CN109578377A - 可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，包括：活塞杆、缸筒后端盖、缸筒前端盖、壳体、弹簧、外衬套、活塞、内衬套、缸筒；本发明通过缸筒内的弹簧推动外衬套，通过锥面作用在内衬套上，使内衬套收缩抱紧缸筒，同时锁紧缸筒在径向力作用下产生弹性变形抱紧活塞，实现双重锁紧，使油缸的轴向锁紧力大大增加，锁紧更加可靠。通过弹簧压缩变形产生的弹力转化为液压缸缸筒的轴向锁紧，即液压***停机，液压缸即可锁紧，液压缸锁紧不需要额外高压油源，本发明在具有传统液压缸锁紧器优点的同时，能够承受更大的轴向负载。
Description
技术领域
本发明属于液压***中执行器机械锁紧技术领域，尤其是一种可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸。
背景技术
随着液压缸的广泛应用，液压锁定回路无法解决液压缸不可避免存在的内泄漏而产生的活塞滑移和稳定性问题，只能用于锁紧定位要求不高的场合。对于锁紧定位要求较高、载荷作用下长时间可靠锁定的场合，就必须采用机械式锁紧液压缸。目前市场上较为常用的液压缸机械锁紧方式有：套筒式、刹片式、钢球摩擦式、滚子摩擦式、内涨式、卡环式等。但都存在各自的弊端：套筒式与内涨式不易装配、受环境温度较大、活塞杆最大速度会受到限制；刹片式活塞杆表面易磨损，寿命低；钢球摩擦式与滚子摩擦式轴向承载力有限、加工精度要求较高、缸壁易受损；卡环式不能实现任意位置锁紧。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足，提供一种可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，与同型号相比可承受更大的轴向负载；可实现缸筒内外壁同时双重锁紧，实现更大的轴向锁紧力；维护成本低、不受外界环境影响，工作可靠、便于实现自动化控制。本发明采用的技术方案是：
一种可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，包括：活塞杆、缸筒后端盖、缸筒前端盖、壳体、弹簧、外衬套、活塞、内衬套、缸筒；
活塞杆穿过缸筒后端盖进入缸筒，缸筒后端盖和缸筒前端盖分别连接并封闭住缸筒的后端和前端；缸筒后端盖与活塞杆之间间隙配合并设有密封圈，
活塞连接在活塞杆前端，设于缸筒内；活塞与缸筒内壁之间间隙配合并设有密封圈；
缸筒连同活塞杆置入壳体内；活塞杆的尾端连接并封闭住壳体的尾端；
在缸筒内，活塞将缸筒内腔分为位于活塞前侧的油缸无杆腔和位于活塞后侧的油缸有杆腔；
活塞杆尾端设有无杆腔油口和有杆腔油口，无杆腔油口通过活塞杆内设置的一油道连通油缸无杆腔；有杆腔油口通过活塞杆内设置的另一油道连通油缸有杆腔；
外衬套与内衬套套设于缸筒外；内衬套后部为锥筒型，外衬套与内衬套之间通过锥面配合；内衬套连接并封闭住壳体的前端；内衬套与缸筒外壁之间间隙配合并设有密封圈；外衬套位于壳体与缸筒之间的间隙中；外衬套后部与缸筒外壁之间间隙配合并设有密封圈，外衬套后部与壳体内壁之间间隙配合并设有密封圈；
在壳体与缸筒之间间隙中，外衬套后部的前侧为解锁油腔，后侧为回油腔；
在壳体内壁设有台阶，弹簧套设在缸筒上，位于壳体与缸筒之间，弹簧的一端与台阶相抵，另一端与外衬套后端相抵；
在壳体上设有连通回油腔的回油口；
在壳体上设有连通解锁油腔的解锁油口。
进一步地，外衬套与内衬套轴向合拢时能够在径向分离。
进一步地，外衬套与内衬套之间配合位置与活塞位置对应。
进一步地，回油口位于弹簧所在的壳体段内。
进一步地，活塞杆的尾端制成耳环件。
进一步地，缸筒前端盖制成耳环件。
进一步地，弹簧采用矩形截面弹簧。
进一步地，弹簧的一端或两端增加垫片。
本发明的优点在于：本发明通过缸筒内的弹簧推动外衬套，通过锥面作用在内衬套上，使内衬套收缩抱紧缸筒，同时锁紧缸筒在径向力作用下产生弹性变形抱紧活塞，实现双重锁紧，使油缸的轴向锁紧力大大增加，锁紧更加可靠。通过弹簧压缩变形产生的弹力转化为液压缸缸筒的轴向锁紧，即液压***停机，液压缸即可锁紧，液压缸锁紧不需要额外高压油源，本发明在具有传统液压缸锁紧器优点的同时，能够承受更大的轴向负载，不会影响液压缸的各项性能，不受外界温度影响；锁紧更加可靠，易于实现。
附图说明
图1为本发明的结构组成示意图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本发明作进一步说明。
本发明提出一种可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，如图1所示，包括：活塞杆1、缸筒后端盖21、缸筒前端盖22、壳体3、弹簧4、外衬套5、活塞6、内衬套7、缸筒8；
活塞杆1穿过缸筒后端盖21进入缸筒8，缸筒后端盖21和缸筒前端盖22分别连接并封闭住缸筒8的后端和前端；缸筒后端盖21与活塞杆1之间间隙配合并设有密封圈，防止油缸有杆腔B内液压油渗漏，同时可使得缸筒后端盖21连同缸筒8相对活塞杆1运动；
活塞6连接在活塞杆1前端，设于缸筒8内；活塞6与缸筒8内壁之间间隙配合并设有密封圈；
缸筒8连同活塞杆1置入壳体3内；活塞杆1的尾端连接并封闭住壳体3的尾端；活塞杆1的尾端可制成耳环件，方便液压缸与外部部件连接；缸筒前端盖22也可以制成耳环件，方便与外部部件连接；
在缸筒8内，活塞6将缸筒8内腔分为位于活塞6前侧的油缸无杆腔A和位于活塞6后侧的油缸有杆腔B；活塞6隔离了油缸无杆腔A和油缸有杆腔B；缸筒8又可以相对活塞6运动；
活塞杆1尾端设有无杆腔油口P1和有杆腔油口P2，无杆腔油口P1通过活塞杆内设置的一油道连通油缸无杆腔A；有杆腔油口P2通过活塞杆内设置的另一油道连通油缸有杆腔B；
外衬套5与内衬套7套设于缸筒8外；内衬套7后部为锥筒型，外衬套5与内衬套7之间通过锥面配合，外衬套5与内衬套7轴向合拢时能够在径向分离，以便内衬套7对缸筒8产生径向压力；更优地，外衬套5与内衬套7之间配合位置与活塞6位置对应；内衬套7连接并封闭住壳体3的前端；内衬套7与缸筒8外壁之间间隙配合并设有密封圈；外衬套5位于壳体3与缸筒8之间的间隙中；外衬套5后部与缸筒8外壁之间间隙配合并设有密封圈，外衬套5后部与壳体3内壁之间间隙配合并设有密封圈；
在壳体3与缸筒8之间间隙中，外衬套5后部的前侧为解锁油腔C，后侧为回油腔D；
在壳体3内壁设有台阶301，弹簧4套设在缸筒8上，位于壳体3与缸筒8之间，弹簧4的一端与台阶301相抵，另一端与外衬套5后端相抵；弹簧4可选择矩形截面弹簧；
在壳体3上设有连通回油腔D的回油口T，回油口T优选位于弹簧4所在的壳体段内；回油口T用于连接油箱；
在壳体3上设有连通解锁油腔C的解锁油口P0；
当无杆腔油口P1通入高压油时，油缸无杆腔A内压力增大，缸筒8相对于活塞6向外伸出壳体3；反之，当有杆腔油口P2通入高压油时，缸筒8可缩回；
锁紧的工作原理为：解锁油口P0通入低压油时，油缸无杆腔A压力与回油腔D压力相当，基本等于油箱压力，外衬套5在弹簧4弹力作用下压紧锥筒形的内衬套7，内衬套7在外衬套5的作用下收缩抱紧缸筒8的外壁，同时缸筒8在内衬套7径向作用力下产生一定弹性变形，使缸筒8内壁与活塞6抱紧，实现双重锁紧，使油缸缸筒8轴向锁定，能够承受较大的轴向负载。缸筒8能够在伸出或缩进的任意位置实现锁紧。
当解锁油口P0通入高压油时，解锁油腔C高压油作用在外衬套5向左压缩弹簧4，内衬套7松开缸筒8外壁实现解锁，同时缸筒8失去径向外力作用恢复初始状态，实现缸筒8内壁与活塞6的解锁，此时缸筒8可以***。
本发明中，伸缩部件为套筒8，活塞杆、活塞与壳体为固定机构（不运动的），相比相同型号液压缸（相同缸径、杆径）能够承受更大的轴向负载；
本发明中，锁紧部件（即内衬套7与活塞6）抱紧的是缸筒8，相比同型号油缸（相同缸径、杆径）锁紧作用面积更大，增大了液压缸的轴向锁紧力；
本发明中，可实现缸筒8内外壁双重机械锁紧；第一、外衬套5在弹簧4弹力作用下压紧锥筒形内衬套7，内衬套7在外衬套5的作用下收缩抱紧缸筒8的外壁；第二、缸筒8在内衬套7径向作用力下产生一定弹性变形，使缸筒8内壁与活塞6抱紧；大大增加液压缸的轴向锁紧力，使液压缸轴向锁紧更加可靠；
本发明中，内衬套7作用在缸筒8外壁上的位置与缸筒8内壁作用在活塞6的位置一致，实现双重锁紧的同时避免由于缸筒8受到过大的径向力产生变形；
本发明中，通过控制解锁油口P0与高压油的通断来实现液压缸的解锁与锁紧，易于实现电液一体化控制；
本发明中，可进一步在弹簧4的一端或两端设置垫片，可根据实际使用需求通过调整弹簧的垫片厚度调整锁紧力大小，锁紧可靠；
本发明中，内衬套7与缸筒8、缸筒8与活塞6均为间隙配合，当处于解锁状态时，缸筒8轴向可灵活运动，不会额外影响活塞杆的最大/小运行速度；
本发明中，有杆腔油口P2、无杆腔油口P1设置在活塞杆1上，避免跟随缸筒运动的管路连接，安装方便。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (8)
1.一种可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，包括：活塞杆(1)、缸筒后端盖(21)、缸筒前端盖(22)、壳体(3)、弹簧(4)、外衬套(5)、活塞(6)、内衬套(7)、缸筒(8)；
活塞杆(1)穿过缸筒后端盖(21)进入缸筒(8)，缸筒后端盖(21)和缸筒前端盖(22)分别连接并封闭住缸筒(8)的后端和前端；缸筒后端盖(21)与活塞杆(1)之间间隙配合并设有密封圈，
活塞(6)连接在活塞杆(1)前端，设于缸筒(8)内；活塞(6)与缸筒(8)内壁之间间隙配合并设有密封圈；
缸筒(8)连同活塞杆(1)置入壳体(3)内；活塞杆(1)的尾端连接并封闭住壳体(3)的尾端；
在缸筒(8)内，活塞(6)将缸筒(8)内腔分为位于活塞(6)前侧的油缸无杆腔(A)和位于活塞(6)后侧的油缸有杆腔(B)；
活塞杆(1)尾端设有无杆腔油口(P1)和有杆腔油口(P2)，无杆腔油口(P1)通过活塞杆内设置的一油道连通油缸无杆腔(A)；有杆腔油口(P2)通过活塞杆内设置的另一油道连通油缸有杆腔(B)；
外衬套(5)与内衬套(7)套设于缸筒(8)外；内衬套(7)后部为锥筒型，外衬套(5)与内衬套(7)之间通过锥面配合；内衬套(7)连接并封闭住壳体(3)的前端；内衬套(7)与缸筒(8)外壁之间间隙配合并设有密封圈；外衬套(5)位于壳体(3)与缸筒(8)之间的间隙中；外衬套(5)后部与缸筒(8)外壁之间间隙配合并设有密封圈，外衬套(5)后部与壳体(3)内壁之间间隙配合并设有密封圈；
在壳体(3)与缸筒(8)之间间隙中，外衬套(5)后部的前侧为解锁油腔(C)，后侧为回油腔(D)；
在壳体(3)内壁设有台阶(301)，弹簧(4)套设在缸筒(8)上，位于壳体(3)与缸筒(8)之间，弹簧(4)的一端与台阶(301)相抵，另一端与外衬套(5)后端相抵；
在壳体(3)上设有连通回油腔(D)的回油口(T)；
在壳体(3)上设有连通解锁油腔(C)的解锁油口(P0)。
2.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
外衬套(5)与内衬套(7)轴向合拢时能够在径向分离。
3.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
外衬套(5)与内衬套(7)之间配合位置与活塞(6)位置对应。
4.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
回油口(T)位于弹簧(4)所在的壳体段内。
5.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
活塞杆(1)的尾端制成耳环件。
6.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
缸筒前端盖(22)制成耳环件。
7.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
弹簧(4)采用矩形截面弹簧。
8.如权利要求1所述的可实现任意位置双向双重机械锁紧的液压缸，其特征在于，
弹簧(4)的一端或两端增加垫片。
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