一種雙端口支撐鎖緊油缸及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種雙端口支撐鎖緊油缸，包括缸筒和固定在缸筒上的上端蓋、下端蓋和導(dǎo)向套，所述上端蓋、下端蓋、導(dǎo)向套和缸筒構(gòu)成一容腔，容腔內(nèi)設(shè)有一活塞桿組件，活塞桿組件上自上而下套設(shè)有一活塞和一鎖緊套，鎖緊套與缸筒過(guò)盈配合，所述缸筒上端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作的上油嘴，缸筒下端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作和解鎖油缸的下油嘴。本發(fā)明還涉及一種雙端口支撐鎖緊油缸控制方法。本發(fā)明一種雙端口支撐鎖緊油缸簡(jiǎn)化了油路，降低了成本，提高了可靠性和有效行程，而且解鎖時(shí)缸筒的工作狀態(tài)較好，不容易發(fā)生磨損、拉溝，從而使應(yīng)用更加方便可靠。
【專利說(shuō)明】一種雙端口支撐鎖緊油缸及其控制方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種雙端口支撐鎖緊油缸及其控制方法。

【背景技術(shù)】
[0002]許多工程應(yīng)用場(chǎng)合需要體積小、推力大且能精密定位的作動(dòng)元件，而具有任意位置鎖緊功能的液壓油缸(液壓缸)是一個(gè)很好的選擇，所以其被廣泛應(yīng)用于汽車、拖車、掛車及其它移動(dòng)載體的支撐及鎖定。
[0003]具有上述功能的液壓油缸按鎖緊原理分為鋼球式自鎖油缸和過(guò)盈式鎖緊油缸。鋼球式自鎖油缸依靠安裝在活塞內(nèi)斜面上的鋼球與缸筒之間的摩擦自鎖使活塞鎖定，這種油缸有兩個(gè)工作油口，不需要專門的解鎖油口，工作方式與普通油缸相同，液壓油路也與普通油缸相同，使用較為方便，但這種油缸缸筒內(nèi)壁容易變形，鎖緊力受到限制，應(yīng)用范圍有限。過(guò)盈式鎖緊油缸依靠活塞與缸筒之間或活塞桿與缸體之間的過(guò)盈配合產(chǎn)生的摩擦力使活塞或活塞桿鎖定，見(jiàn)圖1，這種油缸鎖緊力大，但需要配置三個(gè)油口才能工作，其中一個(gè)油口專門用于解鎖，另外兩個(gè)油口用于動(dòng)作控制，解鎖與動(dòng)作控制相互獨(dú)立。
[0004]過(guò)盈式鎖緊油缸作為支撐油缸時(shí)一般安裝于大型車輛的四周，與液壓源的距離較遠(yuǎn)，因此連接管路較長(zhǎng)，而且支撐點(diǎn)位置需要活動(dòng)，需配置軟管。所以，支撐油缸的三個(gè)油口均需要從液壓源經(jīng)多段硬管和軟管連接到液壓源。連接管路的復(fù)雜使液壓系統(tǒng)連接件增多，漏油故障發(fā)生的節(jié)點(diǎn)增多，系統(tǒng)可靠性降低，而且，由于管路常常安裝于車輛的底部等難以維修的部位，一旦發(fā)生漏油等問(wèn)題難以處理。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]發(fā)明目的:本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種方便可靠的雙端口支撐鎖緊油缸及其控制方法。
[0006]技術(shù)方案:本發(fā)明一種雙端口支撐鎖緊油缸，包括缸筒和固定在缸筒上的上端蓋、下端蓋和導(dǎo)向套，所述上端蓋、下端蓋、導(dǎo)向套和缸筒構(gòu)成一容腔，容腔內(nèi)設(shè)有一活塞桿組件，活塞桿組件上自上而下套設(shè)有一活塞和一鎖緊套，鎖緊套與缸筒過(guò)盈配合，所述缸筒上端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作的上油嘴，缸筒下端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作和解鎖油缸的下油嘴。
[0007]優(yōu)選的，還包括鎖定螺母、密封圈，所述活塞通過(guò)鎖定螺母固連在活塞桿組件上，活塞內(nèi)周和外周分別設(shè)有密封圈并將容腔隔離為有桿腔與無(wú)桿腔；所述鎖緊套外周設(shè)有與有桿腔連通的螺旋槽。
[0008]優(yōu)選的，所述活塞桿組件為上細(xì)下粗的空心階梯狀圓柱體，活塞桿組件中直徑較小的部分套設(shè)活塞，直徑較大的部分構(gòu)成運(yùn)動(dòng)活塞桿。
[0009]優(yōu)選的，所述運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑與缸筒內(nèi)徑滿足關(guān)系π (R2T2) < 0.2Χ π R2，其中R為缸筒內(nèi)徑，r為運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑。
[0010]優(yōu)選的，所述運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑與缸筒內(nèi)徑滿足關(guān)系
[0011]0.1 X 31 R2 < 31 (R2T2) < 0.2X Ji R2,其中R為缸筒內(nèi)徑，r為運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑。
[0012]本發(fā)明還公開(kāi)了一種雙端口支撐鎖緊油缸控制方法，包括上述雙端口支撐鎖緊油缸和與所述容腔連通的液壓系統(tǒng)，在所述雙端口支撐鎖緊油缸需要解鎖時(shí)，所述液壓系統(tǒng)的高壓油從下油嘴進(jìn)入容腔，高壓油將缸筒與鎖緊套的過(guò)盈配合部分以及缸筒的下部漲開(kāi)。
[0013]優(yōu)選的，所述雙端口支撐鎖緊油缸的運(yùn)動(dòng)由兩路油源控制。
[0014]優(yōu)選的，所述液壓系統(tǒng)包括高壓油泵和低壓油泵，所述高壓油泵在第一二位電磁換向閥和第一溢流閥的控制下提供高壓油并注入下油嘴以實(shí)現(xiàn)雙端口支撐鎖緊油缸的解鎖；所述低壓油泵在第二二位電磁換向閥和第二溢流閥的控制下提供低壓油并注入上油嘴，所述雙端口支撐鎖緊油缸在三位電磁換向閥處于左位時(shí)伸出，在三位電磁換向閥處于右位時(shí)收回，并由節(jié)流閥調(diào)節(jié)收回速度，在三位電磁換向閥處于中位時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。
[0015]有益效果:本發(fā)明雙端口支撐鎖緊油缸將舊有解鎖油口的功能融合在運(yùn)動(dòng)控制油口中，從而只需要兩個(gè)油嘴，簡(jiǎn)化了油路，降低了成本，提高了可靠性；同時(shí)因?yàn)榻怄i高壓油從下油嘴進(jìn)入有桿腔，故而只需要一個(gè)上活塞，大大簡(jiǎn)化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加了有效行程。本發(fā)明雙端口支撐鎖緊油缸在解鎖時(shí)，不僅將缸筒與鎖緊套過(guò)盈配合部分漲開(kāi)，而且將缸筒的有桿腔部分也漲開(kāi)，使得解鎖時(shí)缸筒的工作狀態(tài)更好，不容易發(fā)生摩損、拉溝，應(yīng)用更加方便可靠。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為現(xiàn)有鎖緊油缸示意圖，c為解鎖油口 ；
[0017]圖2為本發(fā)明雙端口支撐鎖緊油缸示意圖；
[0018]圖3為本發(fā)明油缸控制原理圖；
[0019]圖4為油缸伸出時(shí)缸筒漲開(kāi)對(duì)比示意圖，dl為現(xiàn)有油缸伸出時(shí)缸筒的漲開(kāi)狀況，d2為本發(fā)明油缸伸出時(shí)缸筒的漲開(kāi)狀況。

【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。
[0021]見(jiàn)圖2，一種雙端口支撐鎖緊油缸，包括壓板1、卡鍵2、缸筒3、上端蓋4、上油嘴5、鎖定螺母6、活塞7、鎖緊套8、活塞桿組件9、下油嘴10、導(dǎo)向套11、法蘭12、下端蓋13、球頭14 ;所述上端蓋4、下端蓋13、導(dǎo)向套11和缸筒3構(gòu)成一容腔,容腔內(nèi)設(shè)有一活塞桿組件9,活塞桿組件9上自上而下套設(shè)有一活塞7和一鎖緊套8，鎖緊套8與缸筒3過(guò)盈配合，保證油缸的可靠鎖緊，所述缸筒3上端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作的上油嘴5，缸筒3下端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作和解鎖油缸的下油嘴10。
[0022]所述活塞7通過(guò)鎖定螺母6固連在活塞桿組件9上，活塞7內(nèi)周和外周分別設(shè)有密封圈并將容腔隔離為有桿腔a與無(wú)桿腔；所述鎖緊套8外周設(shè)有與有桿腔a連通的螺旋槽b。
[0023]所述活塞桿組件9為上細(xì)下粗的空心階梯狀圓柱體，活塞桿組件9中直徑較小的部分套設(shè)活塞7，直徑較大的部分構(gòu)成運(yùn)動(dòng)活塞桿。
[0024]所述運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑與缸筒3內(nèi)徑滿足關(guān)系0.1 X π R2 < π (R2-r2) < 0.2 X π R2，其中R為缸筒3內(nèi)徑，r為運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑。
[0025]所述上端蓋4作為油缸收回時(shí)的止檔，通過(guò)卡鍵2與缸筒3固連，用壓板I將上端蓋4固定；所述導(dǎo)向套11，作為活塞桿運(yùn)動(dòng)時(shí)的導(dǎo)向，其內(nèi)圈安裝有密封圈，將有桿腔a密封，導(dǎo)向套11通過(guò)下端蓋13壓緊固定，作為油缸伸出時(shí)的止檔，下端蓋13內(nèi)圈安裝有防塵圈；所述球頭14，可用于安裝支撐底盤，使油缸在支撐負(fù)載的同時(shí)，有一定的角度調(diào)整，以適應(yīng)不平整的支撐面。
[0026]所述雙端口支撐鎖緊油缸的參數(shù)實(shí)施:
[0027](I)活塞桿直徑r應(yīng)足夠大，以便解鎖油壓產(chǎn)生的背壓不影響油缸的伸出，為了保證解鎖油壓對(duì)油缸的伸出不產(chǎn)生大的背壓，有桿腔a的有效面積Sh= π (R2T2)應(yīng)足夠小，設(shè)解鎖油壓為ρΗ，則產(chǎn)生的伸出背壓為(SH/SjpH，其中無(wú)桿腔的面積為&= JiR2，因此應(yīng)保證π (R2T2) < β X JiR2，其中β為有桿腔a面積占無(wú)桿腔面積的百分比，β越小則背壓越小，一般可取β = 10%?20%為宜,并不是β越小越好，β過(guò)小,則鎖緊套8和導(dǎo)向套11在油缸運(yùn)動(dòng)到末端時(shí)的擠壓應(yīng)力過(guò)大，導(dǎo)致鎖緊套8或?qū)蛱?1變形破壞缸筒3的精密內(nèi)圓，因此，r的選取滿足下列條件，r >，Ir < yR2 — nelFt /πσΑ，其中，F(xiàn)t為油缸的最大推力，σ 為鎖緊套8或?qū)蛱?1材料的彈性極限的較小值，nel為鎖緊套8或?qū)蛱?1彈性變形安全系數(shù)，一般可取nel = 2?4 ;
[0028](2)缸筒3壁厚δ，缸筒3壁厚的設(shè)計(jì)十分重要，它與過(guò)盈配合的過(guò)盈量有直接關(guān)系，根據(jù)彈性力學(xué)理論，過(guò)盈量ε與壁厚的關(guān)系如下，
[0029]ε = r^., ((I — m)R2 +(1 + M){R + 的2)，
E(XR + 0Y - R^)
[0030]其中，E為缸筒3材料的彈性模量，μ為缸筒3材料的泊松比，由上述關(guān)系可以得到如下簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)公式^ = ，同時(shí)，缸筒3壁厚的設(shè)計(jì)還需滿足如下應(yīng)力條件，

Es
[0031]<，，其中，為缸筒3材料的彈性極限，ne2為缸筒3彈性變形安全系數(shù)，一般可取ne2 = 2?4 ;
[0032](3)鎖緊套8長(zhǎng)度L，鎖緊套8的長(zhǎng)度根據(jù)鎖緊力的大小確定，設(shè)所需的鎖緊力為Fs，則L = nsFs/2 π RLpHf，其中f為缸筒3與鎖緊套8的摩擦系數(shù)，ns為鎖緊安全系數(shù)，可根據(jù)工作實(shí)際情況確定。
[0033]基于上述雙端口支撐鎖緊油缸，本發(fā)明還提供了一種雙端口支撐鎖緊油缸的控制方法:包括上述雙端口支撐鎖緊油缸和與所述容腔連通的液壓系統(tǒng)，在所述雙端口支撐鎖緊油缸需要解鎖時(shí)，所述液壓系統(tǒng)的高壓油從下油嘴10進(jìn)入容腔，高壓油將缸筒3與鎖緊套8的過(guò)盈配合部分以及缸筒3的下部漲開(kāi)。
[0034]見(jiàn)圖3，其中，所述液壓系統(tǒng)包括高壓油泵16和低壓油泵17，油缸的運(yùn)動(dòng)由兩路油源控制，高壓油泵16在第一二位電磁換向閥15和第一溢流閥18的控制下提供恒定壓力的高壓油或卸荷，當(dāng)?shù)谝欢浑姶艙Q向閥15在左位時(shí)，高壓油卸荷，油缸處于鎖緊狀態(tài)；當(dāng)?shù)谝欢浑姶艙Q向閥15在右位時(shí)，高壓油注入下油嘴10，進(jìn)入油缸的有桿腔a，再?gòu)逆i緊套8的下端面外圓進(jìn)入螺旋槽b，由于活塞7的內(nèi)外園均配置有密封圈，因此油缸的有桿腔a和螺旋槽b構(gòu)成密封空間，解鎖高壓油將缸筒3與鎖緊套8的過(guò)盈配合部分以及缸筒3的下面部分漲開(kāi)，從而實(shí)現(xiàn)解鎖；低壓油泵17在第二二位電磁換向閥19和第二溢流閥20的控制下提供低壓油并注入上油嘴5，當(dāng)三位電磁換向閥22在左位時(shí)，油缸伸出，當(dāng)三位電磁換向閥22在右位時(shí)，油缸收回，此時(shí)由節(jié)流閥21調(diào)節(jié)收回速度，當(dāng)三位電磁換向閥22在中位時(shí)，油缸停止運(yùn)動(dòng)。
[0035]本發(fā)明雙端口支撐鎖緊油缸將舊有解鎖油口 c的功能融合在運(yùn)動(dòng)控制油口中，從而只需要兩個(gè)油嘴，簡(jiǎn)化了油路，降低了成本，提高了可靠性；同時(shí)因?yàn)榻怄i高壓油從下油嘴進(jìn)入有桿腔，故而只需要一個(gè)上活塞，大大簡(jiǎn)化了內(nèi)部結(jié)構(gòu)，增加了有效行程。
[0036]見(jiàn)圖4，本發(fā)明雙端口支撐鎖緊油缸在解鎖時(shí)，不僅將缸筒與鎖緊套過(guò)盈配合部分漲開(kāi)，而且將缸筒的有桿腔部分也漲開(kāi)，使得解鎖時(shí)缸筒的工作狀態(tài)更好，不容易發(fā)生摩損、拉溝，應(yīng)用更加方便可靠。
【權(quán)利要求】
1.一種雙端口支撐鎖緊油缸，包括缸筒(3)和固定在缸筒(3)上的上端蓋(4)、下端蓋(13)和導(dǎo)向套(11)，所述上端蓋(4)、下端蓋(13)、導(dǎo)向套(11)和缸筒(3)構(gòu)成一容腔，容腔內(nèi)設(shè)有一活塞桿組件(9)，活塞桿組件(9)上自上而下套設(shè)有一活塞(7)和一鎖緊套(8)，鎖緊套(8)與缸筒(3)過(guò)盈配合，其特征在于:所述缸筒(3)上端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作的上油嘴(5)，缸筒(3)下端設(shè)有一控制油缸動(dòng)作和解鎖油缸的下油嘴(10)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙端口支撐鎖緊油缸，其特征在于:還包括鎖定螺母￠)、密封圈，所述活塞(7)通過(guò)鎖定螺母￠)固連在活塞桿組件(9)上，活塞(7)內(nèi)周和外周分別設(shè)有密封圈并將容腔隔離為有桿腔(a)與無(wú)桿腔；所述鎖緊套(8)外周設(shè)有與有桿腔(a)連通的螺旋槽(b)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙端口支撐鎖緊油缸，其特征在于:所述活塞桿組件(9)為上細(xì)下粗的空心階梯狀圓柱體，活塞桿組件(9)中直徑較小的部分套設(shè)活塞(7)，直徑較大的部分構(gòu)成運(yùn)動(dòng)活塞桿。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙端口支撐鎖緊油缸，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑與缸筒⑶內(nèi)徑滿足關(guān)系π (R2_r2) < 0.2X π R2,其中R為缸筒(3)內(nèi)徑，r為運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的雙端口支撐鎖緊油缸，其特征在于:所述運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑與缸筒⑶內(nèi)徑滿足關(guān)系0.1X π R2 < Ji (R2-r2) < 0.2X π R2，其中R為缸筒⑶內(nèi)徑，r為運(yùn)動(dòng)活塞桿外徑。
6.一種雙端口支撐鎖緊油缸控制方法，包括權(quán)利要求1至5任一項(xiàng)所述的雙端口支撐鎖緊油缸和與所述容腔連通的液壓系統(tǒng)，其特征在于:在所述雙端口支撐鎖緊油缸需要解鎖時(shí)，所述液壓系統(tǒng)的高壓油從下油嘴(10)進(jìn)入容腔，高壓油將缸筒(3)與鎖緊套8的過(guò)盈配合部分以及缸筒(3)的下部漲開(kāi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的雙端口支撐鎖緊油缸控制方法，其特征在于:所述雙端口支撐鎖緊油缸的運(yùn)動(dòng)由兩路油源控制。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7任一項(xiàng)所述的雙端口支撐鎖緊油缸控制方法，所述液壓系統(tǒng)包括高壓油泵(16)和低壓油泵(17)，其特征在于:所述高壓油泵(16)在第一二位電磁換向閥(15)和第一溢流閥(18)的控制下提供高壓油并注入下油嘴(10)以實(shí)現(xiàn)雙端口支撐鎖緊油缸的解鎖；所述低壓油泵(17)在第二二位電磁換向閥(19)和第二溢流閥(20)的控制下提供低壓油并注入上油嘴(5)，所述雙端口支撐鎖緊油缸在三位電磁換向閥(22)處于左位時(shí)伸出，在三位電磁換向閥(22)處于右位時(shí)收回，并由節(jié)流閥(21)調(diào)節(jié)收回速度，在三位電磁換向閥(22)處于中位時(shí)停止運(yùn)動(dòng)。
【文檔編號(hào)】F15B11/08GK104214165SQ201410172859
【公開(kāi)日】2014年12月17日 申請(qǐng)日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】倪江生, 黃捷, 王勛爵, 金偉明, 陳誠(chéng), 周波 申請(qǐng)人:東南大學(xué)