齐平；平地机的铰接是直的，其中可转向牵引装置相对于驱动牵引装置自动地重新对准以使铰接接头被设置到中性铰接位置；设置轮倾斜使得可转向牵引装置和驱动牵引装置的轮竖直地取向；和/或平地机的铲刀和其它机器部件的其它构造。

用于平地机的铲刀定位系统可构造成响应于从平地机上的操作员驾驶室中的显示系统的用户接口接收的输入信号将铲刀移动到预定位置。铲刀定位系统可以包括一个或多个传感器和控制器。传感器可以包括例如气缸位置传感器、铰接传感器、连杆传感器和/或坡度检测器。如果需要，可以设想铲刀定位系统可以包括本领域已知的其它传感器。液压缸位置传感器可感测连接在平地机的结构部件之间的各种液压缸的伸出和缩回。铰接传感器可感测铰接接头的运动和相对位置，并可操作地与铰接接头联接。连杆传感器可感测钟形曲柄绕水平轴线的旋转角度。坡度检测器可以是与平地机相关联的双轴倾斜仪，并且可以连续地检测平地机相对于真实水平面或水平面的倾斜度。缸的伸出和缩回和/或铰接接头的运动可以与存储在控制器的存储器中的参考查找图和/或表格进行比较，以确定铲刀在平地机上的位置和取向和/或铰接接头的铰接。另外，如上所述，当处于诊断模式时，操作员能够通过与预定参考点的视觉比较和/或通过将诊断模式中的缸的测量长度与预期长度的简单比较来验证包括液压缸的各种传感器和致动器的正确操作。

在一个实施例中，多个传感器可以提供指示平地机的铲刀的横坡倾斜度的信号。平铲的横坡倾斜度可以定义为在横向于平地机行进所沿的路径（“横坡”）的方向上的倾斜度。在一些实施例中，铲刀的横坡倾斜度可以表示为百分比，而在其它实施例中，铲刀的横坡倾斜度可以表示为角度。铲刀定位系统可以构造成接收来自与平地机的铲刀和其它部件相关的各种传感器的信号，并自动启动各种致动器的操作，以改变平地机的铲刀、连杆机构和其它部件的位置、取向和/或操作构造，包括但不限于铲刀间距、铲刀转动、铲刀侧移、回转盘侧移、铲刀提升、铲刀倾斜、轮倾斜、底盘铰接和连杆位置。由铲刀定位系统执行的操作支持任何期望的工作模式或诊断模式。不管当前的任何联接位置如何，铲刀定位系统都可构造成确保平地机的铲刀和其它部件将移动到各种期望的取向和构造以及在各种期望的取向和构造之间移动，同时防止铲刀和其它机器部件之间的任何碰撞。

铰接传感器可感测铰接接头的运动和相对位置，并可操作地与铰接接头联接。合适的铰接传感器的一些示例包括长度电位计、射频共振传感器、旋转电位计、机器铰接角度传感器等。铰接接头的运动可与存储在控制器的存储器中的参考查找图和/或表格进行比较，以确定平地机的铰接。

接近传感器可以检测平地机的地面和铲刀之间的距离。接近传感器可以位于沿着铲刀的底部边缘的任何位置。或者，接近传感器可以位于平地机的机架上的任何位置，这可以允许检测地面和铲刀之间的距离。另外，接近传感器可以是超声波传感器、雷达传感器、光学传感器或能够检测地面的表面相对于铲刀的底部边缘的位置的任何其它类型的传感器。

控制器可以致动液压油缸、中移液压缸、侧移液压缸、转向液压缸、铰接液压缸、轮倾斜液压缸、铲刀提升液压缸、铲尖控制液压缸、前提升液压缸、前铲刀液压缸、裂土器液压缸和松土器液压缸中的一个或多个，以使平地机的各种结构部件相对于彼此移动，从而完成期望的任务。控制器可以具体体现为单个微处理器或多个微处理器，该单个微处理器或多个微处理器包括用于定位平地机的铲刀和其它部件的装置。许多市场上可买到的微处理器可构造成执行控制器的功能。应当理解，控制器可以容易地具体体现为能够控制多种机器功能的通用机器微处理器。控制器可以包括存储器、辅助存储装置、处理器和用于运行应用程序的任何其它部件。各种其它电路可以与控制器相关联，诸如电源电路、信号调节电路、螺线管驱动器电路和其它类型的电路。

控制器可以以手动模式、半自动模式或全自动模式操作，并且可以响应于从用户接口接收的信号而致动各种液压缸。当操作员与用户接口交互以将铲刀移动到期望位置时，可以产生这样的信号。当在手动模式下将（多个）铲刀移动到期望位置时，操作员可以选择将（多个）铲刀的最终位置和取向存储在控制器的存储器中。可以通过致动与用户接口相关联的装置（例如按钮或小键盘）以生成信号来存储位置和取向，这可以使得控制器存储位置和取向。

控制器还可以构造成当操作员致动与用户接口相关联的装置时以自动模式操作，所述装置诸如例如为指示控制器将铲刀移动到存储位置和取向的按钮或键盘。当在自动模式下操作时，存储的位置和取向可以与当前位置和取向一起被控制器利用，以创建用于移动铲刀的行进路径。当在自动模式下操作时，控制器可以通过响应于从液压缸位置传感器、铰接传感器和接近传感器接收的信号而致动液压油缸和铲刀定位缸来移动铲刀。上述诊断模式可以包括在下拉菜单中显示一个或多个操作员可选择的按钮，其导致控制器将铲刀移动到居中位置和中间位置，操作员可以通过将铲刀的位置与一个或多个参考点进行视觉比较或者通过将一个或多个液压缸的测量长度或延伸与一个或多个参考长度进行比较来验证该居中位置和中间位置。

如图1A-图1C、图2所示，液压缸可包括管322（也称为筒）和布置在管322内的活塞420，以形成第一腔室352和相对的第二腔室354。第一腔室352可以被认为是液压缸的头端腔室（也称为盖端腔室或盲端腔室），并且第二腔室354可以被认为是杆端腔室。管322可以包括限定在管中的轴向延伸的中心孔326，该中心孔在管322的封闭远端342（盖端或盲端）和管的开放近端之间延伸。管322的轴向延伸的中心孔326可部分地限定第一或头端腔室352和相对的第二或杆端腔室354，并且还可以具有基本上沿着管322的内部的长度延伸的内径324，该内径与管322和杆332的中心轴线同轴地对齐。杆332还可以具有直径334，该直径与管322的中心轴线同轴地对齐，并且基本上沿着杆332的外部的长度从活塞420延伸到杆332的近端344。杆332的直径334与管322的轴向延伸的中心孔326的内径324之间的径向间隙、偏移或间隙可部分地限定第二或杆端腔室354。图1C中所示的活塞420的示例性实施例可设置在杆332的远端处。活塞420可保持在杆332的远端上，位于活塞保持组件和衬套之间。衬套可以抵靠杆332的远端的直径减小的肩部。在替代实施方式中，活塞保持组件可以与杆332的远端螺纹接合或压配合到杆332的远端上，并且可以去除衬套或用弹性的冲击吸收构件代替衬套，该冲击吸收构件构造成帮助减小振动并吸收由于活塞420在每个冲程的底部冲击管322的封闭远端342而引起的任何冲击。活塞420还可以包括多个环形密封件，这些环形密封件沿活塞420的外周间隔开，并且在杆332和活塞420在管322内随着供应到头端腔室352和杆端腔室354以及从其释放的液压流体的压力和/或流速的变化而来回往复运动时，在活塞420和管322的内周表面之间形成可滑动的密封。

在一些示例性实施方式中，阻尼组件可以设置在管322的封闭远端342处，在活塞杆332的冲程的底部处邻近活塞杆的远端。此外，活塞保持组件可以螺纹连接或以其它方式固定到活塞杆332的远端，抵靠活塞420的一个轴向端，并且在每个冲程的底部处容纳在形成在管322的封闭远端342附近的径向向内延伸的肋内。当活塞420和活塞保持组件在每个冲程的底部接近管322的封闭远端342时，被截留在头端腔室352中的液压流体可被迫通过径向向内延伸的肋和活塞保持组件的外周表面之间的间隙，有助于阻尼效应，该阻尼效应在与管322的封闭远端342冲击之前减慢活塞杆332和活塞420的行进。阻尼组件还可构造有内部通道，该内部通道设计成限制在活塞420和杆332的每个冲程的底部处从头端腔室352逸出的液压流体的流动。

头端腔室352和杆端腔室354可以各自被选择性地供应加压流体和排出加压流体，以使活塞420在管322内移位，从而改变液压缸的有效长度并使平地机或其它机器（活塞杆332的近端344或管322的远端342中的一个所枢转地连接的机器）的一个结构部件相对于机器的另一个结构部件运动。流体流入和流出腔室352、354的流速可与液压缸的平移速度相关，而腔室352、354之间的压差可与每个液压缸施加在机器的相关结构部件上的力相关。

杆332的近端344可穿过头部密封组件520，该头部密封组件螺栓连接或以其它方式附接到管322的近端处的杆端凸起部。头部密封组件520可以包括沿着头部密封组件520的内圆周轴向间隔开的多个密封件，这些密封件构造成成与杆332的近端344的外周边形成可滑动的密封。多个螺栓可将头部密封组件520固定到杆端凸起部，头部密封组件520的一部分从管322的杆端凸起部至少部分地径向内延伸，并且构造成用于在杆332和活塞420相对于管322往复运动时径向支撑杆332的近端344。杆332的近端344可以包括杆眼孔，该杆眼孔正交于杆332的中心轴线延伸穿过杆332，并构造成接纳杆眼销，以便将杆332的近端344枢转地附连到机器的第一结构元件，诸如，通过连杆机构将液压缸的杆端枢转地附接到铲刀或其它作业工具的杆眼销。管322的远端342可类似地包括耳轴盖孔，该耳轴盖孔正交于杆332和管322的中心轴线延伸穿过管322的远端342，并且构造成接纳将管322的远端342枢转地附接到机器的第二结构元件的耳轴销，诸如构造成将液压缸的头端枢转地连接到平地机的机架的一部分的耳轴销。

延伸穿过杆332的近端344的杆眼孔的直径252以及因此被构造成用于将每个液压缸的杆332枢转地连接到机器的结构元件的杆眼销的直径以及延伸穿过管322的远端342的耳轴盖孔的直径242以及因此被构造成用于将每个液压缸的管322枢转地连接到机器的另一结构元件的耳轴销的直径可至少部分地基于销枢转地附接到的机器的结构元件的尺寸以及在操作期间由这些元件经受的载荷和结构应力来确定，所述载荷和结构应力诸如在每个液压缸的致动期间在载荷下将经受的剪切应力、扭转应力、压缩应力和拉伸应力。图1B所示的每个液压缸的销到销尺寸132至少部分地基于特定机器的结构元件的尺寸、运动范围、工作载荷和结构相互关系来确定。图1C所示的每个液压缸的冲程222类似地至少部分地基于每个机器的结构元件的尺寸、运动范围、工作载荷和结构相互关系来确定。杆332和活塞420在图1C中示出为完全缩回到管322中，其中冲程222由活塞420可从这个完全缩回位置行进到杆332的完全伸出位置的距离来确定，其中当活塞420在管322的封闭远端342处触底时处于完全缩回位置，而当活塞420接触由螺栓连接到管322的杆端凸起部的头部密封组件520时处于完全伸出位置。在一个实施例中，销到销尺寸132、冲程222、管322的内径324和杆332的直径334中的一个或多个，以及每个液压缸的各种附加尺寸、特性和特征可至少部分地基于液压缸特定的系统压力。

液压缸可各自由流体压差驱动。流体流入和流出头端腔室352和杆端腔室354的流速可确定相应液压缸的伸出或缩回速度，而每个液压缸的活塞420两侧的压差可确定活塞杆332在从液压缸伸出或缩回时施加的力。

每个液压缸可以接收被加压到系统压力的液压流体。供应到每个液压缸的液压流体的系统压力可结合用于液压缸安装在其上的每个特定型号和/或类型的工作机器的联接标准和脱开力来确定。系统压力可在机器操作期间波动，其中压力峰值可随联接标准和使用机器的特定应用而变。联接标准可以包括如本文所公开的每个相应液压缸的各种特性、特征和尺寸，如根据期望的安全系数修改的，期望的安全系数被设计成适应系统压力的峰值以及在机器操作期间可能影响缸的其它可变属性和工作特性。联接标准可以包括销到销尺寸132、冲程222、杆眼孔直径252、耳轴盖孔直径242、管322的轴向延伸的中心孔326的内径324和杆332的直径334中的一个或多个。这些特性、特征和尺寸可以直接与供应到每个相应液压缸的液压流体的系统压力在功能上相关，并且可以基于供应到每个相应液压缸的液压流体的系统压力来建立，这可以导致其性能的改进。在一个示例性实施例中，管322的轴向延伸的中心孔326的内径324和杆332的直径334可各自设计成具有至少部分地基于销到销尺寸132、冲程222、杆眼孔直径252、耳轴盖孔直径242和液压缸的系统压力的尺寸。特别地，在一个示例中，管322的轴向延伸的中心孔326的内径324和杆332的直径334可设计成使得头端腔室352和杆端腔室354中的一个或多个内的特定系统压力导致液压缸的期望致动。液压缸的期望致动可以包括使杆332从管322伸出、使杆332缩回到管322中、或将杆332保持在相对于管322的多个特定位置中的任何一个中。根据本公开的各种实施例，选择每个液压缸的上述尺寸和系统压力可以导致致动每个相应的液压缸，使得在杆眼孔直径和耳轴盖孔直径处的连接将特定机器的每个相关结构元件以期望的速度和/或加速度移动到期望的位置，以实现机器的改进性能。

在根据本公开的液压缸的示例性实施例中，诸如适于用作以下之一的液压缸：用于控制平地机的铰接的铰接液压缸、用于控制平地机的转向的转向液压缸、用于控制平地机的牵引杆、回转盘与刮土板（DCM）的运动的侧移或中移液压缸、用于控制平地机的铲刀的位置的铲刀提升或铲尖液压缸、用于控制平地机上的轮的倾斜的轮倾斜液压缸、以及用于控制平地机的结构部件相对于彼此的运动的其它示例性液压缸。液压缸可具有当杆320和活塞420完全缩回从而在管322的封闭远端342触底时的销到销尺寸132，其等于从在杆332的近端处用于连接到机器的第一结构元件的第一连接界面到在管322的远端342或沿管322的某一中间位置处用于连接到机器的第二结构元件的第二连接界面之间的距离。示例性铰接液压缸的冲程222可以等于活塞420从当在管322的封闭远端342触底时的该完全缩回位置行进到当活塞420接触用螺栓固定到管322的杆端凸起部上的头部密封组件520时杆332的完全伸展位置的距离。所公开的尺寸范围对于特定的机器是基于基于物理学的方程、有限元分析、经验证据和其它计算分析中的一个或多个来确定的，这些其它计算分析考虑了诸如机器上的结构部件之间的运动学相互关系、相应结构部件的运动范围、液压缸在机器的操作期间将经受的载荷、期望的疲劳寿命、液压流体压力和机械安全系数之类的因素。在一个示例中，根据本文公开的任一个或多个实施例，该示例性液压缸的本实施例的销到销尺寸132、冲程222、管322的轴向延伸的中心孔326的内径324和杆332的直径334的公开范围中的一个或多个可直接且功能性地与具有预定系统压力的液压缸相关，并且可基于具有预定系统压力的液压缸来建立，这可导致改进的性能。尽管本说明书中的一些公开的实施例可将销到销尺寸132称为活塞杆近端处的杆眼孔的中心与管的封闭端处的耳轴盖孔的中心之间的距离，但替代实施例可将销到销尺寸定义为在活塞杆的近端处形成第一连接界面的球头螺栓安装座、耳轴安装座、螺纹孔、螺纹杆段、U形夹接头或任何其它类型连接件的中心与在管的封闭远端处或沿管长度的某一中间位置处形成第二连接界面的球头螺栓安装座、耳轴安装座、螺纹孔、螺纹杆段、U形夹接头或任何其它类型连接件的中心之间的距离。

图2示出了示例性中移液压缸。在根据本公开的液压缸的示例性实施例中，液压缸中的杆332和活塞420完全缩回而在管322的封闭远端342处触底时，可具有等于960.8 mm±2.5 mm的销到销尺寸132。该示例性缸的冲程222可以等于589.2 mm±1.5 mm。该示例性缸的管322的轴向延伸的中心孔326的内径324可以等于80 mm±0.5 mm，并且该示例性缸的杆332的直径334可以等于50 mm±0.5 mm。所公开的尺寸范围对于特定的机器是基于基于物理学的方程、有限元分析、经验证据和其它计算分析中的一个或多个来确定的，所述其它计算分析考虑了以下因素，诸如机器的通过缸互连的结构部件之间的运动学相互关系、相应结构部件的运动范围、液压缸在机器的操作期间将经受的载荷、期望的疲劳寿命、液压流体压力和机械安全系数。在一个示例中，根据本文公开的实施例，该示例性缸的本实施例的销到销尺寸132、冲程222、管322的轴向延伸的中心孔326的内径324和杆332的直径334的公开范围中的一个或多个可直接且功能性地与具有预定系统压力的本公开的液压缸相关，并且可基于具有预定系统压力的本公开的液压缸来建立，这可导致改进的性能。

工业实用性

所公开的液压缸可在任何机器上实施，其中，对冲程、销到销长度、杆眼销直径、耳轴盖销直径、标称缸孔直径、标称活塞杆直径和供应到每个液压缸的液压流体的系统压力的特定性能尺寸的应用至少部分地基于执行某些任务所需的特定机器的各种结构元件的基于物理的方程、有限元分析、经验数据、结构分析和运动分析的结果。用于特定机器上的每个液压缸的具体性能尺寸可以至少部分地基于各种计算分析来确定，所述计算分析包括在载荷下对结构元件的疲劳分析、联接标准和运动学考虑，所述运动学考虑包括液压缸的头端和杆端将枢转连接的联接点的相对位置、液压系统压力、环向应力、扭转应力、剪切应力、抗压应力和每个液压缸的各种部件上的抗拉应力，以及其它机械设计考虑。

在机器的操作期间，位于机器上的操作员驾驶室内的操作员可以通过一个或多个用户接口装置命令一个结构部件（诸如铲刀）沿期望方向并以期望速度进行特定运动。由接口装置产生的一个或多个相应的信号可以连同机械性能信息一起被提供给电子控制器，所述信号指示由一个或多个所公开的液压缸互连的结构部件的期望运动，所述机械性能信息例如是传感器数据，包括液压流体压力数据、位置数据、速度数据、加速度数据、泵排量数据和本领域已知的其它数据。

响应于来自接口装置的信号并基于机器性能信息，控制器可产生控制信号，该控制信号被引导至泵、马达和/或阀，这些阀控制液压流体对于每个液压缸而言至活塞一侧上的头端腔室和活塞相对侧上的杆端腔室的流动。

对于本领域技术人员来说，显然可以对所公开的液压缸进行各种修改和变化。通过考虑说明书和所公开系统的实践，其它实施例对于本领域技术人员将明显的。说明书和示例仅应被认为是示例性的，真正的保护范围由所附权利要求及其等同物来确定。

Claims (10)

1.一种致动器，其构造成相对于平地机上的第二结构元件致动所述平地机上的第一结构元件，其特征在于，所述致动器包括：

管，所述管包括限定在所述管中的轴向延伸的中心孔，所述轴向延伸的中心孔在所述管的封闭的远端和所述管的开放的近端之间延伸；

杆，其可滑动地安装在所述管内，所述杆通过头部密封组件可滑动地支撑在所述管的开放的近端处；

活塞，其安装在所述杆的远端处；

第一球头螺栓安装座，其连接至所述管的所述封闭的远端，并且构造成用于接纳第一球节，所述第一球节适于将所述管的所述封闭的远端枢转地连接到所述平地机的所述第一结构元件；以及

第二球头螺栓安装座，其连接至所述杆的近端并且构造成用于接纳第二球节，所述第二球节适于将所述杆的所述近端枢转地连接到所述平地机的所述第二结构元件；其中

当所述杆和所述活塞完全缩回到所述管中，所述杆的所述远端邻近所述管的所述封闭的远端定位时，从所述第一球头螺栓安装座的中心到所述第二球头螺栓安装座的中心的缩回的销到销尺寸等于960.8 mm±2.5 mm；

从所述活塞的邻近所述管的封闭的远端的第一完全缩回位置到所述活塞的在所述管的开放的近端处与所述头部密封组件接触的第二完全伸出位置的冲程尺寸等于589.2 mm± 1.5 mm；

所述管的所述轴向延伸的中心孔的内径等于80 mm ± 0.5 mm；以及

所述杆的直径等于50 mm ± 0.5 mm。

2.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第一结构元件包括所述平地机的机架。

3.根据权利要求2所述的致动器，其特征在于，所述第二结构元件包括所述平地机的牵引杆、回转盘与刮土板。

4.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述第一结构元件包括所述平地机的牵引杆。

5.根据权利要求4所述的致动器，其特征在于，所述第二结构元件包括所述平地机的机架。

6.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述头部密封组件被固接到所述管以防止所述头部密封组件与所述管之间的相对旋转，或者所述活塞被固接到所述杆以防止所述活塞与所述杆之间的相对旋转。

7.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述头部密封组件在一个位置被固接到所述管以防止所述头部密封组件与所述管之间的相对旋转。

8.根据权利要求1所述的致动器，其特征在于，所述致动器为液压缸。

9.根据权利要求8所述的致动器，其特征在于，所述头部密封组件被固接到所述管以防止所述头部密封组件与所述管之间的相对旋转，并且所述活塞被固接到所述杆以防止所述活塞与所述杆之间的相对旋转。

10.一种平地机，其特征在于，包括多个结构元件和多个液压致动器，每个液压致动器使两个所述结构元件相互连接，其中，每个液压致动器构造成根据权利要求1至9中任一项所述的致动器并且用于相对于所述平地机上的第二结构元件致动所述平地机上的第一结构元件。