专利名称：一种液压油缸及液压缓冲系统、挖掘机和混凝土泵车的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及液压技术领域，尤其是涉及一种液压油缸。本实用新型同时提供 用于上述液压油缸的相关装置，以及使用该液压油缸的液压缓冲系统，使用该液压油缸的 挖掘机、混凝土泵车。
背景技术：
液压油缸是工程机械中广泛使用的部件，在其工作过程中，活塞需要不断往复运 动。当活塞杆伸出到极限位置时，活塞端面会对端盖产生很大的冲击，有可能造成液压油缸 的损坏。为此，需要在该部位设置缓冲装置，避免上述冲击作用对液压油缸的损坏。现有的缓冲装置根据液压油缸应用场合和尺寸的不同，存在很大的区别。小型油 缸可以直接采用压簧作为缓冲装置，但是，对于大缸径、大行程的液压油缸，若采用压簧作 为缓冲装置，将很难获得弹性足够的弹簧，并且由于其压力很大，弹簧很快就会由于反复压 缩而损坏。因此，对于大缸径、大行程的液压油缸，通常采用图1所示的液压缓冲机构。请参看图1，该图示出，所述缓冲装置包括在活塞杆附加段开设的中间环槽上安装 的小缓冲环06以及套在活塞杆附加段的小缓冲套04 ；对应小缓冲套04，在油缸的无杆腔端 盖01的盖口部位，设置内径和所述小缓冲套04的外径相配合的缓冲内孔07。当所述活塞 杆缩回时，所述小缓冲套04首先插入所述缓冲内孔07中，使缸筒02内无杆腔的回油油路 被堵塞，与此同时，小缓冲套04和缓冲内孔07之间的间隙形成节流油道；这样，活塞05能 够继续向缩回方向运动，同时受到节流油道阻尼作用，其运动速度下降。并且，活塞05离活 塞杆03缩回终点位置越近，小缓冲套04和缓冲内孔07之间的节流油道越长，节流油道的 阻尼越大，活塞05的运动越慢，直到最终平稳的到达活塞杆03缩回运动终点位置。上述缓冲机构目前广泛应用在大缸径、大行程的液压油缸中，为液压油缸提供较 好的缓冲保。但是，上述缓冲机构也存在明显的缺陷。首先，在上述大缸径、大行程液压油缸中， 液压油缸往往工作在大载荷、高频率的工作条件下。例如，挖掘机的挖掘臂驱动等场合使用 的驱动油缸。此时，上述缓冲机构中的大缓冲套04需要以高速反复插入所述缓冲内孔07， 而两者之间的配合间隙本来就非常小，而活塞杆03很重，在重力的作用下其容易向一侧倾 斜；因此，上述场合使用的液压油缸很容易出现缓冲套04无法插入缓冲内孔07中的缓冲机 构故障，造成整个液压油缸不能正常使用。上述缓冲机构的另一个关键问题在于，大缓冲套04的外径尺寸必须和所述缓冲 内孔07的内径精确配合，否则就无法实现缓冲作用；这就造成该缓冲机构的制造精度要求 极高，一般厂家的制造水平难以达到。由于上述制造精度的过高要求，致使大行程、大缸径 的液压油缸成为挖掘机等工程机械生产的瓶颈问题，严重限制了处于下游环节的各个厂商 的生产能力。
实用新型内容本实用新型提供一种液压油缸，该液压油缸的缓冲机构能够在大载荷、高频率的工况下可靠的实现缓冲效果，具有更长的使用寿命。并且该液压油缸的制造精度要求低，便 于组织生产。该液压油缸特别适用于大缸径、长行程液压油缸的制造。本实用新型同时提供上述液压油缸相关的装置，包括其使用的活塞杆、有杆腔端 盖和缓冲套。本实用新型同时提供一种使用上述液压油缸的液压缓冲系统。本实用新型同时提供一种使用上述液压油缸的挖掘机。本实用新型同时提供一种使用上述液压油缸的混凝土泵车。本实用新型提供一种液压油缸，该液压油缸在位于无杆腔的活塞杆附加段，套有 能够沿所述活塞杆附加段轴向滑动的缓冲套；该缓冲套朝向缸筒筒底的端面称为缓冲套第 一端面；在无杆腔过油孔和活塞杆缩回运动的活塞无杆腔端面的终点位置之间的油缸腔体 内，设有能够阻挡缓冲套并且能够与所述缓冲套第一端面贴合形成密封面的无杆腔密闭 端面；还设置有至少一个节流油道，在活塞杆缩回运动过程中，从缓冲套第一端面与所述无 杆腔密闭端面贴合、所述密封面形成开始，到活塞杆回退到所述缩回运动终点位置时，在所 述密封面靠活塞一侧的液压油能够通过该节流油道流向无杆腔过油孔。优选地，所述节流油道沿轴向直线设置在活塞杆和缓冲套之间。优选地，所述节流油道靠近活塞的一端称为第一端，靠近无杆腔过油孔的一端称 为第二端，节流油道的横截面积从所述第一端向第二端逐渐增大。优选地，当所述活塞杆缩回至终点位置时，所述缓冲套离其朝活塞方向滑动的终 点有一定间距。优选地，当所述缓冲套第一端面与所述无杆腔密闭端面接触形成密封面时，密封 面靠近活塞一侧的液压油对所述缓冲套的轴向作用面积大于靠近无杆腔过油孔一侧的液 压油对所述缓冲套的轴向作用面积。优选地，所述无杆腔中安装的具有压弹性的弹性元件将所述缓冲套顶在活塞杆附 加段末端的止肩部上。优选地，所述活塞杆附加段末端的止肩部采用包括两个半圆键的卡键结构。优选地，在所述活塞杆的缩回运动终点位置，设置有允许所述缓冲套通过、但能够 将活塞阻挡在该位置的活塞阻挡肩。优选地，所述节流油道主体为在活塞杆附加段表面轴向设置的节流槽。优选地，所述节流槽的横截面积从靠近活塞的第一端到靠近无杆腔过油孔的第二 端逐渐增加；在其宽度不变的情况下，该横截面积的增加具体表现为其深度的增加。优选地，所述节流油道主体为在活塞杆附加段表面轴向设置的节流槽，所述节流 槽的横截面积从靠近活塞的第一端到靠近无杆腔过油孔的第二端逐渐增加；所述卡键靠活 塞的端面设置环形槽，所述节流槽的出口连通该环形槽。优选地，在所述活塞杆附加段设置一个或者若干个环槽作为平衡槽；或者，在缓冲 套内径面设置一个或者多个环槽作为平衡槽，该环形槽的截面可以是V型、U型或者方型或 者其他截面形式。优选地，所述节流油道包括两段，靠近第一端的前段为轴向设置在活塞杆表面的 节流槽，靠近第二端的后段为在活塞杆中轴向延伸的暗油道；所述节流槽的深度从第一端 向第二端方向逐渐加深。[0027]优选地，所述节流油道包括在活塞杆中轴向延伸的暗油道，以及若干连通活塞杆 表面和该暗油道的节油孔，上述节油孔沿活塞杆表面轴向分布，并且越接近节流油道第二 端的节油孔，其孔径越大；所述节流油道的第二端就是暗油道出口，所述节油孔即节流油道
的第一端。 优选地，所述节流油道为在活塞杆表面上轴向设置的斜切面，该斜切面由活塞端 面向活塞杆附加段末端方向倾斜。优选地，所述无杆腔密闭端面设置在无杆腔端盖上。本实用新型同时提供一种液压油缸的相关装置，具体是活塞杆，该活塞杆在位于 无杆腔的附加段设置至少一个轴向延伸的节流油道，该节流油道的一端接近于安装活塞后 的活塞无杆腔端面所在位置，称为第一端；其另一端至少位于缓冲套未被阻挡时的缓冲套 第一端面所在位置，或者在更靠近附加段末端的位置，称为第二端；所述附加段末端设置有 止肩部。优选地，所述节流油道为开设在活塞杆表面的节流槽，节流槽沿轴向直线设置，并 且其横截面积从第一端到第二端逐渐增加。优选地，所述活塞杆附加段的外径面上设置有若干环槽作为平衡油槽。本实用新型同时提供另外一种液压油缸的相关装置，具体是缓冲套，其外径小于 所工作的液压油缸的缸筒内径，其内径使其能够套在活塞杆缓冲位上并轴向自由滑动；其 安装时远离活塞一侧的第一端面能够与油缸腔体内、位于无杆腔过油孔和活塞无杆腔端面 的缩回运动终点位置之间的无杆腔密闭端面贴合，形成密封面。优选地，该缓冲套与缓冲套密闭端面相对的缓冲套第二端面上设置与压簧配合的 中心凸台。本实用新型提供一种液压油缸的相关装置，具体是活塞杆附加段，其前部设有与 活塞杆本体尾端端面的螺纹孔配合的具有外螺纹的头部；末端设置卡键结构；在其本体 设置有节流油道，该节流油道的一端接近于安装活塞后的活塞无杆腔端面所在位置，其另 一端至少位于缓冲套未被阻挡时的缓冲套密闭端面所在位置，或者在更靠近活塞杆附加段 末端的位置。优选地，所述节流油道为开设在活塞杆附加段表面的节流槽，该节流槽沿轴向设 置，并且其横截面积从第一端到第二端逐渐增加。本实用新型提供一种液压缓冲系统，该缓冲系统使用上述任意一项技术方案所述 的液压油缸。本实用新型同时提供一种挖掘机，该挖掘机至少使用上述任意一项技术方案所述 的液压油缸。本实用新型同时提供一种混凝土泵车，该混凝土泵车至少使用一个上述任意一项 技术方案所述的液压油缸。本实用新型提供的液压油缸，其缓冲套第一端面能够在活塞杆缩回运动达到需要 缓冲的位置时，和设置在无杆腔内的无杆腔密闭端面配合，形成隔断油路的密封面，该密封 面将无杆腔分为两个腔体，其中位于密封面靠活塞一侧的腔体称为缓冲油腔；另一个腔体 则位于密封面靠无杆腔过油孔一侧。所述缓冲油腔中的液压油在活塞推动下具有较大的油 压，能够将所述缓冲套第一端面牢固的压紧在所述无杆腔密闭端面上，使两者贴合形成的密封面的密封效果更加牢靠；该油缸还设置有节流油道，该节流油道在所述密封面形成，到 活塞到达所述缩回运动终点位置为止的这段时间中，能够为缓冲油腔中的液压油提供流向 过油孔一侧的油路。由于所述隔断油路的密封面形成后，液压油只能通过节流油道流向过 油孔，而节流油道的油路很窄，液压油通过能力有限，使活塞运动必然受到极大的阻力，起 到缓冲作用。在本实用新型的优选实施方案中，上述节流油道沿轴向直线设置在活塞杆附加段 和缓冲套之间，其第一端在有杆腔中接近活塞的有杆腔端面的位置，其出口位于缓冲套第 一端面到有杆腔顶端之间的任何一个位置，并且该位置在活塞杆伸出到终点时，仍然在缸 筒内；通过上述设置，能够在密封面形成后，就能形成节流油道，避免活塞卡滞。在进一步的优选方案中，所述节流油道主体为轴向设置在活塞杆表面的节流槽， 并且节流槽的横截面积从第一端到出口逐渐加大。这样，随着活塞向缩回运动终点位置运 动，所述缓冲套在活塞杆上的相对位置逐渐接近节流油道第一端位置，从所述密封面的缓 冲油腔一侧向过油孔一侧的泄流能力逐渐减小，活塞继续缩回的阻力逐渐加大，活塞运动 速度逐渐降低，获得良好的缓冲效果。由于采用轴向直线设置的节流槽，在节流槽的宽度不 变的情况下，只要控制好节流槽的深度变化就可以很好的控制节流效果，达到缓冲过程平 顺的目的。在本实用新型的进一步优选实施方式中，在设置节流槽的情况下，在活塞杆附加 段外径面或者缓冲套内径面上设置若干环形槽作为平衡油槽，该平衡油槽能够与所述节流 槽相配合，使液压油在缓冲套内径面上获得均勻分布，使所述缓冲套第一端面和有杆腔密 闭端面贴合时不会出现偏斜，确保密封面牢固。在本实用新型的另一个优选实施方式中，要求如下条件成立当所述缓冲套的第 一端面与所述无杆腔密闭端面接触形成密封面时，密封面靠近活塞一侧的液压油对所述缓 冲套的轴向作用面积大于靠近无杆腔过油孔一侧的液压油对所述缓冲套的轴向作用面积。 上述要求通过对缓冲套两个端面的适当设计容易保证。如果上述条件不成立，在所述密封 面形成的刹那，密封面两侧的油压基本相同，缓冲套第一端面以一定的速度抵靠无杆腔密 闭端面，可能会在该瞬间无法压实，影响该时间点的缓冲的平顺性。确保上述条件成立以 后，则密封面的靠近活塞一侧的油压乘以这一端的缓冲套轴向作用面积获得总压力VI，密 封面靠近无杆腔出油孔一侧的油压乘以缓冲套在这一端的面积获得总压力V2 ；由于密封 面两侧的油压在形成密封面的刹那是相同的，所以面积较大的一侧的总压力较大，即Vl > V2，这样，缓冲套就被压实在所述无杆腔密闭端面上，保证了缓冲过程的平顺。本实用新型的其他优选实施方式还提供了其他形式的节流油道，这些节流油道都 可以获得良好的泄流效果。本实用新型还提供了用于上述液压油缸的活塞杆、有杆腔端盖和大缓冲套等零 件，这些零件均为实现上述缓冲机构进行了特别设计。本实用新型还同时提供了使用上述液压油缸的缓冲系统，使用该液压油缸的液压 缓冲系统可以获得良好稳定的缓冲效果。本实用新型还同时提供了使用上述液压油缸的挖掘机和混凝土泵车，通过使用上 述液压油缸，挖掘机和混凝土泵车可以获得更长的无故障使用时间。
图1是背景技术中采用缓冲套插入缓冲内孔形式的缓冲机构的液压油缸；图2是本实用新型第一实施例提供的液压油缸的机械结构图，图中活塞尚未缩回 到无杆腔缓冲位置；图3是本实用新型第一实施例的活塞杆的零件图；图4是该图为活塞杆3的A-A向视图；图5是本实用新型第 一实施例的液压油缸处于密封面开始形成的位置时的状态；图6是本实用新型第一实施例的液压油缸处于活塞运动到终点位置时的状态；图7是节流油道采用斜切面形式的活塞杆零件图；图8是活塞附加段末端的卡键结构图。
具体实施方式
本实用新型第一实施例提供一种液压油缸，该液压油缸在其无杆腔一侧设置有缓 冲装置。请参看图2，该图是本实用新型第一实施例提供的液压油缸的机械结构图。该图 中，活塞尚未缩回到无杆腔缓冲位置。如图2所示，该液压油缸包括无杆腔端盖1、缸筒2、活塞杆3、缓冲套4、弹簧5、活
塞6等。所述缸筒2为该液压油缸提供密闭液压油的空间，该缸筒2的内腔被可沿着内腔 腔体径向移动的活塞6分为有杆腔2-1和无杆腔2-2，所述活塞杆3主体所在的腔体即为有 杆腔2-1。所述活塞6的外径面与缸筒2的内径面配合，并且在该外径面上设置了多道密封 圈，使上述有杆腔2-1和无杆腔2-2的液压油被彼此完全隔绝。为了安置无杆腔的缓冲装 置，所述活塞杆3还设置有位于无杆腔一侧的活塞杆附加段3a，该活塞杆附加段3a与活塞 杆3连接为一体，具体可以通过其头部的外螺纹与活塞杆3主体尾端端面的螺纹孔配合，将 其和活塞杆3主体连接为一体。当然，该活塞杆附加段3a完全可以与活塞杆3的主体部分 一体制成。所述无杆腔端盖1在缸筒2的无杆腔2-2 —侧的端头将所述缸筒2密封住，并且 在该无杆腔端盖1上提供了无杆腔过油孔1-1，该无杆腔过油孔1-1连接油管，为整个缸筒 2内腔的液压油提供进出无杆腔2-2的通道。液压油进出有杆腔2-1的通道则由设置在缸 筒2的端盖上的有杆腔过油孔1-1提供。本实施例仅仅介绍无杆腔一侧的缓冲装置，并不 涉及有杆腔2-1 —侧的情况。该液压油缸的缓冲机构包括缓冲套4、弹簧5，以及在活塞6、活塞杆3和无杆腔端 盖1上为构成缓冲机构设置的结构。所述缓冲套4套在活塞杆3位于无杆腔2-2的活塞杆附加段3a上。所述活塞杆 附加段3a是为了安置缓冲结构而在活塞杆3本体末端增加的一段，该段位于活塞的无杆腔 中。在该活塞杆附加段3a的末端，设置有止肩部3-2，使所述缓冲套4不会从活塞杆附加 段3a滑脱。。缓冲套4的内径使其可以在活塞杆3上轴向滑动，同时两者之间的间隙又较 小；缓冲套4的外径则明显小于所述缸筒2的内径。缓冲套4朝向油缸底端即无杆腔端盖 1 一侧的端面为一个具有外缘倒角的平面，该平面称为缓冲套第一端面4-1。缓冲套4的另一端称为缓冲套第二端面4-2，则设置有用于固定弹簧5的凸台4-3。所述弹簧5为具有压缩张力的压簧，该弹簧5套在所述活塞杆附加段3a上，其底 端顶着活塞6在无杆腔2-2 —侧的端面上，活塞6在该端面上设置有弹簧凸台，以固定该弹 簧。弹簧5的末端则顶住所述缓冲套4的凸台4-3。该弹簧5以所述活塞6的端面为依靠， 以其弹力顶住所述缓冲套4，使缓冲套4在活塞杆3没有缩回到缓冲位置时，其缓冲套第一 端面4-1顶住所述活塞杆附加段3a的止肩部3-2。该弹簧6的弹力足以使所述缓冲套4未 被阻挡时能够顶住止肩部3-2即可，即该弹簧6所起的作用为复位作用。所述无杆腔端盖1从盖顶到盖口依次设置有无杆腔过油孔1-1、无杆腔密闭端面 1-2。所述无杆腔密闭端面1-2为无杆腔端盖1内腔中设置的呈完整环形的台阶面，其台阶 面朝向活塞6的方向。该密闭端面1-2能够在活塞杆3回退到需要缓冲的位置时，与所述 缓冲套第一端面4-1相配合形成隔断无杆腔2-2中的液压油的密闭面。无杆腔端盖1的盖 口部分紧贴缸筒内壁面，所述缓冲套4的直径小于该盖口部分的内径使其回退时能够通过 该段，而活塞6则会被盖口端面挡住，因此，无杆腔端盖1的盖口还形成了能够对活塞6的 运动终点定位的活塞阻挡肩1-3。所述活塞杆附加段3上设置的与缓冲机构有关的结构比较多，除止肩部3-2以外， 还设置有节流槽、平衡油槽等，以下进行详细说明。请同时参看图3，该图为活塞杆3的零件 图；请同时参看图4，该图为活塞杆附加段3a的A-A向视图。在活塞杆3上设置有至少一个节流油道，其主体是位于活塞杆3外径面上沿轴向 延伸的节流槽3-1。该节流槽3-1设置在活塞杆上，其起始点(或者称为第一端)在接近 活塞的无杆腔端面的位置，其终点(或者称为第二端)到达活塞杆附加段3a末端的所述止 肩部3-2上安装卡键的卡键凹槽的侧壁。所述第一端在接近活塞的无杆腔端面的位置，是 相对其终点而言的；实际上，该节流槽3-1的第一端需要与活塞杆3的缩回运动终点位置配 合，使活塞杆3缩回到终点位置之前存在合适的液压缓冲能力。在本实施例中，活塞杆3回 退到终点位置之前，该第一端已经被所述缓冲套4完全遮蔽。所述活塞杆的尾端设置有用于缓冲套定位的止肩部3-2，所述止肩部包括卡键 3-2-1、卡键帽3-2-2和挡圈3-2-3 ；所述卡键3_2_1为两个半圆环状结构，其横截面为L型， 其L型的一边卡装在所述活塞杆附加段3a尾端相应的卡键凹槽内，另外一边则朝向活塞方 向。在朝向活塞的一边上设置有环形凹槽3-2-4，该环形凹槽3-2-4的位置使其可以与所 述节流槽3-1第二端相衔接。所述卡键帽3-2-2为环形，套在安装了卡键3-2-1的卡键凹 槽位置，起到固定所述卡键3-2-1的作用；所述挡圈3-2-3则嵌在最末端的挡圈槽中，用于 对所述卡键帽3-2-2定位。该止肩部结构可以作为通用的卡口结构，用于其它场合。由于 对应所述节流槽3-1的第二端，在所述卡键3-2-1上设置有环形凹槽3-2-4，从图4可以看 出，该环形凹槽3-2-4的位置正好对准所述节流槽3-1的出口。由于卡键3-2-1分为上下 两片，从节流槽3-1流入环形凹槽3-2-4的液压油可以通过卡键3-2-1上下两部分之间的 间隙理出，因此，该环形凹槽3-2-4为所述节流槽3-1出口流出的液压油提供流出的出口通 道，尤其是在所述缓冲套第一端面4-1与所述无杆腔密闭端面1-2刚刚贴合的刹那提供液 压油的出口，避免出现阻力液压阻尼骤然增大的情况，保证运行平稳。在所述活塞杆附加段3的周面上均勻布置有若干环槽，这些环槽称为平衡油槽 3-3。这些平衡油槽3-3的截面可以为U型、V型或者方形底，以及其他形式，视需要确定，其深度也可以视需要经过试验确定。这些平衡油槽3-3的作用是在节流槽3-1泄流时，能 够实现周向的油压平衡，避免缓冲套4在不平衡的油压作用下出现倾斜，导致缓冲时的密 封面密闭不严。以下介绍本实施例的液压油缸的缓冲机构的工作过程。前述图2是活塞6尚未到 达缓冲位置时的情况；请同时参看图5，该图示出缓冲过程开始时的情况；请同时参看图6， 该图示出缓冲过程结束时的情况。在图2所示位置，活塞杆3刚刚开始缩回运动，尚未达到需要缓冲的位置。此时， 所述缓冲套4在弹簧5的弹性力作用下，其缓冲套第一端面4-1顶住活塞杆附加段3a末端 上的止肩部3-2。在活塞6尚未运动到缓冲位置之前，以及活塞杆3缩回运动使缓冲套第 一端面4-1与所述无杆腔密闭端面1-2分离后，缓冲套4都会被顶在止肩部3-2的位置，因 此，所述弹簧5起复位作用。随着活塞杆3的缩回移动，无杆腔2-1中的液压油受到活塞的 推动，向无杆腔过油孔1-1方向流动，并从所述过油孔无杆腔过油孔1-1流出。缓冲套4随 活塞6和活塞杆3移动，移动一段距离后，缓冲套4即经过所述无杆腔端盖1的盖口部，由 于所述缓冲套4的外径小于所盖口部，该缓冲套4能够继续随着活塞杆3移动，而不会被挡 住。缓冲套4通过所述盖口部后，很快其第一端面4-1就会与 无杆腔端盖1上的无杆 腔密闭端面1-2贴合。即运动到图5所示位置，所述缓冲套第一端面4-1与所述无杆腔端 盖1上的无杆腔密闭端面1-2抵靠，两个端面相互 贴合形成完整的密封面，无杆腔2-1中被 活塞6推动的液压油原来流向无杆腔过油口的通路被阻断，缓冲套4由于被所述密闭端面 1-2挡住而停止跟随活塞杆3向前运动。在所述密封面形成的刹那，密封面两侧的油压基本相同，缓冲套第一端面4-1以 一定的速度抵靠无杆腔密闭端面1-2，可能会在该瞬间无法压实，影响该时间点的缓冲的平 顺性。为此，在设计中，确保了以下条件的成立当所述缓冲套的第一端面4-1与所述有杆 腔密闭端面1-2接触形成密封面时，密封面靠近活塞一侧的液压油对所述缓冲套的轴向作 用面积大于靠近无杆腔过油孔一侧的液压油对所述缓冲套的轴向作用面积。在该实施例 中，缓冲套4的两个端面的面积是一致的，但是在密封面形成后，由于第一端面4-1被部分 遮蔽，使上述条件得以成立。上述条件成立以后，则密封面的靠近活塞一侧的油压乘以这一 端的缓冲套轴向作用面积获得总压力VI，密封面靠近有杆腔出油孔一侧的油压乘以缓冲套 在这一端的面积获得总压力V2 ；由于密封面两侧的油压在形成密封面的刹那是相同的，所 以面积较大的一侧的总压力较大，即Vl >V2，这样，缓冲套就被压实在所述无杆腔密闭端 面1-2上，保证了密封面建立过程的平顺。密封面建立后，缓冲套4和所述无杆腔端盖1相当于形成了一个单向阀，油路被阻 断。此时，无杆腔的液压油被所述密封面分为两个腔体，其中靠活塞3 —侧的称为缓冲油腔 T，该缓冲油腔T中的液压油受到活塞6的推动，而其流向无杆腔过油孔的主要通路又由于 所述密封面的形成而受到限制，使该缓冲油腔的压力进一步提高，该增高的油压足以将所 述缓冲套4压紧在所述无杆腔密闭端面1-2上，使密封面更加可靠。液压油此时只能通过节流槽3-1流向上述密闭面的无杆腔过油孔1-1 一侧。在密 封面形成初期，由于所述节流槽3-1的深度在出口一侧相对较深，即节流槽3-1的流量通过 能力较高，使通过节流槽3-1流出的液压油相对较多。随着活塞杆3的继续运动，所述密封面相对于活塞杆附加段3向后移动，连接所述密封面两侧的节流槽3-1的深度逐渐变浅，造 成节流槽3-1的流量通过能力逐渐降低。在上述过程中，液压油经过节流槽3-1的同时， 经过所述平衡油槽3-3在所述缓冲套所在的轴段上充满，使缓冲套受到的油压在周向的各 个位置平衡，保证了缓冲套4不会偏斜，确保了所述密封面的密闭效果。达到图6所示的位置后，活塞6被无杆腔端盖1的无杆腔端盖盖口端面形成的活 塞阻挡肩1-3挡住无法继续前进，活塞杆3达到其缩回的终点位置；所述节流槽3-1的第一 端在此时已经进入了缓冲套4内，节流油道被基本封闭，缓冲过程结束。需要注意的是，活 塞杆3收回至行程终端时，为了使无杆腔快速进油，缓冲套4未到达终点位置，仍可以朝活 塞6方向滑动一定间距L。活塞杆3伸出时，过油孔1-1进油，在压力油的作用下推动缓冲 套4向活塞6方向滑动，压缩复位弹簧5，缓冲套4的第一端面4-1与无杆腔端盖1的密闭 端面1-2分离，过油孔1-1直接与无杆腔相通，液压油进入无杆腔内，推动活塞6运动。活 塞杆3在伸出过程中，缓冲套4与无杆腔端盖1相互作用起到了单向阀的作用。缓冲套4 离其朝活塞6方向滑动的终点之间的间距L。L越大，缓冲套4的第一端面4-1与有杆腔端 盖1的密闭端面1-2分离距离就越大，液压油进入无杆腔内的流量就越多。L越小，缓冲套 4的第一端面4-1与有杆腔端盖1的密闭端面1-2分离距离就越小，液压油进入无杆腔内的 流量就越小。 实际上，由于缓冲套4和活塞杆3之间存在间隙，因此，很少量的液压油也可以通 过两者之间的间隙进入节流槽3-1并实现泄流，这样，在节流槽3-1第一端完全被缓冲套4 遮蔽后，活塞6也不会因为存在缓冲油腔中存在过多的液压油而被卡滞；当然，所述节流槽 3-1的第一端也完全可以在活塞杆3到达其缩回终点位置时，还露出在缓冲套4外。节流槽 3-1的第一端位置具体的设计在何处以及和缓冲套4的位置关系可以根据缓冲阻尼的需要 设计。在上述缓冲过程中，液压油的阻尼作用从密封面形成开始增强；尤其是通过所述 节流槽3-1的深度变化，使节流能力逐渐增加，液压阻尼逐渐增大，使活塞6达到终点位置 前的速度逐渐降低，最后一小段距离上，甚至可能仅仅利用缓冲套4和活塞杆附加段3a之 间的间隙形成节流油路，使整个缓冲过程中，液压阻尼逐渐加大，避免了对无杆腔端盖1和 缸筒2的冲击。上述缓冲机构中，在保证宽度不变的情况下，可以通过对节流槽3-1的深度变化 的控制，控制其节流能力的变化曲线，保证活塞6能够获得非常平稳的缓冲过程。实际上，平衡油槽也可以不设置在活塞杆3上，而是设置在缓冲套4的内径面上， 其效果和设置在活塞杆3上相同。另外，所述平衡油槽3-3实际上也可以不是环槽形式，例 如可以采用螺纹槽，但是以本实施例中使用的环槽为佳，因为其加工比较方便，并且具有更 好的平衡效果。在上述实施例中，密封面形成后连接密封面两侧腔体的通道统称为节流油道，在 上述实施例中，节流油道的主体是所述节流槽，但是，在不同时刻，节流油道的组成也不相 同。在密封面刚刚形成的刹那，在卡键3-2-1上对应所述节流槽设置的环形凹槽3-2-4承 担了节流通道的出口的作用，对于缓冲过程的平顺起到重要作用。在缓冲套4滑动到缓冲 位终点时，如果节流槽被缓冲套完全遮蔽，则缓冲套4和活塞杆3之间的间隙也构成节流油 道的一部分。[0082]上述实施例中，节流油道的出口设置在卡键凹槽侧壁上，实际上，节流油道可以设 置到更末端的位置，例如在活塞杆附加段的末端端面上。在上述实施例中，所述无杆腔密闭端面和所述缓冲套第一端面贴合形成的为面接 触的面密封面，实际上，也可以对无杆腔密闭端面和缓冲套第一端面进行对应设计，使两者 贴合后形成的密闭面为平面密封或锥面密封或曲面密封等面密封形式或线密封中的任意 一种形式。尽管上述实施例中，节流油道主体采用了设置在活塞杆附加段3a表面的节流槽 的形式，实际上，节流油道可以选择其它结构形式。例如，节流油道可以包括两段，靠近第一端的前段为轴向设置在活塞杆附加段表 面的节流槽，靠近出口的后段为在活塞杆附加段中轴向延伸的暗油道，这样也可以起到节 流作用。所述节流槽一段也可以设置为从第一端到出口逐渐加深的形式，以起到平稳的缓 冲效果。另外一种方式是，所述节流油道包括在缓冲轴套中轴向延伸的暗油道，以及若干 连通活塞杆附加段表面和该暗油道的节油孔，上述节油孔沿活塞杆表面轴向分布，并且越 接近末端位置的节油孔，其孔径越大；这样，随着缓冲套在活塞杆上的滑动，活塞杆3越接 近缩回终点位置，其泄流能力越小，液压阻尼作用越大，使活塞速度逐渐降低，获得较为平 稳的缓冲过程。所述节流油道还可以是图7所示的在活塞杆附加段3a表面上轴向设置的斜切面 3-5。该斜切面3-5从靠近活塞部位向止肩部3-2倾斜，斜切面可以设置一个或者多个。这 样，液压油在所述缓冲套第一端面4-1和无杆腔端盖1上的密闭端面1-2形成密闭面后，可 以通过该斜切面3-5流出，形成节流油道。采用该斜切面3-5作为节流油道，同样可以使活 塞杆3在越接近缩回终点的位置，泄流能力越小，液压阻尼作用越大，使活塞6速度逐渐降 低，获得较为平稳的缓冲过程。将本实用新型提供的液压油缸用于液压缓冲系统中代替现有油缸，即可获得本实 用新型的液压缓冲系统的实施例。将本实用新型提供的液压油缸用于挖掘机，即可获得本实用新型的挖掘机的实施 例。将本实用新型提供的液压油缸用于混凝土泵车，即可获得本实用新型的混凝土泵 车的实施例。还可以将本实用新型提供的液压油缸用于其它类型的工程机械中。本实用新型虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何 本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以做出可能的变动和修改，因 此本实用新型的保护范围应当以本实用新型权利要求所界定的范围为准。
权利要求1. 一种液压油缸，其特征在于，在位于无杆腔的活塞杆附加段，套有能够沿所述活塞杆附加段轴向滑动的缓冲套；该 缓冲套朝向缸筒筒底的端面称为缓冲套第一端面；在无杆腔过油孔和活塞杆缩回运动的活塞无杆腔端面的终点位置之间的油缸腔体 内，设有能够阻挡缓冲套并且能够与所述缓冲套第一端面贴合形成密封面的无杆腔密闭端还设置有至少一个节流油道，在活塞杆缩回运动过程中，从缓冲套第一端面与所述无 杆腔密闭端面贴合、所述密封面形成开始，到活塞杆回退到所述缩回运动终点位置时，在所 述密封面靠活塞一侧的液压油能够通过该节流油道流向无杆腔过油孔。
2.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道沿轴向直线设置在活 塞杆和缓冲套之间。
3.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道靠近活塞的一端称为 第一端，靠近无杆腔过油孔的一端称为第二端，节流油道的横截面积从所述第一端向第二 端逐渐增大。
4.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，当所述活塞杆缩回至终点位置时，所 述缓冲套离其朝活塞方向滑动的终点有一定间距。
5.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，当所述缓冲套第一端面与所述无杆 腔密闭端面接触形成密封面时，密封面靠近活塞一侧的液压油对所述缓冲套的轴向作用面 积大于靠近无杆腔过油孔一侧的液压油对所述缓冲套的轴向作用面积。
6.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述无杆腔中安装的具有压弹性的 弹性元件将所述缓冲套顶在活塞杆附加段末端的止肩部上。
7.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述活塞杆附加段末端的止肩部采 用包括两个半圆键的卡键结构。
8.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，在所述活塞杆的缩回运动终点位置， 设置有允许所述缓冲套通过、但能够将活塞阻挡在该位置的活塞阻挡肩。
9.根据权利要求1至8任意一项所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道主体为在 活塞杆附加段表面轴向设置的节流槽。
10.根据权利要求9所述的液压油缸，其特征在于，所述节流槽的横截面积从靠近活塞 的第一端到靠近无杆腔过油孔的第二端逐渐增加；在其宽度不变的情况下，该横截面积的 增加具体表现为其深度的增加。
11.根据权利要求1至8任意一项所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道主体为 在活塞杆附加段表面轴向设置的节流槽，所述节流槽的横截面积从靠近活塞的第一端到靠 近无杆腔过油孔的第二端逐渐增加；所述卡键靠活塞的端面设置环形槽，所述节流槽的出 口连通该环形槽。
12.根据权利要求1至8任意一项所述的液压油缸，其特征在于，在所述活塞杆附加段 设置一个或者若干个环槽作为平衡槽；或者，在缓冲套内径面设置一个或者多个环槽作为 平衡槽，该环形槽的截面可以是V型、U型或者方型。
13.根据权利要求1至8任意一项所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道包括两 段，靠近第一端的前段为轴向设置在活塞杆表面的节流槽，靠近第二端的后段为在活塞杆中轴向延伸的暗油道；所述节流槽的深度从第一端向第二端方向逐渐加深。
14.根据权利要求1至8任意一项所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道包括在 活塞杆中轴向延伸的暗油道，以及若干连通活塞杆表面和该暗油道的节油孔，上述节油孔 沿活塞杆表面轴向分布，并且越接近节流油道第二端的节油孔，其孔径越大；所述节流油道 的第二端就是暗油道出口，所述节油孔即节流油道的第一端。
15.根据权利要求1至8任意一项所述的液压油缸，其特征在于，所述节流油道为在活 塞杆表面上轴向设置的斜切面，该斜切面由活塞端面向活塞杆附加段末端方向倾斜。
16.根据权利要求1所述的液压油缸，其特征在于，所述无杆腔密闭端面设置在无杆腔 立而盖上ο
17.一种液压缓冲系统，其特征在于，包括权利要求1-权利要求16任意一项所述的液 压油缸。
18.—种挖掘机，其特征在于，至少使用一个权利要求1-权利要求16任意一项所述的 液压油缸。
19.一种混凝土泵车，其特征在于，至少使用一个权利要求1-权利要求16任意一项所 述的液压油缸。
专利摘要本实用新型公开一种液压油缸，在位于无杆腔的活塞杆附加段，套有能够沿所述活塞杆附加段轴向滑动的缓冲套；在无杆腔过油孔和活塞杆缩回运动的活塞无杆腔端面的终点位置之间的油缸腔体内，设有能够阻挡缓冲套并且能够与所述缓冲套第一端面贴合形成密封面的无杆腔密闭端面；还设置有至少一个节流油道，在活塞杆缩回运动过程中，从缓冲套第一端面与所述无杆腔密闭端面贴合、所述密封面形成开始，到活塞杆回退到所述缩回运动终点位置时，在所述密封面靠活塞一侧的液压油能够通过该节流油道流向无杆腔过油孔。上述液压油缸具有缓冲结构加工简单、效果好的优点。本实用新型同时提供使用上述液压油缸的液压缓冲系统、挖掘机和混凝土泵车。
文档编号F15B15/20GK201836140SQ20102026924
公开日2011年5月18日 申请日期2010年7月23日 优先权日2010年7月23日
发明者刘永东, 易小刚, 陈兵兵 申请人:三一重工股份有限公司