CN201293007Y - 适用于液压缸缸尾端的缓冲结构 - Google Patents

Abstract

一种适用于液压缸缸尾端的缓冲结构，它包括液压缸筒、以及安装在液压缸筒空腔内的活塞及活塞杆，其特征在于：位于液压缸无杆腔的活塞杆(21)尾端安装有后端加工有锥形倒角的螺母套(18)，并通过该螺母套(18)的前端面旋压顶推将活塞(19)、活塞杆(21)固接成一体；在与缸尾头(13)的油口(14)相垂直设置的台阶状油道腔内安装有与螺母套(18)外圆面相配合的缓冲套(15)，以及用于限制缓冲套(15)轴向行程的孔用弹性挡圈(16)。本实用新型适用于液压系统中因活塞杆缩回速度过快、液压缸缸尾端需要缓冲的场合；也可解决多只液压缸并联工作时活塞杆伸出不同步的问题。

Description

适用于液压缸缸尾端的缓冲结构

技术领域

本实用新型涉及一种液压技术，具体说是涉及一种适用于液压缸缸尾端的缓冲结构。

背景技术

在工程机械中，大量采用液压缸作为液压系统中的执行元件，并作为工程机械机构中的运动杆件。一般来说，在工程机械的各机构运动动作时，总希望杆件动作平稳、可靠，不要突然急速停止，以免造成对机构的冲击和损坏。因此工程机械运动机构中使用的液压缸一般都会在液压缸活塞杆端及缸尾端设计缓冲结构，来满足机构对液压缸活塞杆运动的要求。

现有技术的液压缸缸尾端(参见图1、图2)常采用的缓冲结构是利用缸尾头的内孔面φA与活塞杆尾端轴外圆面φB之间配合间隙进行节流缓冲。活塞后端面与缸尾头的端面之间的空间、以及缸尾头容纳活塞杆尾端轴径的空间——即缓冲腔里所包容的油液，需要通过φA/φB二者间的配合间隙流向液压缸无杆腔油口，并向液压系统排出油液。此时缸尾头的内孔面φA与活塞杆尾端轴外圆面φB之间的缝隙相当于一个节流阀，因此就起到缓冲作用。

但是将上述缓冲结构的液压缸用在工程机械上(如装载机的动臂油缸)，会存在以下问题：液压缸在活塞杆接近完全缩回时，有时会突然发现实际上液压缸并没有缓冲功能，因此到活塞杆缩回行程末尾，活塞后端面对液压缸的缸尾头端面冲击十分激烈。分析出现这种情况的原因，是由于缸尾端的内孔面φA与活塞杆尾端轴外圆面φB之间的配合间隙太大，起不到节流缓冲的作用。

通过数学建模及仿真设计，发现要实现理想的节流缓冲效果，缸尾端的内孔面φA与活塞杆尾端轴外圆面φB之间的缝隙的加工偏差要求是非常高的。所谓理想状态是指活塞杆尾端轴径φB、缸尾头内孔φA的下列结构要素的轴向中心线互相之间，以及它们与液压缸轴向中心线之间，最好是处于理论上同轴度为零，节流缓冲效果则完全由φA/φB二者间的配合间隙来决定：

1)活塞固接安装活塞杆后的组件轴向中心线与缸筒体内孔中心线的同轴度；

2)缸尾头与缸筒止口配合焊接后形成的缸筒体内孔中心线与缸尾头内孔φA的同轴度。

因为，当缸尾头与缸筒焊接后再去加工缸尾头上的一些加工面的话，难度太大，所以一般采用焊接之前把缸尾头上的加工面先加工好，然后依靠缸尾头与缸筒的止口配合精度进行定位，实施焊接。由于焊后不再加工，所以总会存在一定的焊接变形，使得已加工好的缸尾头的φA中心线与缸筒体中的缸筒这部分中心线不同心。因此，活塞和活塞杆组件安装于缸筒体里之后，该组件的中心线与缸尾头内孔φA中心线之间总有相当的偏心值。

正因为各零件的制造累积误差很大，因此活塞、活塞杆等零件装配后的实际偏心值有时已经大于了缸尾头内孔和活塞杆尾端外圆的φA/φB之间配合间隙。这样就会在活塞连带活塞杆进入缸尾端想要缓冲时，却出现活塞杆尾端轴φB撞击缸尾头内孔φA的毛病。为了避免这种现象的出现，设计或制造上就会考虑放大缸尾头上的缓冲孔径φA和活塞杆尾端轴直径φB的配合间隙数值，其直接后果就是使得液压缸的缸尾端丧失缓冲功能，让活塞端面与缸尾头端面之间发生撞击。

发明内容

本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一种适用于液压缸缸尾端的缓冲结构。该结构合理、新颖，缓冲效果明显，能有效解决活塞杆缩回到终端时，缸尾端缓冲问题；同时也使得在液压系统中并联工作的多只液压缸活塞杆伸出时，可实现同步动作，启动迅速、平稳。

本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现：

本实用新型的适用于液压缸缸尾端的缓冲结构包括液压缸筒、以及安装在液压缸筒空腔内的活塞及活塞杆，在位于液压缸无杆腔的活塞杆尾端安装有后端加工有锥形倒角的螺母套，并通过该螺母套的前端面旋压顶推将活塞、活塞杆固接成一体；在与缸尾头的无杆腔油口相垂直设置的台阶状油道腔内安装有与螺母套后端外圆面相配合的缓冲套，以及用于限制缓冲套轴向行程的孔用弹性挡圈。

本实用新型中所述的缓冲套的侧投影呈凸字形结构，其大直径端的外径略小于台阶状油道腔的大直径油道段内径，其小直径端的外径略小于台阶状油道腔的小直径油道段内径；在该缓冲套相对于活塞侧的大直径端的端面上加工有若干个径向油槽，在该缓冲套小直径端的外圆面上加工有若干个轴向油槽。

本实用新型的结构中设置具有径向和轴向浮动功能的缓冲套安装在缸尾头的台阶状油道内，与固接安装在活塞杆尾端的螺母套轴径外圆进行缓冲，可用于要求液压缸具有缸尾端缓冲的场合。更具体讲：缓冲套的径向浮动可使其内孔与螺母套锥形倒角配合，形成自动对中，补偿各零件加工累积误差；缓冲套的轴向浮动可使其一侧面与缸尾头台阶状油道端面贴合封油，利用缸尾头孔径与螺母套轴径之间的配合间隙进行缸尾端节流缓冲。

当操纵活塞杆伸出时，缓冲套在从油口来的压力油作用下，向活塞侧轴向移动，油液可通过缓冲套上设置的轴向油槽和径向油槽迅速向液压缸无杆腔空间迅速进油，解决多只液压缸并联工作时，活塞杆伸出不同步的问题。

本实用新型的有益效果如下：

由于本实用新型通过缓冲套所具有径向浮动能力，使得螺母套外圆面与缓冲套内圆面之间自动对中来进行缸尾端的节流缓冲，所以能有效补偿由于加工误差引起的活塞、活塞杆等各零件之间同轴度、垂直度等形位公差的误差，同时也降低对各零件加工尺寸的精度要求。

另外，由于缓冲套还具有轴向浮动能力，当活塞杆缩回时，活塞杆尾端轴上安装的螺母套的锥形倒角部分完全进入到缓冲套内孔中，活塞后端面与缸尾头台阶状油道之间形成压力腔(即缓冲腔)时，压力油通过推动缓冲套的大直径端向无杆腔油口一侧运动，缓冲套的大直径端内端面与缸尾头台阶状油道的台阶端面紧贴封油(即使不是面接触，也会是线接触封油)。这样上述缓冲腔里的油液只能通过缓冲配合副的缝隙之间，慢慢流向无杆腔油口向外排油，起到了液压缸活塞杆缩回时缸尾端缓冲作用。

当无杆腔油口进油时，压力油有二条通往无杆腔的路线：

其一，通过缓冲配合副φE/φF的缝隙之间，慢慢流向无杆腔；

其二，压力油推动缓冲套向活塞侧移动，并被挡圈挡着。此时，压力油通过缓冲套轴向油槽、再经径向油槽迅速充满无杆腔空间。

在上述二条通油路线中，第二条路线的通油量比第一条大得多，所以可以使得压力油几乎很快就充满了无杆腔。这对于液压系统中有多只液压缸并联工作时特别重要，即此时活塞杆会几乎同时做伸出动作，多只液压缸活塞杆会同步运动，这对工程机械的机构动作的稳定性大有好处。

附图说明

图1是现有技术的液压缸缸尾端缓冲结构示意图。

图2是图1的I局部视图。

图3是本实用新型的液压缸缸尾端缓冲结构示意图。

图4是图3的II局部视图。

图1和图2中序号为：1、缸尾头，2、油口(无杆腔油口)，3、活塞的后端面，4、活塞，5、缸筒，6、活塞杆，7、缸尾头的端面，8、缸尾头台阶状油道的台阶端面，9、活塞杆尾端的端面，10、卡键，11、卡键套，12、挡圈(轴用弹性挡圈)。

图3和图4中序号为：13、缸尾头，14、油口(无杆腔油口)，15、缓冲套，16、挡圈(孔用弹性挡圈)，17、缸尾头的端面，18、螺母套，19、活塞，20、缸筒，21、活塞杆，22活塞的后端面，23、缸尾头台阶状油道的台阶端面，24、活塞杆尾端的端面，25、螺钉，26、轴向油槽，27、径向油槽。

具体实施方式

本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步描述，但并不限制本实用新型。

如图3图4所示，本实用新型的适用于液压缸缸尾端的缓冲结构的结构特征如下：在位于液压缸无杆腔的活塞杆21尾端安装有后端加工有锥形倒角的螺母套18，并通过该螺母套18的前端面以及螺钉21将活塞19、活塞杆21固接成一体；在与缸尾头13的无杆腔油口14相垂直设置的台阶状油道腔内安装有与螺母套18后端外圆面相配合的缓冲套15，以及用于限制缓冲套15轴向行程的孔用弹性挡圈16；所述缓冲套15的侧投影呈凸字形结构，其大直径端的外径略小于台阶状油道腔的大直径油道段内径，其小直径端的外径略小于台阶状油道腔的小直径油道段内径；在该缓冲套相对于活塞侧的大直径端的端面上加工有若干个径向油槽27，在该缓冲套小直径端的外圆面上加工有若干个轴向油槽26。

本实用新型的具体工作方式及原理如下：

当活塞杆21接近完全缩回时，活塞杆尾端上的螺母套18的轴径φF带锥形倒角部分伸入到缓冲套15的φE孔里，因为缓冲套15具有径向浮动功能，所以伸入过程它们之间会自动对中。

活塞后端面22与缸尾头端面17、端面23之间形成的二个环状空间即为缓冲腔。当液压缸有杆腔继续进入压力油顶推活塞19，活塞19和活塞杆21仍会做缩回运动，使得缓冲腔内的油液压力升高增大。这时缓冲套15会向缸尾头台阶状油道腔的台阶端面23运动靠拢，并贴合封油。封油状态可能是面接触封油，也可能是线接触封油。

这时活塞杆尾端带螺母套18一起向缓冲套15这一侧做轴向移动，缓冲腔内的油液通过螺母套18轴径φF与缓冲套15孔径φE的间隙进行节流缓冲，从油口14向液压系统输出油液。

对于液压缸来讲，活塞杆缩回行程的控制，一般不会采用完全由液压缸行程来进行控制，即在图1中，不会让活塞杆6完全缩回后，活塞端面3与缸尾头端面7贴合；在图3中，不会让活塞端面22与缸尾头端面17贴合。因为对于同一工厂生产、同一规格的每只液压缸来讲，它们的实际尺寸并不完全相同，所以液压缸活塞杆缩回的行程实际上也不可能相同。对于多只液压缸并联工作时，用液压缸活塞杆缩回行程进行控制，结果其中一只液压缸活塞杆缩回行程结束，而另一只液压缸还在继续做活塞杆缩回运动，这就会使机构中的并联运动的杆件受到额外的载荷，因此显得极不合理。

合理的设计应在机构里采取机械限位装置，让液压缸缓冲结束时，以图1为例的现有结构，活塞端面3与缸尾头端面7之间的距离L2为缓冲刚开始时的L1的1/3～1/4；以图3为例的本实用新型结构，液压缸缓冲结束时活塞端面22与缸尾端的端面17之间的距离L4为缓冲刚开始时的L3的1/3～1/4。因为缸内距离无法直接观察，所以通常是让活塞杆缩回行程留有一定的尺寸，如留10mm～30mm来设计机械限位装置，使液压缸几乎同时结束活塞杆缩回运动行程，避免机构中其他杆件受到额外的载荷。

当操纵活塞杆伸出时，现有结构的无杆腔油口2来的压力油就只能通过缓冲配合副φA/φB的缝隙，缓慢进入到活塞端面3与缸尾头的端面7、端面8之间形成的无杆腔。只有当无杆腔里的油压升高到一定数值时，所产生的推力才会顶推活塞端面3和卡键套11、挡圈12，使得活塞杆6产生伸出动作。因此，从开始操纵活塞杆6伸出，到它真正动作，所需时间较长，显得动作滞后。特别对于液压系统中有多只液压缸并联工作时，因为各只液压缸的无杆腔容积大小不完全相等；各只液压缸的缓冲配合副φA/φB的缝隙也不完全相等，所以就会形成活塞杆伸出动作的不同步，造成机构中杆件受到附加载荷，显得十分不合理。

本实用新型结构在从无杆腔油口14来的压力油作用下，缓冲套15朝活塞端面22一侧轴向移动，到它被挡圈16挡着为止。此时压力油通过浮动缓冲套15的轴向油槽，再经径向油槽迅速充满了无杆腔。

由于本新型实用结构可向液压缸无杆腔空间迅速输油，无杆腔很快就建立起可正常顶推活塞，让活塞杆做伸出动作的压力油压。当压力油作用在活塞端面22上的推力达到一定数值时，活塞杆21就很快向外伸出了，因此也就实现了多只液压缸活塞杆同步伸出的问题。

现有结构的活塞固定结构是这样的：活塞4套装在活塞杆6上，用二块半环状的卡键10插装到活塞杆的凹槽里，再用卡键套11套在卡键10外面，不让卡键10掉出来，然后用轴用弹性挡圈12将卡键套11轴向固定。

本实用新型的活塞固定结构则是这样的：活塞19与活塞杆21装配后，用螺母套18通过螺纹连接，与活塞杆21固接，并起到对活塞轴向定位作用；为防止螺纹连接松动，在螺母套18与活塞杆16的螺纹骑缝处钻孔攻丝，安装一只螺钉25。它们使得活塞19与活塞杆21之间固接。

在螺母套18上铣扁方(或加工钻若干小孔)，以便使用工具，对螺母套18进行旋转，使其与活塞19的端面22贴合。

本实用新型适用于液压系统中因活塞杆缩回速度过快、液压缸缸尾端需要缓冲的场合，特别是对缸径相对较大的液压缸，为保证它的正常使用，显得更加合适。

Claims (2)

1、一种适用于液压缸缸尾端的缓冲结构，它包括液压缸筒、以及安装在液压缸筒空腔内的活塞及活塞杆，其特征在于：位于液压缸无杆腔的活塞杆(21)尾端安装有后端加工有锥形倒角的螺母套(18)，并通过该螺母套(18)的前端面旋压顶推将活塞(19)、活塞杆(21)固接成一体；在与缸尾头(13)的油口(14)相垂直设置的台阶状油道腔内安装有与螺母套(18)外圆面相配合的缓冲套(15)，以及用于限制缓冲套(15)轴向行程的孔用弹性挡圈(16)。

2、根据权利要求1所述的缓冲结构，其特征在于：所述的缓冲套(15)的侧投影呈凸字形结构，其大直径端的外径略小于台阶状油道腔的大直径油道段内径，其小直径端的外径略小于台阶状油道腔的小直径油道段内径；在该缓冲套相对于活塞侧的大直径端的端面上加工有若干个径向油槽(27)，在该缓冲套小直径端的外圆面上加工有若干个轴向油槽(26)。

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