專利名稱：適用于液壓缸活塞桿端的緩沖結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種液壓技術(shù)，具體說是涉及一種適用于液壓缸活塞桿 端的緩沖結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)設(shè)置具有徑向和軸向浮動功能的浮動緩沖軸套，與導(dǎo) 向套的孔進(jìn)行緩沖，可用于要求液壓缸具有活塞桿端緩沖的場合。
背景技術(shù)：
在工程機(jī)械中，大量采用液壓缸作為液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，并作為工 程機(jī)械機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動桿件。 一般來說，在工程機(jī)械的各機(jī)構(gòu)運(yùn)動動作時(shí)，總 希望桿件動作平穩(wěn)、可靠，不要突然急速停止，以免造成對機(jī)構(gòu)的沖擊和損 壞。因此工程機(jī)械運(yùn)動機(jī)構(gòu)中使用的液壓缸一般都會在液壓缸活塞桿端及缸 尾端設(shè)計(jì)緩沖結(jié)構(gòu)，來滿足機(jī)構(gòu)對液壓缸運(yùn)動動作的要求。
現(xiàn)有技術(shù)中(如圖1、 2所示)，液壓缸活塞桿端常采用的緩沖結(jié)構(gòu)是利 用活塞一端的內(nèi)孔面小A與導(dǎo)向套在有桿腔一側(cè)的外圓面4)B之間配合間隙 進(jìn)行節(jié)流緩沖?；钊麅?nèi)孔底面與導(dǎo)向套在有桿腔的端面之間所形成的空間一 —即緩沖腔里所包容的油液，需要通過小A/4)B 二者間的配合間隙流向液壓 缸有桿腔的油口，并向液壓系統(tǒng)排出油液。此時(shí)活塞內(nèi)孔徑與導(dǎo)向套在有桿 腔的軸端之間的縫隙相當(dāng)于一個(gè)節(jié)流閥，因此就起到緩沖作用。
但是將上述緩沖結(jié)構(gòu)的液壓缸用在工程機(jī)械上(如裝載機(jī)的動臂液壓 缸)，會發(fā)現(xiàn)存在以下問題液壓缸在活塞桿接近完全伸出時(shí)，有時(shí)會突然發(fā) 現(xiàn)實(shí)際上液壓缸并沒有緩沖功能，因此到活塞桿行程末尾，沖擊十分激烈。 分析出現(xiàn)這種情況的原因，是由于液壓缸活塞內(nèi)孔與導(dǎo)向套外圓之間的配合 間隙太大，起不到節(jié)流緩沖的作用。
通過數(shù)學(xué)建模及仿真設(shè)計(jì)，發(fā)現(xiàn)要實(shí)現(xiàn)理想的節(jié)流緩沖效果，活塞內(nèi)孔 徑4> A與導(dǎo)向套外圓軸徑小B的加工偏差要求是非常高的。所謂理想狀態(tài)是指 活塞、導(dǎo)向套的下列結(jié)構(gòu)要素的軸向中心線互相之間，以及它們與液壓缸軸 向中心線之間，最好是處于理論上同軸度為零，節(jié)流緩沖效果則完全由*A/(I)B 二者間的配合間隙來決定
1) 活塞與缸筒內(nèi)孔配合的外圓直徑，活塞與活塞桿軸徑配合的內(nèi)孔徑， 活塞起缸端緩沖作用的內(nèi)孔直徑4)A ;
2) 導(dǎo)向套與缸筒配合的軸徑，導(dǎo)向套支承活塞桿的孔徑，導(dǎo)向套與活塞
之間起緩沖的軸徑小B。
然而，由于活塞和導(dǎo)向套的上述結(jié)構(gòu)要素的加工精度不可能使它們的相 關(guān)偏差為零，因此它們裝配后在液壓缸內(nèi)部的實(shí)際所處位置，使得它們互相 之間，以及和活塞桿、缸筒內(nèi)孔的軸向中心線之間是有相當(dāng)?shù)钠闹?。正?為各零件的制造累積誤差很大，因此活塞裝配后的實(shí)際偏心值有時(shí)已經(jīng)大于
了活塞緩沖孔和導(dǎo)向套外圓的小A/4)B之間配合間隙。這樣就會在活塞連帶 活塞桿進(jìn)入液壓缸前端導(dǎo)向套軸端想要緩沖時(shí)，卻出現(xiàn)活塞緩沖孔撞擊導(dǎo)向 套軸端的毛病。為了避免這種現(xiàn)象的出現(xiàn)，設(shè)計(jì)或制造上就會考慮放大液壓 缸活塞緩沖孔徑4) A和導(dǎo)向套軸端外圓直徑4>B的配合間隙數(shù)值，其直接后果 就是使得液壓缸的活塞桿端喪失緩沖功能。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的正是針對上述現(xiàn)有技術(shù)中所存在的不足之處而提供一 種適用于液壓缸活塞桿端的緩沖結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的目的可通過下述技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)
本實(shí)用新型的適用于液壓缸活塞桿端的緩沖結(jié)構(gòu)包括液壓缸缸筒、設(shè)置 在液壓缸缸筒前端的導(dǎo)向套、安裝在液壓缸有桿腔內(nèi)的活塞桿、以及固定安 裝在活塞桿尾部的活塞；所述活塞桿為從前到后、且軸徑由大變小的四軸徑、 三段臺階狀結(jié)構(gòu)，并依次安裝有浮動緩沖軸套、活塞和螺母套，其中活塞桿 公稱直徑段與導(dǎo)向套配合，浮動緩沖軸套以徑向、軸向浮動方式安裝在活塞 桿的第一段臺階軸段上，活塞通過安裝在活塞桿第三段臺階軸段上的螺母套 被固定安裝在活塞桿的第二段臺階軸段上；所述浮動緩沖軸套的內(nèi)徑大于第 一段臺階軸段直徑、外徑小于導(dǎo)向套起緩沖作用處的內(nèi)徑。
所述導(dǎo)向套可對活塞桿的軸向伸縮運(yùn)動進(jìn)行導(dǎo)向，當(dāng)活塞桿接近完全伸 出時(shí)，在緩沖腔壓力油的推動下，浮動緩沖軸套的錐形倒角端以軸向位移自動對中的方式進(jìn)入導(dǎo)向套的孔內(nèi)，使位于導(dǎo)向套與活塞間的緩沖腔內(nèi)的油液 通過浮動緩沖軸套的外徑與導(dǎo)向套孔徑的間隙進(jìn)行節(jié)流緩沖。當(dāng)操縱活塞桿 縮回時(shí)，浮動緩沖軸套在有桿腔油口進(jìn)來的壓力油作用下，向活塞側(cè)軸向移 動，油液可通過浮動緩沖軸套的內(nèi)孔與活塞桿軸徑間的間隙、以及浮動緩沖 軸套外圓與導(dǎo)向套孔徑的間隙，向液壓缸有桿腔空間迅速進(jìn)油，解決液壓缸 活塞桿縮回初始啟動困難的問題。
本實(shí)用新型中所述浮動緩沖軸套靠近活塞側(cè)的端面開設(shè)有若干個(gè)徑向油 槽，靠近活塞桿第一段臺階軸段的軸肩臺階一側(cè)的外圓面為錐形倒角結(jié)構(gòu)， 且浮動緩沖軸套的長度小于活塞桿的第一段臺階軸段的長度；所述導(dǎo)向套朝 向浮動緩沖軸套一側(cè)的孔端處為內(nèi)錐形倒角結(jié)構(gòu)。
本實(shí)用新型的工作原理如下
本實(shí)用新型的緩沖結(jié)構(gòu)是利用浮動緩沖軸套的外徑與導(dǎo)向套內(nèi)圓的配合 間隙(相當(dāng)于一個(gè)節(jié)流閥)進(jìn)行節(jié)流緩沖。浮動緩沖軸套具有徑向浮動能力， 且前端加工為錐形倒角，所以在進(jìn)入有內(nèi)錐形倒角的導(dǎo)向套孔時(shí)會自動對中， 這樣就能有效補(bǔ)償由于加工誤差引起的活塞、導(dǎo)向套、活塞桿等各零件之間 同軸度、垂直度等形位公差的誤差；同時(shí)因?yàn)樗哂袕较蚋拥墓δ芤步档?了其他零件的加工尺寸精度要求。
另外，浮動緩沖軸套能夠軸向浮動，當(dāng)活塞桿伸出到浮動緩沖軸套帶錐 形倒角部分完全進(jìn)入到導(dǎo)向套內(nèi)時(shí)，活塞與導(dǎo)向套之間形成壓力腔(即緩沖 腔)時(shí)，壓力油頂推浮動緩沖軸套設(shè)置徑向油槽的這一端面，使浮動緩沖軸 套往導(dǎo)向套一側(cè)靠攏，其帶錐形倒角的端面與活塞桿第一段臺階軸段的軸肩 臺階緊貼封油，這樣上述緩沖腔里的油液只能通過緩沖配合副的縫隙(浮動 緩沖軸套外圓與導(dǎo)向套孔徑間的間隙)之間慢慢流向有桿腔油口向外排油， 起到了活塞及活塞桿與導(dǎo)向套在缸頭處的緩沖作用。
當(dāng)有桿腔油口進(jìn)入壓力油時(shí)，壓力油推動浮動緩沖軸套向活塞一側(cè)軸向 移動，并與活塞端面貼合接觸。此時(shí)，壓力油通過緩沖配合副的縫隙，緩慢 向有桿腔進(jìn)油；另外，油液還可迅速從浮動緩沖軸套孔徑與活塞桿第一段臺 階軸段軸徑的間隙進(jìn)入導(dǎo)向套和活塞所形成的有桿腔內(nèi)。由于浮動緩沖軸套 與活塞接觸的那個(gè)端面上開有若干條徑向油槽，所以壓力油就很快從徑向油
5槽通過，充滿整個(gè)有桿腔，推動活塞，使活塞桿做收回運(yùn)動。
本實(shí)用新型的有益效果如下該結(jié)構(gòu)相比現(xiàn)有技術(shù)更為合理，緩沖效果 明顯，不僅能有效解決活塞桿伸出快到終端時(shí)，缸頭的緩沖問題，同時(shí)也使 得在活塞桿縮回時(shí)啟動迅速、平穩(wěn)，有效地解決了現(xiàn)有技術(shù)中液壓缸活塞桿 縮回初始啟動困難的問題。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1的I局部視圖。
圖3是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖
圖4是圖3的II局部視圖。
圖1和圖2中序號為1、活塞，2、缸筒，3、活塞小A的底面，4、活 塞外徑的端面，5、油口 (有桿腔油口)， 6、活塞桿，7、導(dǎo)向套，8、導(dǎo)向套 的端面，9、卡鍵，10、卡鍵套，11、擋圈(軸用彈性擋圈)。
圖3和圖4中序號為12、活塞，13、缸筒，14、活塞的端面，15、浮 動緩沖軸套，16、油口 (有桿腔油口)， 17、導(dǎo)向套，18、活塞桿，19、導(dǎo)向 套的端面，20、螺母套，21、螺釘。
具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型以下將結(jié)合實(shí)施例(附圖)作進(jìn)一步描述，但并不限制本實(shí) 用新型。
如圖3所示，本實(shí)用新型的適用于液壓缸活塞桿端的緩沖結(jié)構(gòu)包括液壓 缸缸筒13、設(shè)置在液壓缸缸筒前端的導(dǎo)向套17、安裝在有桿腔內(nèi)的活塞桿18、 以及固定安裝在活塞桿尾部的活塞12。
所述活塞桿18為從前到后、且軸徑由大變小的四軸徑、三段臺階狀結(jié)構(gòu)， 并依次安裝有浮動緩沖軸套15、活塞12和螺母套20，其中活塞桿公稱直徑 段與導(dǎo)向套配合，浮動緩沖軸套15以徑向、軸向浮動方式安裝在活塞桿的第 一段臺階軸段上，活塞12通過安裝在活塞桿第三段臺階軸段上的螺母套20 被固定安裝在活塞桿的第二段臺階軸段上；所述浮動緩沖軸套的內(nèi)徑大于第
6一段臺階軸段直徑、外徑小于導(dǎo)向套17起緩沖作用處的內(nèi)徑。
所述浮動緩沖軸套15靠近活塞側(cè)的端面開設(shè)有若干個(gè)徑向油槽，靠近活
塞桿第一段臺階軸段的軸肩臺階一側(cè)(朝向?qū)蛱滓粋?cè))的外圓面為錐形倒
角結(jié)構(gòu)，且浮動緩沖軸套15的長度小于活塞桿的第一段臺階軸段的長度；所 述導(dǎo)向套17的端面19處孔端為內(nèi)錐形倒角結(jié)構(gòu)。 本實(shí)用新型的具體工作原理及方式如下
當(dāng)活塞桿18接近完全伸出時(shí)，浮動緩沖軸套15帶錐形倒角部分從導(dǎo)向 套17的帶內(nèi)錐形倒角的端面19這一側(cè)伸入到4)D孔里，因?yàn)楦泳彌_軸套 15具有徑向浮動功能，軸與孔二者之間均是內(nèi)、外錐形倒角結(jié)構(gòu)，所以伸入 過程它們之間會自動對中。
活塞端面14與導(dǎo)向套端面19之間的形成的環(huán)狀空間即為緩沖腔。當(dāng)液 壓缸無桿腔繼續(xù)進(jìn)入壓力油頂推活塞12，活塞12和活塞桿18仍向前運(yùn)動， 使得緩沖腔內(nèi)的油液壓力升高增大。這時(shí)浮動緩沖軸套15帶錐形倒角面向活 塞桿18第一段臺階軸段的軸肩臺階一側(cè)做軸向移動，并與該軸肩臺階的端面 貼合進(jìn)行封油。緩沖腔內(nèi)的油液通過浮動緩沖軸套15軸徑ct)C與導(dǎo)向套17 孔徑4)D的間隙進(jìn)行節(jié)流緩沖，從油口 16向液壓系統(tǒng)輸出。
對于液壓缸來講，活塞桿伸出行程的控制， 一般不會采用完全由液壓缸 活塞行程來進(jìn)行控制，即在圖1中，不會讓活塞桿6完全伸出后，活塞端面3 與導(dǎo)向套端面8貼合；在圖3中，不會讓活塞端面14與導(dǎo)向套端面19貼合。 因?yàn)閷τ谕还S生產(chǎn)、同一規(guī)格的每只液壓缸來講，它們的實(shí)際尺寸并不 完全相同，所以液壓缸活塞行程實(shí)際上也不可能相同。對于多只液壓缸并聯(lián) 工作時(shí)，用液壓缸行程進(jìn)行控制，結(jié)果其中一只液壓缸行程結(jié)束，而另一只 液壓缸還在繼續(xù)運(yùn)動，這就會使機(jī)構(gòu)中的并聯(lián)桿件受到額外的載荷，因此顯 得極不合理。
合理的設(shè)計(jì)應(yīng)在機(jī)構(gòu)里采取機(jī)械限位裝置，讓液壓缸活塞桿端緩沖結(jié)束 時(shí)，以圖l為例的現(xiàn)有結(jié)構(gòu)，活塞端面3與導(dǎo)向套端面8之間的距離L2為緩 沖剛開始時(shí)的L1的1/3 1/4;以圖3為例的實(shí)用新型結(jié)構(gòu)，液壓缸活塞桿端 緩沖結(jié)束時(shí)活塞端面14與導(dǎo)向套端面19之間的距離L4為緩沖剛開始時(shí)的 L3的1/3 1/4。因?yàn)楦變?nèi)距離無法直接觀察，所以通常是讓活塞桿行程留有一定的尺寸，如留10 mm 30 mm來設(shè)計(jì)機(jī)械限位裝置，使液壓缸幾乎同時(shí) 結(jié)束運(yùn)動行程，避免機(jī)構(gòu)中桿件受到額外的載荷。
當(dāng)操縱活塞桿縮回時(shí)，現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的有桿腔油口 5進(jìn)來的壓力油只能通過 緩沖配合副4)A/4)B的縫隙，緩慢進(jìn)入到活塞端面3與導(dǎo)向套端面8之間形 成的有桿腔。只有當(dāng)油壓升高到一定數(shù)值時(shí)，才會頂推活塞端面3，加上從油 口 5來的壓力油頂推活塞端面4的共同作用下，使得活塞桿6產(chǎn)生縮回動作。 因此，從開始操縱活塞桿6縮回，到它真正動作，所需時(shí)間較長，顯得動作滯后。
本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)在有桿腔油口 16進(jìn)來的壓力油作用下，浮動緩沖軸套15 朝活塞端面14 一側(cè)軸向移動。此時(shí)有二條路線向活塞端面14與導(dǎo)向套端面 19之間形成的環(huán)狀有桿腔充油
其一，從緩沖配合副4)C/(i)D的縫隙往有桿腔充油，這條路線進(jìn)油很慢；
其二，由于浮動緩沖軸套內(nèi)孔小E與活塞桿軸徑4)F的間隙相對于緩沖配 合副4)C/cJ)D的縫隙要大得多，因此油液通過此縫隙，再通過浮動緩沖軸套 的若干條徑向油槽可很快充滿有桿腔。
由于有二條路線向液壓缸有桿腔空間迅速輸油，因此也就解決了現(xiàn)有技 術(shù)中液壓缸活塞桿縮回初始啟動困難的問題。
本實(shí)用新型適用于液壓系統(tǒng)中因活塞桿伸出速度過快、活塞桿端需要緩 沖的場合，特別是對缸徑相對較大的液壓液壓缸，為保證它的正常使用，顯 得更加合適。
權(quán)利要求1、一種適用于液壓缸活塞桿端的緩沖結(jié)構(gòu)，它包括液壓缸缸筒(13)、設(shè)置在液壓缸缸筒前端的導(dǎo)向套(17)、安裝在有桿腔內(nèi)的活塞桿(18)、以及固定安裝在活塞桿尾部的活塞(12)，其特征在于所述活塞桿(18)為從前到后、且軸徑由大變小的四軸徑、三段臺階狀結(jié)構(gòu)，并依次安裝有浮動緩沖軸套(15)、活塞(12)和螺母套(20)，其中活塞桿公稱直徑段與導(dǎo)向套配合，浮動緩沖軸套(15)以徑向、軸向浮動方式安裝在活塞桿的第一段臺階軸段上，活塞(12)通過安裝在活塞桿第三段臺階軸段上的螺母套(20)被固定安裝在活塞桿的第二段臺階軸段上；所述浮動緩沖軸套的內(nèi)徑大于第一段臺階軸段直徑、外徑小于導(dǎo)向套(17)起緩沖作用處的內(nèi)徑。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述浮動緩沖軸套(15) 靠近活塞側(cè)的端面開設(shè)有若干個(gè)徑向油槽，靠近活塞桿第一段臺階軸段的軸 肩臺階一側(cè)的外圓面為錐形倒角結(jié)構(gòu)，且浮動緩沖軸套(15)的長度小于活 塞桿的第一段臺階軸段的長度。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的緩沖結(jié)構(gòu)，其特征在于所述導(dǎo)向套(17)朝 向浮動緩沖軸套(15) —側(cè)的端面(19)孔端處為內(nèi)錐形倒角結(jié)構(gòu)。
專利摘要一種適用于液壓缸活塞桿端的緩沖結(jié)構(gòu)，它包括液壓缸缸筒(13)、設(shè)置在液壓缸缸筒前端的導(dǎo)向套(17)、安裝在有桿腔內(nèi)的活塞桿(18)、以及固定安裝在活塞桿尾部的活塞(12)，其特征在于所述活塞桿(18)為從前到后、且軸徑由大變小的四軸徑、三段臺階狀結(jié)構(gòu)，并依次安裝有浮動緩沖軸套(15)、活塞(12)和螺母套(20)，其中活塞桿公稱直徑段與導(dǎo)向套配合，浮動緩沖軸套(15)以徑向、軸向浮動方式安裝在活塞桿的第一段臺階軸段上，活塞(12)通過安裝在活塞桿第三段臺階軸段上的螺母套(20)被固定安裝在活塞桿的第二段臺階軸段上；所述浮動緩沖軸套的內(nèi)徑大于第一段臺階軸段直徑、外徑小于導(dǎo)向套(17)起緩沖作用處的內(nèi)徑。
文檔編號F15B15/00GK201288719SQ20082022097
公開日2009年8月12日 申請日期2008年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月17日
發(fā)明者凱 于, 劉文新, 劉祎娜, 堵利賓, 婁江坤, 尹志紅, 張小永 申請人:鄭州宇通重工有限公司