卧式挤压机柱塞缸及其柱塞导滑系统的制作方法

本发明总体来说涉及一种压力加工成型设备，尤其涉及一种卧式挤压机，具体涉及卧式挤压机柱塞缸及其柱塞导滑系统。

背景技术：

挤压机按作用类型可以分为连续挤出型和非连续挤出型；按照机头料流方向和螺杆中心线的夹角，可以分为斜角机头和直角机头；还可以分为柱塞式和螺杆式。其中柱塞式挤压机是很重要的一种类型，在需要很大的挤压力成型的工况下，具有很好地应用，例如挤出铝合金、镁合金等大型管材和型材。

卧式挤压机柱塞缸通常包括挤压柱塞缸103、柱塞101以及两者之间的导套，导套用于对柱塞进行定位和支撑，在柱塞运动时起到定位和导滑作用，在以导套为核心构成的柱塞导滑系统中，为满足柱塞定位作用，柱塞和导套的间隙和导套长度比需按照柱塞水平运动的要求设计；为满足支撑柱塞的要求，导套承压面上的比压要小于6kg/cm²；为满足导滑的要求，结构上要设计合理的泄压槽。

现有的挤压装置尤其是中小型的挤出机中的导套通常为同心导套202，如附图3所示。若将这种同心导套202应用于大型(超大型)柱塞式挤压机，由于挤压柱塞缸103、柱塞101以及同心导套202三者之间分别采用间隙配合或者过度配合，因此在将该挤压机组装完成后，柱塞101将会在重力作用下紧贴在同心导套202的下侧面上，而使柱塞101的上侧面与同心导套202之间形成间隙，从而造成柱塞101与同心导套202之间以及同心导套202与挤压柱塞缸103之间的间隙分布不均，如图4所示，即造成挤压柱塞缸103底部的密封件受力较大，在挤压机柱塞长期运行后会造成密封件过度磨损而使其寿命下降，更严重的甚至会造成挤压柱塞缸103泄漏。

在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本发明的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本发明的一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统，以使挤压柱塞缸与柱塞之间的间隙均匀，密封形成合理的动态油膜厚度，从而提高密封件及挤压柱塞缸的使用寿命。

本发明的另一个主要目的在于克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种卧式挤压机柱塞缸，通过提高密封件的使用寿命来提高卧式挤压机柱塞缸的使用寿命。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的一个方面，提供了一种卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统，其包括挤压柱塞缸、柱塞、偏心导套、密封件以及压盖，柱塞缸呈筒形，柱塞缸具有中心轴线；柱塞设置于柱塞缸的内部空腔中，柱塞与挤压柱塞缸同心设置，沿中心轴线方向柱塞相对挤压柱塞缸运动；所述偏心导套设置于所述挤压柱塞缸和所述柱塞之间，所述偏心导套的导套壁包括第一侧壁部和第二侧壁部，所述第一侧壁部具有第一厚度，所述第二侧壁部具有第二厚度，所述第一厚度大于所述第二厚度，所述第一侧壁部设置于所述第二侧壁部的下方；所述偏心导套的内腔的中心轴线、所述柱塞的中心轴线以及所述挤压柱塞缸的中心轴线三者重合，所述柱塞的外径与所述偏心导套的内径匹配，所述偏心导套的外径与所述挤压柱塞缸匹配；所述密封件套设于所述柱塞的外周，且容置于所述挤压柱塞缸的内腔中；所述压盖压紧于所述挤压柱塞缸的端部，所述压盖的外径大于所述挤压柱塞缸的内径，所述密封件设置于所述压盖和所述偏心导套之间，以将所述密封件压紧于所述偏心导套的端部。

根据本发明的一实施方式，其中所述偏心导套的外周面和内壁面的截面均为圆形，在同一截面上的所述外周面的截面圆圆心与所述内壁面的截面圆圆心之间相距一间隔。

根据本发明的一实施方式，其中所述偏心导套的内表面上设置有泄压槽，所述泄压槽设置于所述第一侧壁部。

根据本发明的一实施方式，其中所述泄压槽为直槽式泄压槽，所述泄压槽包括多个设置于所述偏心导套的内壁面的弧形槽以及用于连通相邻的所述弧形槽的轴向槽，所述轴向槽的延伸方向与所述偏心导套的中心轴线方向平行。

根据本发明的一实施方式，其中所述卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统还包括驱动装置，所述驱动装置固连于所述柱塞以驱动柱塞运动。

根据本发明的一实施方式，其中所述柱塞具有伸出于所述挤压柱塞缸外部的伸出端，所述伸出端设置有连接件，用于连接所述驱动装置和所述柱塞。

根据本发明的一实施方式，其中所述柱塞的偏心量为δ，所述密封件与所述偏心导套间的间隙为δ2，由于加工制造及安装引起的所述偏心导套的偏心量为δ1，其中δ＝δ1+δ2。

根据本发明的一实施方式，其中所述挤压柱塞缸的内径尺寸为其中上偏差为+a，下偏差为+b；柱塞的外径尺寸为其中上偏差为-c，下偏差为-d；所述偏心导套的外径与所述挤压柱塞缸内径配合，偏心导套的外径尺寸为其中上偏差为+e，下偏差为-f；所述偏心导套内径与所述柱塞外径配合，所述偏心导套内径尺寸为其中上偏差为+g，下偏差为+h；

所述偏心导套外径与所述挤压柱塞缸内径配合时，由于加工制造产生的最大累积公差为n：

n＝+a-(-d)；

所述偏心导套内径与所述柱塞外径配合时，由于加工制造产生的最大累积公差为m：

m＝+g-(-f)；

所述柱塞、所述偏心导套和所述挤压柱塞缸的累积误差为s：

s＝m+n；

由于加工制造及安装引起的所述偏心导套的偏心量为：

δ1＝s/2。

根据本发明的一实施方式，其中沿中心轴线方向所述偏心导套的的尺寸为所述挤压柱塞缸的尺寸的1/4至1/3。

根据本发明的另一方面，提供一种卧式挤压机柱塞缸，其中所述卧式挤压机柱塞缸包括本发明提供的卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统。

由上述技术方案可知，本发明的卧式挤压机柱塞缸及其柱塞导滑系统的优点和积极效果在于：本发明的卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统包括设置于挤压柱塞缸和柱塞之间的偏心导套，并且该偏心导套的第一侧壁部的厚度大于第二侧壁部的厚度，通过将第一侧壁部设置于第二侧壁部的下方，可以使卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统组装完成后，通过偏心导套的偏心来补偿由于重力作用而导致的柱塞与挤压柱塞缸不同心的问题，从而可以使柱塞缸与柱塞同心设置；调整密封件与缸体的间隙，便于密封形成合适的油膜厚度。

附图说明

通过结合附图考虑以下对本发明的优选实施例的详细说明，本发明的各种目标、特征和优点将变得更加显而易见。附图仅为本发明的示范性图解，并非一定是按比例绘制。在附图中，同样的附图标记始终表示相同或类似的部件。其中：

图1是根据一示例性实施方式示出的一种挤压装置的结构图。

图2是图1中的挤压装置的纵向剖视图。

图3为理想工况柱塞、同心套筒以及挤压柱塞缸的相对位置示意图。

图4为实际工况柱塞、同心套筒以及挤压柱塞缸的相对位置示意图。

图5为图1中的柱塞、挤压柱塞缸以及偏心导套的横截面剖视图。

图6为图5中的偏心导套的结构图。

图7为图5中的偏心导套的剖视图。

图8为图7中圈中部分的泄压槽的局部放大图。

其中，附图标记说明如下：

101、柱塞；202、同心导套；

103、挤压柱塞缸；404、泄压槽；

105、偏心导套；106、压盖；

401、弧形槽；402、轴向槽。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

图1是根据一示例性实施方式示出的一种卧式挤压机柱塞的导滑系统安装图。图2是图1中的卧式挤压机柱塞缸的纵向剖视图。图5为图1中的柱塞101、挤压柱塞缸103以及偏心导套105的横截面剖视图。

参照图1、图2以及图5，本发明一种具体实施方式，卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统可以包括挤压柱塞缸103、柱塞101以及偏心导套105。挤压柱塞缸103可以呈筒形，例如但不限于方筒形、椭圆筒形等，本发明的一种具体实施方式，挤压柱塞缸103可以为圆筒形，该挤压柱塞缸3可以具有中心轴线。柱塞101可以设置于挤压柱塞缸103的内部空腔中，柱塞101与挤压柱塞缸103可以同心设置，沿中心轴线方向柱塞101可以相对挤压柱塞缸103运动。偏心导套105可以设置于挤压柱塞缸103和柱塞101之间，以用于支撑和定位柱塞101。根据本发明一具体实施方式，其中偏心导套105的内腔的中心轴线、柱塞101的中心轴线以及挤压柱塞缸103的中心轴线三者重合，柱塞101的外径可以与偏心导套105的内径匹配，偏心导套105的外径可以与挤压柱塞缸103匹配。密封件(未示出)可以设置于挤压柱塞缸的内部空腔中，例如但不限于可以套设于柱塞101的外周上。该密封件可以通过压盖106挤压于所述偏心导套105的端部，为柱塞101相对挤压柱塞缸103运动提供密封及形成润滑油膜。根据本发明的一具体实施方式，其中该密封件可以为密封圈，但不以此为限。

参照图6，本发明的一具体实施方式，偏心导套105的导套壁可以包括第一侧壁部和第二侧壁部，第一侧壁部具有第一厚度，第二侧壁部具有第二厚度，第一厚度可以大于第二厚度，第一侧壁部可以设置于第二侧壁部的下方。

本发明的设计原理具体描述如下，偏心导套105在组装的过程中可以旋转调整，以使使导套壁较厚的一侧位于柱塞101的下方，由于偏心导套105、挤压柱塞缸103以及柱塞101之间分别为间隙配合，因此在组装完成后，由于重力作用，柱塞101紧贴该导套壁较厚的一侧，也就是柱塞101将由具有较大厚度的第一侧壁部支撑，从而可以使柱塞101与挤压柱塞缸103形成为同心设置，也就均衡了柱塞101与挤压柱塞缸103之间的间隙，完成了对柱塞101与偏心导套105、偏心导套105与挤压柱塞缸103之间的密封间隙的调整补偿，避免了密封件局部过度磨损而降低寿命的情况，降低了维修成本。

偏心导套105的设计目的在于从机械结构上调整由于柱塞101自重造成的加工累积公差过大，严重磨损密封件，甚至导致缸体泄露问题，以克服上述缺陷。设计偏心导套105时要充分考虑挤压柱塞缸103、偏心导套105以及柱塞101三者之间的装配关系。

本发明一具体实施方式，偏心导套105的偏心量可以有如下计算方法：

挤压柱塞缸103的内径尺寸可以为(上偏差为+a，下偏差为+b)；

柱塞101的外径尺寸可以为(上偏差为-c，下偏差为-d)；

偏心导套105的外径与挤压柱塞缸103内径配合，偏心导套105的外径尺寸可以为(上偏差为+e，下偏差为-f)；

偏心导套105内径可以与柱塞101外径配合，偏心导套105内径尺寸可以为(上偏差为+g，下偏差为+h)；

由此，偏心导套105外径与挤压柱塞缸103内径配合时，由于加工制造产生的最大累积公差可以为：

n＝+a-(-d)；

偏心导套105内径与柱塞101外径配合时，由于加工制造产生的最大累积公差可以为：

m＝+g-(-f)；

由于卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统的结构特点，在重力作用下，柱塞101、偏心导套105和挤压柱塞缸103的累积误差最大可以达到：

s＝m+n；

由于加工制造及安装引起的偏心导套105的偏心量可以为：

δ1＝s/2；

进一步考虑柱塞101在运动过程中是液体润滑，柱塞101与偏心导套105的摩擦力和液体的粘度大小成正比，即在柱塞101前进的方向由于动压的作用，柱塞101和偏心导套105已经隔离开，柱塞101和偏心导套105的摩擦已经由两种材料的摩擦变成液体的摩擦，在这种情况下摩擦系数非常小，磨损也非常小。动压的产生源于液压楔的作用，柱塞101和偏心导套105之间的液压楔源于挤压柱塞缸的密封，由于卧式挤压机柱塞重力作用，偏心导套105下部的动压大于上部的动压，上下部的动压差只要大于一定值，柱塞101和偏心导套105运动便可隔离开。为达到柱塞101密封的最佳效果，即柱塞101伸出时，表面带有一层薄的油膜，既是液体产生的动压力和密封的预压力接近，缩回时由于液体摩擦，使密封腔产生负压将油膜带回，通过物理样机试验的方法选取形成最佳油膜厚度的密封与偏心导套105间的间隙δ2。

本发明的挤压机的柱塞导滑系统偏心导套105的偏心量可以为：

δ＝δ1+δ2

本发明一种具体实施方式，柱塞式挤压机主缸使用偏心导套为例进行说明，该挤压柱塞缸103内径尺寸可以为(上偏差为+0.18，下偏差为+0.05)，柱塞101例如但不限于可以为主柱塞，该主柱塞的外径尺寸可以为(上偏差为-0.13，下偏差为-0.305)，偏心导套105的外径尺寸可以为(上偏差为+0.087，下偏差为-0.087)，偏心导套105表面可以与主柱塞外径表面配合，偏心导套105的外径尺寸可以为(上偏差为+0.25，下偏差为+0.05)，计算可得

δ1＝0.41

根据物理样机试验确定形成最佳油膜厚度的密封与导套间的间隙

δ2＝0.07

即本实施方式的挤压机的导滑系统偏心导套105的偏心量

δ＝δ1+δ2＝0.48

参照图1、图2以及图5，根据本发明的一个方面，提供了一种卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统，挤压柱塞缸103和柱塞101可以间隔设置，并且使偏心导套105设置于挤压柱塞缸103和柱塞101之间。可以理解的是，偏心导套105的内部空腔的中心与外表面的中心之间的偏移量，可以根据实际工况中的诸多因素确定，例如但不限于柱塞101的重量以及偏心导套105的材质等因素，只要组装完成后柱塞101与挤压柱塞缸103同心，都在本发明的保护范围内。

如图7和图8所示，根据本发明的一实施方式，其中偏心导套105的内表面上可以设置有泄压槽404。本发明的一实施方式，其中泄压槽404可以为直槽式泄压槽。根据本发明的一具体实施方式，其中该泄压槽404可以设置于第一侧壁部和/或第二侧壁部。根据本发明的一具体实施方式，其中泄压槽404可以包括多个设置于偏心导套105的内壁面的弧形槽401以及用于连通相邻的弧形槽401的轴向槽402，轴向槽402的延伸方向与偏心导套105的中心轴线方向平行。根据本发明的一具体实施方式，其中弧形槽401为圆弧形槽的一部分，例如但不限于半圆弧形槽，但不以此为限，可以为1/3圆弧形槽，或者为2/3圆弧形槽，都在本发明的保护范围内。在使用过程中，由于重力作用第一侧壁部的压力降大于第二侧壁部的压力，此时润滑油可以通过泄压槽404由下方挤压到上方，从而使动压值控制在一定的范围内，还有一部分润滑油可以在第一侧壁部的相邻的弧形槽之间流动，以平衡各个部分的压力。根据本发明的一具体实施方式，其中第一侧壁部的泄压槽404可以与第二侧壁部的泄压槽404彼此不连通。

由于柱塞101在前进过程中动压的产生，不可避免的对密封圈产生影响，为了既利用动压，而又不损害密封圈，所以在偏心导套105上可以加工有泄压槽404，以使动压值控制在一定的范围内。

本发明的一实施方式，其中卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统还包括驱动装置，驱动装置固连于柱塞101以驱动柱塞101运动。可以理解的是，该驱动装置可以为液压缸、螺旋套筒调节结构，但不以此为限，都在本发明的保护范围内。

本发明的一实施方式，其中卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统还包括连接件，连接件可以设置于柱塞101的伸出端，以通过该连接件使柱塞101与驱动装置连接，以将驱动装置上的动力传输给柱塞101。例如但不限于该连接件可以为杆件，杆件的延伸方向可以与中心轴线的延伸方向相同。根据实际工况需要，该杆件可以具有多种截面形状，例如但不限于圆形、椭圆形、菱形、正多边形、矩形等，都在本发明的保护范围内。本发明的另一具体实施方式，例如但不限于该连接件可以为法兰盘，该法兰盘可以设置于柱塞101的伸出端，通过该法兰盘可以使柱塞101与驱动装置连接。

本发明的一实施方式，其中沿中心轴线方向偏心导套105的尺寸为挤压柱塞缸103的尺寸的1/4至1/3。

本发明的另一方面，还提供一种卧式挤压机柱塞缸，其中卧式挤压机柱塞缸包括本发明提供的卧式挤压机柱塞缸的柱塞导滑系统。

本发明所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施方式中。在上面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本发明的实施方式的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本发明的技术方案而没有所述特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组件、材料等。在其它情况下，不详细示出或描述公知结构、材料或者操作以避免模糊本发明的各方面。