四腔室液壓缸的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型涉及一種液壓缸，其特征是液壓缸具有四個腔室，各個腔室與不同的 壓力連接可產(chǎn)生不同的輸出力。
【背景技術(shù)】
[0002] 目前，液壓缸多為兩腔室液壓缸，近年來出現(xiàn)了三腔室組合液壓缸，例如第二石油 機械廠設計研究所的馬曉珂、馬青芳編寫的《三腔室組合液壓缸結(jié)構(gòu)》，張路軍、謝恒述編寫 的《組合液壓缸節(jié)能液壓抽油機的研究》都有提到三腔室液壓缸的相關(guān)設計。在第十三屆 斯堪的納維亞國際國際流體動力會議中，瑞典林雪平大學的AlessandroDell'Amico等人 編寫的《InvestigationofaDigitalHydraulicActuationSystemonExcavatorArm》 提到了四腔室液壓缸。常用的液壓系統(tǒng)一般都存在速度變化和載荷變化，為了實現(xiàn)工作需 求需要調(diào)節(jié)供油壓力和供油量或設計較為復雜的速度變換液壓回路和負載變換液壓回路， 這樣存在如下問題：增加設備成本，增加設備重量，增加液壓系統(tǒng)的故障點，浪費液壓能源， 增加操作維護的困難，速度和負載變換穩(wěn)定性差。液壓缸的出力可根據(jù)工作腔室的數(shù)量m 與系統(tǒng)提供的壓力級數(shù)N，得出液壓缸的總的輸出力個數(shù)Nm，液壓缸輸出力個數(shù)越多，階梯 式分布越明顯越均勻，這將提高在特定工況下的工作效率，完善其工作效果。系統(tǒng)壓力級數(shù) 的增多將導致系統(tǒng)控制、搭建越來越復雜，因此，可以考慮增加液壓缸工作腔室的數(shù)量來實 現(xiàn)多輸出力。 【實用新型內(nèi)容】
[0003] 1、要解決的技術(shù)問題
[0004] 本液壓缸的目的是實現(xiàn)特殊工況下對液壓缸的要求，與傳統(tǒng)的液壓缸不同，本液 壓缸有四個工作腔室，每個腔室與不同的壓力級連接，可實現(xiàn)不同的壓力組合，從而輸出不 同的作用力，并可呈階梯式分布，在變負載工況下使工作運行平穩(wěn)。
[0005] 2、技術(shù)方案
[0006] 本液壓缸包括缸筒、大活塞桿、小活塞桿、前缸蓋、后缸蓋、前端蓋以及后端蓋。該 液壓缸由一個大的單作用活塞缸和一個小的單作用活塞缸組合而成。缸筒兩端與法蘭螺紋 連接，缸筒內(nèi)腔安裝有一大活塞將缸筒分隔成A、B兩腔并裝配在大活塞桿上，大活塞桿做 成中空，其內(nèi)腔裝有一小活塞，將大活塞桿的空腔分隔成C、D兩個腔并裝配在小活塞桿上； 后端蓋設一沉孔，將小活塞桿與后端蓋用螺母固定連接；在小活塞桿上安裝活塞的端部設 一沉孔，用兩個螺塞堵住使C腔、D腔不相通；前缸蓋與前端蓋、前端蓋與法蘭使用長螺栓連 接，后缸蓋與后端蓋、后端蓋與法蘭使用長螺栓連接，采用雙耳環(huán)支座安裝方式，各接觸面 間采用不同的相應密封方式。這樣，該液壓缸被分為qA、qB、qc、qD四個腔室，其中qA、qJ空室 通高壓油時，在油壓的作用下液壓缸產(chǎn)生向上的作用力使活塞桿伸出，qB、qD腔室通高壓油 時，在油壓的作用下液壓缸產(chǎn)生向下的作用力使活塞桿縮回，如圖1。
[0007] 這臺液壓缸包含四個不同面積的腔室，其面積的相對比值是27:9:3:1，2個腔室 使液壓缸活塞桿伸出，2個腔室使液壓缸活塞桿縮回，依靠N個壓力在液壓缸4個腔室的壓 力的變化下可以獲得N4種不同的輸出階梯力。
[0008] 本液壓缸的輸出力計算公式如下：
[0013] f-為液壓缸的負載效率，一般取(/7=0.5~0.7，
[0014] n-為液壓缸的總效率，一般取n= 〇? 7~〇? 9，
[0015] d-為小活塞桿直徑；
[0016] Se-為C腔壁厚。
[0017] 3、有益效果
[0018] 在相同尺寸下，增加液壓缸工作腔的數(shù)量，使用不同的面積組合與壓力組合，使液 壓缸的輸出力個數(shù)增多，并可呈階梯式輸出，使液壓缸在變負載工況下工作平穩(wěn)，效率提 高。該液壓缸節(jié)省了使用空間，提高了工作效率，改善了工作效果，節(jié)約了成本。
【附圖說明】
[0019] 圖1為四腔室液壓缸原理的簡圖
[0020] 圖2為本四腔室液壓缸的結(jié)構(gòu)示意圖
[0021] 圖中：1 一耳環(huán)；2 -大活塞桿；3 -單唇形防塵圈；4 -前缸蓋；5 -斯特封；6 -導 向環(huán)；7 -前端蓋；8 -法蘭；9一缸筒；10 -導向環(huán)；11 -大活塞；12 -格萊圈；13 -法蘭； 14 -后端蓋；15 -后缸蓋；16 -螺母；17 -墊片；18 -小活塞桿；19 -彈性擋圈；20 -卡 鍵帽；21-卡鍵；22-斯特封；23-導向環(huán)；24-螺塞；25-導向環(huán)；26-格萊圈；27-小 活塞；28-鎖緊墊片；29-鎖緊螺母
[0022] 圖3為局部放大圖 具體實施方案
[0023] 該液壓缸由一個大的單作用活塞缸和一個小的單作用活塞缸組合而成。大的單作 用活塞缸的活塞桿做成空心的，兼做小的單作用活塞缸的缸筒，小的單作用活塞缸的活塞 桿固定在大的單作用活塞缸的底蓋上，因此小的單作用活塞缸的活塞桿固定不動，缸筒進 行運動。這樣，該液壓缸被分為qA、qB、qc、qD四個腔室，其中qA、qc腔室通高壓油時，在油壓 的作用下液壓缸產(chǎn)生向上的作用力使活塞桿伸出，qB、qD腔室通高壓油時，在油壓的作用下 液壓缸產(chǎn)生向下的作用力使活塞桿縮回，如圖1。
[0024] 本液壓缸結(jié)構(gòu)如圖2,王體包括耳環(huán)1、大活塞桿2、如缸蓋4、肖U2而蓋7、缸同9、后 端蓋14、后缸蓋15以及小活塞桿18。耳環(huán)1與大活塞桿2螺紋連接，前缸蓋4、前端蓋7以 及法蘭8用長螺栓連接固定。法蘭13、后端蓋14以及后缸蓋15用長螺栓連接固定。缸筒 9兩端車螺紋與法蘭8、法蘭13螺紋連接。后端蓋上設有大油口通往A腔，前端蓋上設有大 油口通往B腔，大活塞桿端部設有小油口通往C腔，后缸蓋設有小油口通過后端蓋、小活塞 桿內(nèi)腔以及內(nèi)腔兩側(cè)的通孔通往D腔。后端蓋中間鉆一通孔并在端部設有沉孔，把小活塞 桿插入通孔中，在與后端蓋用螺母16連接固定。大活塞桿2做成中空，里面安裝小活塞桿 18以及小活塞27,小活塞桿18中間鉆一通孔，在安裝小活塞27的端部設有沉孔，沉孔中用 螺塞24堵住小通孔，在用一螺塞堵住沉孔另一端。大活塞11與缸筒9之間用組合密封格 萊圈密封并用兩個導向環(huán)10導向，小活塞27與大活塞桿2的內(nèi)腔用組合密封格萊圈密封 并用兩個導向環(huán)25導向，大活塞桿2與小活塞桿18之間用三組組合密封斯特封22進行密 封并用四個導向環(huán)23導向，前缸蓋4與大活塞桿2之間用兩組組合密封斯特封5進行密封 并用三個導向環(huán)6導向。大活塞11與大活塞桿2的連接采用彈性擋圈19、卡鍵帽20和卡 鍵21組合緊固連接，小活塞27與小活塞桿18的連接采用鎖緊墊片28和鎖緊螺母組合緊 固連接，如圖3。
[0025] 各腔室分別與系統(tǒng)提供的壓力相連，因此組成不同的壓力與面積的組合，即可產(chǎn) 生不同的輸出力。
【主權(quán)項】
1. 一種具有四個腔室的液壓缸，包括四個腔室，其特征在于：缸筒兩端與法蘭螺紋連 接，缸筒內(nèi)腔安裝有一大活塞分隔成A、B兩腔，大活塞桿做成中空，其內(nèi)腔裝有一小活塞， 分隔成C、D兩個腔，在大活塞桿上設有C腔油口，前端蓋上設有B腔油口，后端蓋上設有A 腔油口，后缸蓋上設有D腔油口，小活塞桿與后端蓋用螺母固定連接，小活塞桿做成中空并 在靠近連接小活塞位置處設有通孔使油液經(jīng)D腔油口通往D腔，在小活塞桿端部用螺塞堵 住使C腔、D腔不相通，前缸蓋與前端蓋、前端蓋與法蘭使用長螺栓連接，后缸蓋與后端蓋、 后端蓋與法蘭使用長螺栓連接，采用雙耳環(huán)支座安裝方式。2. 根據(jù)權(quán)利1所述的四腔室液壓缸，其特征在于：所述后端蓋端部設有沉孔保證小活 塞桿與螺母的連接。3. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述大活塞配合槽中安裝有活塞密封 及導向。4. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述小活塞配合槽中安裝有活塞密封 以及導向。5. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述前缸蓋配合槽中安裝有大活塞桿 密封以及導向。6. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述大活塞桿配合槽中安裝有密封以 及導向。7. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述前端蓋配合槽中安裝有密封，以及 外圓槽裝有密封擋圈。8. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述后端蓋配合槽中安裝有密封，以及 外圓槽內(nèi)安裝有密封及密封擋圈。9. 根據(jù)權(quán)利1所述四腔室液壓缸，其特征在于：所述小活塞桿端部沉孔配合處安裝有 螺塞。
【專利摘要】一種具有四個腔室的液壓缸，包括四個腔室，缸筒內(nèi)腔安裝有一大活塞分隔成A、B兩腔，大活塞桿做成中空，其內(nèi)腔裝有一小活塞，分隔成C、D兩個腔，小活塞桿與后端蓋用螺母固定連接，小活塞桿做成中空并在靠近連接小活塞位置處設有通孔使油液經(jīng)D腔油口通往D腔，在小活塞桿端部用螺塞堵住使C腔、D腔不相通，輸出力可根據(jù)工作腔室的數(shù)量4與系統(tǒng)提供的壓力級數(shù)N，得出液壓缸的總的輸出力個數(shù)N4。本實用新型在變負載工況下，輸出力可與負載和速度相適應，使工作平穩(wěn)，節(jié)省了使用空間，提高了工作效率，改善了工作效果，節(jié)約了成本。
【IPC分類】F15B15/14
【公開號】CN204729383
【申請?zhí)枴緾N201520300144
【發(fā)明人】吳曉明, 駱倩, 李欣, 羅星, 趙超澤
【申請人】燕山大學
【公開日】2015年10月28日
【申請日】2015年5月12日