CN105402192B - 一种并联作动筒 - Google Patents

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Abstract

本发明属于液压领域，涉及一种能改善力纷争的并联作动筒。其特征在于：在壳体(1)的左侧有一个左压力腔C，在壳体(1)的右侧有一个右压力腔F，在左压力腔C内安装有左浮动端盖(3)，在右压力腔F内安装有右浮动端盖(4)。本发明提供了一种能改善力纷争的并联作动筒，能补偿各作动筒行程终点的行程误差，减小了活塞在极限位置产生的力纷争，均衡了各活塞的受力状况，避免了活塞产生结构破坏，提高了并联作动筒的可靠性。

Description

一种并联作动筒
技术领域
本发明属于液压领域，涉及一种能改善力纷争的并联作动筒。
背景技术
液压作动器作为作动***的功率执行部件，被广泛应用于航空、航天领域。为提高***可靠性，液压作动***多采用余度设计。带有余度功能的液压作动器包含有多个作动筒组件，并且不同作动筒组件使用不同的液压***，以使作动器在单个液压***失效时仍能可靠工作。液压伺服作动器因各通道间参数存在差异，各通道间存在力纷争现象。作动筒组件并联使用时，当活塞运动到极限位置，因作动筒组件加工、装配存在误差，各作动筒组件的活塞不可能同时到达作动筒设计的行程终点。此时活塞两侧压差为***最大压力，来自缸体端盖的作用力只作用在到达行程终点的活塞上，活塞受力大并且各活塞受力状况不一致，产生较大的力纷争，严重时活塞长时间使用后产生疲劳断裂，降低了并联作动筒的可靠性。
发明内容
本发明的目的是：提供一种能改善力纷争的并联作动筒，以便补偿各作动筒行程终点的行程误差，减小活塞在极限位置产生的力纷争，均衡各活塞的受力状况，避免活塞产生结构破坏，提高并联作动筒的可靠性。
本发明的技术方案是：一种并联作动筒，包括壳体1、活塞2；在壳体1上有与活塞左腔A连通的第1进出油口14和与活塞右腔B连通的第2进出油口15，活塞2从左到右分为3段，分别是：左活塞杆段、活塞头段和右活塞杆段，在活塞头段上有活塞密封槽，活塞密封圈5位于活塞密封槽内；其特征在于：
在壳体1的左侧有一个左压力腔C，左压力腔C的内径大于活塞腔的内径，左压力腔C与活塞左腔A连通，在左压力腔C的左端有一个左进油口12，在左压力腔C的右端有一个左回油口13；在壳体1的右侧有一个右压力腔F，右压力腔F的内径大于活塞腔的内径，右压力腔F与活塞右腔A连通，在右压力腔F的左端有一个右回油口16，在右压力腔F的右端有一个右进油口17；活塞腔由活塞左腔A和活塞右腔B组成，左压力腔C的结构与右压力腔F的结构对称并且尺寸相同；
在左压力腔C内安装有左浮动端盖3，左浮动端盖3是一个具有台阶轴外形的圆环，左浮动端盖3的左段轴位于左压力腔C内并保持间隙配合，在左浮动端盖3的左段轴上有左浮动端盖左段轴密封槽，左浮动端盖左段轴密封圈6位于左浮动端盖左段轴密封槽内，左浮动端盖3的右段轴位于活塞左腔A内并保持间隙配合，在左浮动端盖3的右段轴上有左浮动端盖右段轴密封槽，左浮动端盖右段轴密封圈8位于左浮动端盖右段轴密封槽内，活塞2的左活塞杆段从左浮动端盖3的中心孔向左穿出并保持间隙配合，在左浮动端盖3中心孔的内壁上有左浮动端盖内密封槽，左浮动端盖内密封圈7位于左浮动端盖内密封槽内，在左浮动端盖3左段轴的右端圆周处有一个左浮动端盖左段轴缺口，该左浮动端盖左段轴缺口形成的环形空腔构成左回油腔D，左回油腔D与左回油口13连通；
在右压力腔F内安装有右浮动端盖4，右浮动端盖4的结构和左浮动端盖3的结构对称，右浮动端盖4是一个具有台阶轴外形的圆环，右浮动端盖4的右段轴位于右压力腔F内并保持间隙配合，在右浮动端盖4的右段轴上有右浮动端盖右段轴密封槽，右浮动端盖右段轴密封圈11位于右浮动端盖右段轴密封槽内，右浮动端盖4的左段轴位于活塞右腔B内并保持间隙配合，在右浮动端盖4的左段轴上有右浮动端盖左段轴密封槽，右浮动端盖左段轴密封圈9位于右浮动端盖左段轴密封槽内，活塞2的右活塞杆段从右浮动端盖4的中心孔向右穿出并保持间隙配合，在右浮动端盖4中心孔的内壁上有右浮动端盖内密封槽，右浮动端盖内密封圈10位于右浮动端盖内密封槽内，在右浮动端盖4右段轴的左端圆周处有一个右浮动端盖右段轴缺口，该右浮动端盖右段轴缺口形成的环形空腔构成右回油腔E，右回油腔E与右回油口16连通。
本发明的优点是：提供了一种能改善力纷争的并联作动筒，能补偿各作动筒行程终点的行程误差，减小了活塞在极限位置产生的力纷争，均衡了各活塞的受力状况，避免了活塞产生结构破坏，提高了并联作动筒的可靠性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明应用于两个并联作动筒实施例时的结构示意图。上面的作动筒属于第Ⅰ液压***，下面的作动筒属于第Ⅱ液压***。
图3是本发明实施例两个活塞在右极限位置出现行程误差的示意图。
图4是本发明实施例中补偿两个活塞在右极限位置出现行程误差的示意图。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细阐述。一种并联作动筒，包括壳体1、活塞杆2、与活塞杆2连接为整体的活塞3；在壳体1上有与活塞左腔A连通的第1进出油口15和与活塞右腔B连通的第2进出油口16，活塞3从左到右分为3段，分别是：左活塞杆段、活塞段和右活塞杆段，在活塞段上有活塞密封槽，活塞密封圈6位于活塞密封槽内；其特征在于：
在壳体1的左侧有一个左压力腔C，左压力腔C的内径大于活塞腔的内径，左压力腔C与活塞左腔A连通，在左压力腔C的左端有一个左进油口12，在左压力腔C的右端有一个左回油口13；在壳体1的右侧有一个右压力腔F，右压力腔F的内径大于活塞腔的内径，右压力腔F与活塞右腔A连通，在右压力腔F的左端有一个右回油口16，在右压力腔F的右端有一个右进油口17；活塞腔由活塞左腔A和活塞右腔B组成，左压力腔C的结构与右压力腔F的结构对称并且尺寸相同。
在左压力腔C内安装有左浮动端盖3，左浮动端盖3是一个具有台阶轴外形的圆环，左浮动端盖3的左段轴位于左压力腔C内并保持间隙配合，在左浮动端盖3的左段轴上有左浮动端盖左段轴密封槽，左浮动端盖左段轴密封圈6位于左浮动端盖左段轴密封槽内，左浮动端盖3的右段轴位于活塞左腔A内并保持间隙配合，在左浮动端盖3的右段轴上有左浮动端盖右段轴密封槽，左浮动端盖右段轴密封圈8位于左浮动端盖右段轴密封槽内，活塞2的左活塞杆段从左浮动端盖3的中心孔向左穿出并保持间隙配合，在左浮动端盖3中心孔的内壁上有左浮动端盖内密封槽，左浮动端盖内密封圈7位于左浮动端盖内密封槽内，在左浮动端盖3左段轴的右端圆周处有一个左浮动端盖左段轴缺口，该左浮动端盖左段轴缺口形成的环形空腔构成左回油腔D，左回油腔D与左回油口13连通。
在右压力腔F内安装有右浮动端盖4，右浮动端盖4的结构和左浮动端盖3的结构对称，右浮动端盖4是一个具有台阶轴外形的圆环，右浮动端盖4的右段轴位于右压力腔F内并保持间隙配合，在右浮动端盖4的右段轴上有右浮动端盖右段轴密封槽，右浮动端盖右段轴密封圈11位于右浮动端盖右段轴密封槽内，右浮动端盖4的左段轴位于活塞右腔B内并保持间隙配合，在右浮动端盖4的左段轴上有右浮动端盖左段轴密封槽，右浮动端盖左段轴密封圈9位于右浮动端盖左段轴密封槽内，活塞2的右活塞杆段从右浮动端盖4的中心孔向右穿出并保持间隙配合，在右浮动端盖4中心孔的内壁上有右浮动端盖内密封槽，右浮动端盖内密封圈10位于右浮动端盖内密封槽内，在右浮动端盖4右段轴的左端圆周处有一个右浮动端盖右段轴缺口，该右浮动端盖右段轴缺口形成的环形空腔构成右回油腔E，右回油腔E与右回油口16连通。
本发明的工作原理是：如图1所示。左浮动端盖3与右浮动端盖4结构相同，左浮动端盖3右段轴的端面面积，也是右浮动端盖4左段轴的端面面积，也是活塞2的有效面积：S1；左浮动端盖3左段轴的端面面积，也是右浮动端盖4右段轴的端面面积：S2。
左进油口12、右进油口17与***进油相连；左回油口13、右回油口16与***回油相连。以两个并联作动筒为例，如图2所示。
Ⅰ***活塞2受到的驱动力：F1；
Ⅰ***活塞2受到的止动力：F2；
Ⅱ***活塞2′受到的驱动力：F1′；
Ⅱ***活塞2′受到的驱动力：F2′；
Ⅰ、Ⅱ***进油压力：Ps；
Ⅰ、Ⅱ***回油压力：Pr；
当Ⅰ***活塞2未与左浮动端盖3或右浮动端盖4接触，同时Ⅱ***活塞2′未与左浮动端盖3′或右浮动端盖4′接触时，因S2＞S1，Ps≥P1，Ps≥P2，Ⅰ***左浮动端盖3在两侧压力作用下紧靠在左回油腔D的右端面上，右浮动端盖4在两侧压力作用下紧靠在右回油腔E的左端面上；Ⅱ***左浮动端盖3′在两侧压力作用下紧靠在左回油腔D′的右端面上，右浮动端盖4′在两侧压力作用下紧靠在右回油腔E′的左端面上。Ⅰ***活塞2、Ⅱ***活塞2′的运动不受影响。
以活塞向右运动、Ⅰ***活塞2先与Ⅰ***右浮动端盖4左端面贴合、此时Ⅱ***活塞2′与Ⅱ***浮动端盖4′左端面未贴合为例，如图3所示。
此时Ⅰ***活塞2受到的总的驱动力F1、Ⅱ***活塞2′受到的驱动力F1′通过Ⅰ***活塞2全部作用在Ⅰ***右浮动端盖4上。因总的驱动力(F1+F1′)最大可达到2PsS1，而Ⅰ***右浮动端盖4提供的止动力F2最大为PsS2，只要保证2S1＞S2，活塞受到的总的驱动力(F1+F1′)大于止动力F2，Ⅰ***右浮动端盖4就在Ⅰ***活塞2带动下一起向右运动。
活塞继续向右运动，Ⅰ***右浮动端盖4右段轴的左端圆周与Ⅰ***右回油腔E左端面脱离，当Ⅱ***活塞2′与Ⅱ***右浮动端盖4′左端面贴合后，Ⅱ***活塞2′受到来自Ⅱ***右浮动端盖4′的止动力。Ⅰ***右浮动端盖4、Ⅱ***右浮动端盖4′提供的总的止动力(F2+F2′)最大为2PsS2，而Ⅰ***活塞2、Ⅱ***活塞2′总的驱动力(F1+F1′)最大为2PsS1，因S2＞S1，活塞受到的总的驱动力(F1+F1′)小于止动力(F2+F2′)，Ⅰ***活塞2、Ⅱ***活塞2′在Ⅰ***右浮动端盖4、Ⅱ***右浮动端盖4′的共同作用下最终停止运动，Ⅰ***右浮动端盖4右段轴的左端圆周与Ⅰ***右回油腔E左端面有一段间隙，该间隙补偿了Ⅰ、Ⅱ***作动筒在右行程终点的行程误差，Ⅱ***右浮动端盖4′右段轴的左端圆周与Ⅱ***右回油腔E′左端面贴合，如图4所示。
此时考虑活塞受力最严酷的情况，即Ⅰ***活塞左腔A、Ⅱ***活塞左腔A′压力达到进油压力Ps，Ⅰ***活塞右腔B、Ⅱ***活塞右腔B′压力为回油压力Pr(近似为零)。Ⅰ***活塞2受到的驱动力F1＝PsS1，受到的止动力F2＝PsS2；Ⅱ***活塞2′受到的驱动力F1′＝PsS1，受到的止动力F2′＝F1+F1′-F2。
Ⅰ***活塞2输出力为(F1-F2)，Ⅱ***活塞2′输出力为(F1′-F2′)。Ⅰ***活塞2、Ⅱ***活塞2′的力纷争大小为：
|(F1-F2)-(F1′-F2′)|＝2(F2-F1)＝2Ps(S2-S1)；
若设计(S2-S1)较小，Ⅰ***活塞2、Ⅱ***活塞2′的力纷争控制在较小的水平，从而避免活塞因力纷争受到结构破坏。

Claims (1)

1.一种并联作动筒，包括壳体(1)、活塞(2)；在壳体(1)上有与活塞左腔A连通的第1进出油口(14)和与活塞右腔B连通的第2进出油口(15)，活塞(2)从左到右分为3段，分别是：左活塞杆段、活塞头段和右活塞杆段，在活塞头段上有活塞密封槽，活塞密封圈(5)位于活塞密封槽内；其特征在于：在壳体(1)的左侧有一个左压力腔C，左压力腔C的内径大于活塞腔的内径，左压力腔C与活塞左腔A连通，在左压力腔C的左端有一个左进油口(12)，在左压力腔C的右端有一个左回油口(13)；在壳体(1)的右侧有一个右压力腔F，右压力腔F的内径大于活塞腔的内径，右压力腔F与活塞右腔B连通，在右压力腔F的左端有一个右回油口(16)，在右压力腔F的右端有一个右进油口(17)；活塞腔由活塞左腔A和活塞右腔B组成，左压力腔C的结构与右压力腔F的结构对称并且尺寸相同；
在左压力腔C内安装有左浮动端盖(3)，左浮动端盖(3)是一个具有台阶轴外形的圆环，左浮动端盖(3)的左段轴位于左压力腔C内并保持间隙配合，在左浮动端盖(3)的左段轴上有左浮动端盖左段轴密封槽，左浮动端盖左段轴密封圈(6)位于左浮动端盖左段轴密封槽内，左浮动端盖(3)的右段轴位于活塞左腔A内并保持间隙配合，在左浮动端盖(3)的右段轴上有左浮动端盖右段轴密封槽，左浮动端盖右段轴密封圈(8)位于左浮动端盖右段轴密封槽内，活塞(2)的左活塞杆段从左浮动端盖(3)的中心孔向左穿出并保持间隙配合，在左浮动端盖(3)中心孔的内壁上有左浮动端盖内密封槽，左浮动端盖内密封圈(7)位于左浮动端盖内密封槽内，在左浮动端盖(3)左段轴的右端圆周处有一个左浮动端盖左段轴缺口，该左浮动端盖左段轴缺口形成的环形空腔构成左回油腔D，左回油腔D与左回油口(13)连通；
在右压力腔F内安装有右浮动端盖(4)，右浮动端盖(4)的结构和左浮动端盖(3)的结构对称，右浮动端盖(4)是一个具有台阶轴外形的圆环，右浮动端盖(4)的右段轴位于右压力腔F内并保持间隙配合，在右浮动端盖(4)的右段轴上有右浮动端盖右段轴密封槽，右浮动端盖右段轴密封圈(11)位于右浮动端盖右段轴密封槽内，右浮动端盖(4)的左段轴位于活塞右腔B内并保持间隙配合，在右浮动端盖(4)的左段轴上有右浮动端盖左段轴密封槽，右浮动端盖左段轴密封圈(9)位于右浮动端盖左段轴密封槽内，活塞(2)的右活塞杆段从右浮动端盖(4)的中心孔向右穿出并保持间隙配合，在右浮动端盖(4)中心孔的内壁上有右浮动端盖内密封槽，右浮动端盖内密封圈(10)位于右浮动端盖内密封槽内，在右浮动端盖(4)右段轴的左端圆周处有一个右浮动端盖右段轴缺口，该右浮动端盖右段轴缺口形成的环形空腔构成右回油腔E，右回油腔E与右回油口(16)连通。
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