CN112664507B - 起重设备用液压缸 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种起重设备用液压缸，涉及液压装置的领域，其包括缸体和同轴设置于缸体的活塞杆，所述缸体末端及活塞杆从缸体伸出一端均设有挂耳，所述活塞杆位于缸体内一端设有活塞，所述缸体内腔设有若干条螺旋导槽，若干条螺旋导槽绕缸体轴线均匀分布，所述活塞侧壁设有卡入螺旋导槽的导块；活塞杆末端的所述挂耳与活塞杆转动连接，该挂耳能够以活塞杆轴线为轴转动。本申请具有能够减少起重设备用液压缸活塞两侧磨损程度差、延长液压缸使用寿命的效果。

Description

起重设备用液压缸

技术领域

本申请涉及液压装置的领域，尤其是涉及一种起重设备用液压缸。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件，在各种机械的液压***中得到广泛应用。液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则不可缺少。

液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比。在起重设备上，液压缸的缸筒末端和活塞杆的末端均是通过转轴连接，起重臂抬升过程中，通过液压变化使得缸筒和活塞杆沿周向相对运动，液压缸整体则是以两端的转轴为中心转动。由于缸筒与活塞杆的相对运动方向和液压缸的整体转动方向并不重合，使得位于缸筒内的活塞在运动时，活塞与缸筒内壁腹侧抵接一侧相较于与缸筒内壁背侧抵接一侧磨损程度大，进而导致漏液等问题，缩短了液压缸的使用寿命。该问题在行程较大的起重设备用液压缸上更为显著。

相关技术中虽然有活塞杆可转动的液压缸，但是仍然存在一定不足，还有待进一步改进。比如，公布号为CN106015166A的中国专利申请公开了一种活塞杆可旋转的伸缩液压缸，其活塞杆内缘制出的花键配合齿轮轴前端制出的键槽，可实现活塞杆和齿轮轴在转动过程中保持同心同速，齿轮轴配合摆动缸筒和齿条为活塞杆的旋转提供了动力输出，活塞杆配合伸缩缸筒可为实现活塞杆的伸缩提供动力，从而实现了活塞杆伸缩和旋转功能，一定程度上可以缓解前述问题。但是，这种液压缸需要配合额外的驱动装置以实现活塞杆的周向旋转，生产成本较高、使用受限；在用于起重设备时因为荷载较大，也容易出现齿轮轴、齿条滑丝问题；此外由于活塞的有效受力面积也较常规液压缸减小，液压缸输出力受限。

而公开号为CN110529455A的中国专利申请则公开了一种活塞杆可旋转的液压油缸，其后盖沿着轴线固定有一根导销轴心，导向轴心的外侧设有若干弯曲的导向槽，活塞杆的后部设有供所述导销轴心穿入的导向孔，活塞杆的后部还固定有匹配所述导向槽的转动驱动组件。该液压油缸在活塞杆轴向伸缩时，转动驱动组件配合导向槽使活塞杆转动，使活塞杆的伸缩旋转能够同时完成。但是这种液压缸需要在活塞杆内开设供销轴心穿入的导向孔，削弱活塞杆的强度的同时减少了有效受力面积，在同等液压差情况下液压缸的输出力下降。

因而针对前述问题还可以有新的替代解决方案。

发明内容

为了减少起重设备用液压缸活塞两侧磨损程度差、延长液压缸使用寿命，本申请提供一种起重设备用液压缸。

本申请提供的一种起重设备用液压缸采用如下的技术方案：

一种起重设备用液压缸，包括缸体和同轴设置于缸体的活塞杆，所述缸体末端及活塞杆从缸体伸出一端均设有挂耳，所述活塞杆位于缸体内一端设有活塞，所述缸体内腔设有若干条螺旋导槽，若干条螺旋导槽绕缸体轴线均匀分布，所述活塞侧壁设有卡入螺旋导槽的导块；所述螺旋导槽111的螺距与活塞3直径之比≥1；活塞杆末端的所述挂耳与活塞杆转动连接，该挂耳能够以活塞杆轴线为轴转动。

通过采用上述技术方案，在液压差的驱使下，活塞及活塞杆沿缸体轴向移动，此过程中导块顺沿螺旋导槽滑移，使得活塞块在轴向移动的同时周向旋转，如此使得活塞周缘均匀受力，缩小了活塞周缘与缸体内壁腹侧和背侧之间的磨损程度差，从而延长了液压缸的使用寿命。活塞杆末端的挂耳转动连接，与活塞和活塞杆的周向转动相匹配。

可选地，所述螺旋导槽设有2~6条。

通过采用上述技术方案，可以使得活塞在沿缸体轴向运动的同时能够均匀受力，进而同步周向自转。螺旋导槽的设置数量过多，增加了液压缸的制造难度，也使得卡入单条螺旋导槽内的导块体积过小，不利于长时间往复工作，因而以2~6条螺旋导槽最为适宜，优选3~4条。

可选地，所述螺旋导槽在与缸体轴线垂直平面上的投影形状呈月牙形。

通过采用上述技术方案，导向块与活塞之间的连接过度自然，也无尖锐棱角，耐磨性、密封性均较佳使用寿命长，也能够在螺旋导槽内顺畅滑动，不易出现卡顿。同时加工制作活塞时，也可以方便地一体成型活塞和导块。

可选地，所述活塞杆伸出缸体一端设有一球形块，所述球形块外包覆有一安装壳套，所述活塞杆贯穿安装壳套设置；所述安装壳套的开口侧设有安装块，挂耳固定设置于安装块背离球形块一侧。

通过采用上述技术方案，既能够适应活塞杆和活塞的周向转动，同时球形块也能够分散压力，不影响液压缸载荷，使得本申请的液压缸适用于起重设备，在较大压力下仍能正常工作。

可选地，所述活塞杆上同轴套设有一段位于安装壳套外的限位管，所述限位管固定连接于安装壳套外壁。

通过采用上述技术方案，使得活塞杆、球形块和限位管保持较好的同轴度，能够更顺畅地周向转动。

可选地，所述安装块上开有供球形块卡入的凹槽。

通过采用上述技术方案，凹槽可以增加球形块的转动平稳性，也使得球形块可以更好地承载压力，延长了液压缸的使用寿命。

可选地，所述安装块上设有与凹槽连通的注油通道。

通过采用上述技术方案，借助注油通道可方便地向凹槽内注入润滑油，提升球形块的转动灵活度。

可选地，所述活塞包括金属环板和位于金属环板两侧的橡胶环板；所述橡胶环板套设于活塞杆，且与金属环板可拆卸连接；所述金属环板周缘设置有卡入螺旋导槽的第一凸起部，所述橡胶环板周缘设有卡入螺旋导槽的第二凸起部，所述第一凸起部和第二凸起部共同构成导块。

通过采用上述技术方案，以金属环板和位于金属环板两侧的橡胶环板共同构成活塞，不仅与缸体内壁之间有较好的密封性，而且有良好的耐磨性，使用寿命更长。而且，相较于相关技术，无需在活塞杆开设导向孔或盲孔，不减少“有效受力面积”，从而减少了对液压缸输出力的负面影响。

可选地，所述活塞杆还套设有两限位环，所述限位环与活塞杆之间可拆卸连接，所述橡胶环板和金属环板被夹持在两限位环之间。

通过采用上述技术方案，进一步增加了金属环板与橡胶环板之间的安装牢度，延长了液压缸的使用寿命。

可选地，所述橡胶环板上设有固定块，所述金属环板上开有供固定块卡入的固定槽，所述金属环板周缘设有用于将固定块固紧于固定槽的固紧螺栓。

通过采用上述技术方案，可实现橡胶环板与金属环保的牢度稳定连接，必要时也可以对活塞进行快速拆卸维修。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.本申请通过在缸体内壁设置有若干条螺旋导槽，在活塞周缘设置卡入螺旋导槽的导块，使得活塞及活塞杆轴向移动的同时能够周向旋转，活塞周缘均匀受力，与缸体内壁腹背侧接触部位之间磨损程度差减小，液压缸的使用寿命更长；

2.活塞杆末端的挂耳通过安装块、球形块和安装壳套实现转动连接，能够适应活塞杆的转动，且能够适应起重设备需要载重的场合；

3.活塞由金属环板和两层橡胶环板构成，密封性佳且耐磨性好，使用寿命更长。

附图说明

图1是本申请实施例1的起重设备用液压缸的结构示意图。

图2是本申请实施例1的安装壳套、安装块及挂耳的剖视图。

图3是本申请实施例1的缸筒的剖视图。

图4是本申请实施例1的缸体的横截面示意图。

图5是本申请实施例1的活塞的结构示意图。

图6是本申请实施例1的起重设备用液压缸的剖视图。

图7是图6中A部分的放大图。

图8是本申请实施例2的缸体的横截面示意图。

附图标记说明：1、缸体；11、缸筒；111、螺旋导槽；12、缸盖；2、活塞杆；21、球形块；3、活塞；31、金属环板；311、固定槽；312、固紧螺栓；32、橡胶环板；321、固定块；33、限位环；331、锁紧螺栓；34、弧形槽；4、挂耳；41、安装块；411、凹槽；412、注油通道；4121、螺纹旋塞；5、安装壳套；51、安装螺栓；52、限位管；6、导块；61、第一凸起部；62、第二凸起部。

具体实施方式

以下结合附图1-8对本申请作进一步详细说明。

本申请实施例公开一种起重设备用液压缸。

实施例1

参照图1，起重设备用液压缸包括缸体1和活塞杆2。缸体1由中空圆筒状的缸筒11和密封设置于缸筒11两端的缸盖12组成。活塞杆2同轴插设于缸体1，一端位于缸筒11内，另一端贯穿缸体1一端的缸盖12穿出。缸体1末端的缸盖12上及活塞杆2伸出缸体1的一端均设置有挂耳4，缸体1末端的挂耳4固定连接。

参照图1和图2，活塞杆2末端的挂耳4与活塞杆2之间转动连接，两者可以以活塞杆2轴线为轴周向相对转动。该挂耳4通过安装块41固定设置，活塞杆2的末端固定设置有一球形块21。球形块21外包覆有半球形的安装壳套5，活塞杆2贯穿安装壳套5设置且两者同轴设置。安装块41封堵于安装壳套5的开口侧，且两者之间通过若干根沿安装壳套5周向均匀分布的安装螺栓51固定连接。为了使得球形块21、活塞杆2和安装壳套5之间有较好的同轴度，安装壳套5上还固定设置有一段限位管52，限位管52套设于活塞杆2。

参照图2，安装块41上还开有半球形的凹槽411，球形块21部分卡入凹槽411，在不妨碍球形块21转动的前提下，增加了球形块21的压力承受能力。同时在安装块41背离活塞杆2一侧侧面开有与凹槽411连通的注油通道412，注油通道412的开口处螺纹连接有螺纹旋塞4121。借助注油通道412可以向凹槽411内注入润滑油,使得球形块21可以更顺畅地转动。螺纹旋塞4121用于封堵注油通道412，以阻隔杂物。

参照图3和图4，活塞杆2位于缸筒11内的一端设有活塞3。在缸筒11的内壁上开有若干条绕缸筒11轴线均匀分布的螺旋导槽111。活塞3的周缘设有若干卡入螺旋导槽111的导块6。螺旋导槽111的长度足以供活塞3沿缸筒11满行程移动，螺旋导槽111的螺距与活塞3直径之比≥1，缸体1内腔长度与螺旋导槽111的螺距之比≥1，如此活塞3可以在液压差作用下顺畅地转动至少一周，使得活塞3周缘均匀受力。本实施例中螺旋导槽111的螺距与活塞3直径之比等于2，其他实施例中可根据需要设置，一般而言螺旋导槽111的螺距与活塞3直径之比越大越利于活塞3转动。活塞3在缸筒11内轴向移动的同时，通过导块6与螺旋导槽111的配合使得活塞3块能够周向旋转。螺旋导槽111的数量可以根据实际需要设置，从制造难易度和工作稳定性方面考虑，优选2~6条螺旋导槽111，本实施例中螺旋导槽111为4条。导块6的数量与螺旋导槽111的数量相同，且一一对应。

参照图4，本实施例中螺旋导槽111和导块6在垂直于缸筒11轴线方向平面上的投影形状均呈月牙形，使得两者不仅可以密封配合，而且不易磨损。在其他实施例中，也可以设置为其他形状，比如三角形、梯形、矩形等。

参照图5，活塞3包括同轴设置于活塞杆2的金属环板31，金属环板31活塞杆2固定连接。金属环板31两侧分别设有一块橡胶环板32，橡胶环板32套设于活塞杆2，且橡胶环板32与金属环板31之间可拆卸固定连接。导块6由设置于金属环板31外缘的第一凸起部61和设置于橡胶环板32外缘的第二凸起部62组成，呈螺旋条状。

参照图6和图7，金属环板31上开有固定槽311，橡胶环板32上设有卡入固定槽311的固定块321。两块橡胶环板32上的固定块321在活塞3径向上错位设置，且为了提高连接稳定性，固定块321沿活塞3周向间隔设置有多块。金属环板31的圆周侧壁上设置有固紧螺栓312，固紧螺栓312沿活塞3径向贯穿固定槽311和固定块321，使得橡胶环板32与金属环板31连接牢靠。

参照图6和图7，为了增加活塞3的整体结构稳定性，在活塞3两侧还分别设置有一限位环33。限位环33套设于活塞杆2，与橡胶环板32抵紧。限位环33的周缘沿其径向穿设有若干根锁紧螺栓331，锁紧螺栓331***至活塞杆2内使限位环33与活塞杆2固定连接。

本申请实施例一种起重设备用液压缸的实施原理为：在缸体1的缸筒11内壁设置有若干条螺旋导槽111，在活塞3周缘设置若干卡入螺旋导槽111的导块6，同时将挂耳4与活塞杆2转动连接，如此活塞3在沿缸体1内轴向移动时，无需额外驱动机构，通过导块6与螺旋导槽111相配合可使得活塞3块周向旋转，使活塞3周缘均匀与缸筒11内壁摩擦，削弱了两侧磨损程度差、延长了液压缸的使用寿命。同时，由于本申请实施例一种起重设备用液压缸无需对活塞杆2或活塞3开设盲孔或导向孔，不影响活塞3的有效受力面积，从而最大程度减少了对液压缸输出力的负面影响。

实施例2

参照图8，实施例2与实施例1的区别仅在于：在活塞3端面上开有若干沿活塞3周向均匀分布的弧形槽34，且同一端面上各弧形槽34均沿同一方向由一端向另一端深度逐渐，增加使得弧形槽34的底面带有一定倾斜度。液压缸工作时，作用于活塞3端面的液压能够在具有倾斜度的弧形槽34底面上形成具有驱使活塞3周向转动趋势的分力，该分力使得活塞3更容易周向旋转，不易出现卡顿。实施例2中弧形槽34设置有两条，该两条弧形槽34的圆心角均为150°且两条弧形槽34绕活塞3端面的中心呈中心对称分布。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种起重设备用液压缸，包括缸体(1)和同轴设置于缸体(1)的活塞杆(2)，所述缸体(1)末端及活塞杆(2)从缸体(1)伸出一端均设有挂耳(4)，所述活塞杆(2)位于缸体(1)内一端设有活塞(3)，其特征在于：所述缸体(1)内腔设有若干条螺旋导槽(111)，若干条螺旋导槽(111)绕缸体(1)轴线均匀分布，所述活塞(3)侧壁设有卡入螺旋导槽(111)的导块(6)；所述螺旋导槽(111)的螺距与活塞(3)直径之比≥1；活塞杆(2)末端的所述挂耳(4)与活塞杆(2)转动连接，该挂耳(4)能够以活塞杆(2)轴线为轴转动。

2.根据权利要求1所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述螺旋导槽(111)设有2~6条。

3.根据权利要求2所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述螺旋导槽(111)在与缸体(1)轴线垂直平面上的投影形状呈月牙形。

4.根据权利要求1所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述活塞杆(2)伸出缸体(1)一端设有一球形块(21)，所述球形块(21)外包覆有一安装壳套(5)，所述活塞杆(2)贯穿安装壳套(5)设置；所述安装壳套(5)的开口侧设有安装块(41)，挂耳(4)固定设置于安装块(41)背离球形块(21)一侧。

5.根据权利要求4所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述活塞杆(2)上同轴套设有一段位于安装壳套(5)外的限位管(52)，所述限位管(52)固定连接于安装壳套(5)外壁。

6.根据权利要求4所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述安装块(41)上开有供球形块(21)卡入的凹槽(411)。

7.根据权利要求6所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述安装块(41)上设有与凹槽(411)连通的注油通道(412)。

8.根据权利要求1-7任一项所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述活塞(3)包括金属环板(31)和位于金属环板(31)两侧的橡胶环板(32)；所述橡胶环板(32)套设于活塞杆(2)，且与金属环板(31)可拆卸连接；所述金属环板(31)周缘设置有卡入螺旋导槽(111)的第一凸起部(61)，所述橡胶环板(32)周缘设有卡入螺旋导槽(111)的第二凸起部(62)，所述第一凸起部(61)和第二凸起部(62)共同构成导块(6)。

9.根据权利要求8所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述活塞杆(2)还套设有两限位环(33)，所述限位环(33)与活塞杆(2)之间可拆卸连接，所述橡胶环板(32)和金属环板(31)被夹持在两限位环(33)之间。

10.根据权利要求9所述的起重设备用液压缸，其特征在于：所述橡胶环板(32)上设有固定块(321)，所述金属环板(31)上开有供固定块(321)卡入的固定槽(311)，所述金属环板(31)周缘设有用于将固定块(321)固紧于固定槽(311)的固紧螺栓(312)。

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