一种重负荷和有限举升空间的压簧自复位油缸及装配工艺的制作方法

本发明属于高速列车的从动轮轮系统动态检测装置的改进，具体涉及到对动车组从动轮轮系统的动态模拟机构中的驱动油缸的结构以及装配工艺的改进。

背景技术：

我国大陆地区铁路运输行业，目前正在运行的牵引机车约有两万辆，型号近百种。按照相关规定和要求，牵引机车需定期分别将各个轮对顶起并离开钢轨一定高度，让轮对空载旋转起来，通过传感器、信号采集器、电脑等设备对轴承及传动装置部位进行动态检测，以及时发现故障，防止出现行车事故，这已经成为铁路机务系统的一项经常性的工作。

轮对顶起的方法是通过顶轮机及专用液压油缸和顶具实现的。为方便操作使用及可靠性、适用性的需要，目前几乎所有顶轮油缸都是单作用的，活塞返回时的作用力可通过机车轮对的重量将活塞压回到原位，油缸工作腔的液压油重新压回到液压站油箱中。但有些工作状况需要在没有轮对重量压力下返回。以往一部分油缸是通过油缸内拉伸弹簧将活塞直接拉回原位实现复位。但由于拉簧两端需要连接零件，使油缸外形高度过大，由此出现的问题是，许多型号机车在某些工况条件下使用受到了限制。目前机务系统中各个单位顶轮检测工作现场的条件现状及众多型号机车各个轮对结构具有很大的差别性，要最大限度的适应近百种型号机车各种不同结构的轮对和差别很大的检测现场条件，要求油缸的最大高度应不超过150毫米。为解决这一问题，以往大部分顶轮油缸为降低高度，内部无法设置复位弹簧，在非顶轮工作时的油缸活塞复位问题只能靠人体重量通过踩踏力来实现。

由于近年来和谐系列等新型大功率机车的大量使用，需要更大推力的油缸以满足各种不同条件的使用的需要。以往国内顶轮油缸缸径基本上是根据"东风"、“韶山”系列老型号机确定的，几乎全部为80毫米。液压系统压力常常要接近40mpa，压力已显得过高，要进一步提高油缸推力，满足目前的用户需求，单纯通过提高系统压力解决问题会带来许多新问题，是不现实的。将油缸缸径加大到100毫米的标准缸径，是目前唯一正确的选择，既可以根据需要提高推力，又可以降低系统压力，延长液压设备的使用寿命，但由此带了的问题无法回避。在不超过油缸高度150毫米的前提下，再通过人体重量将活塞复位已不可能实现。这是因为除密封圈直径加大增加的摩擦力外，最主要的原因是液压系统中回油节流阻尼作用使活塞返回所需的作用力同时被放大了大很多倍，必须要超过100kgf的外力才能将活塞在要求的时间内完全返回到初始位置，这是一个无法绕过的问题，如果仍然采用现有方法，当油缸工作活塞向上伸出的同时将置于活塞内的储能拉伸弹簧同步拉伸，活塞需返回时拉伸弹簧通过储存的拉力将活塞拉回到初始位置，这种传统方法虽然能够实现自动返程目的，但是油缸的高度将远远超过要求的150毫米底线。因此，同时满足油缸最大高度不超过150毫米、活塞最小行程不小于25毫米、最长反程时间不超过60秒的技术要求的液压油缸设计成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种重负荷和有限举升空间的压簧自复位油缸及装配工艺，通过对油缸中自复位蓄能装置的结构及装配工艺进行改进，使油缸在提供足够大的顶起力矩的同时降低油缸的高度、减小活塞行程，并且使油缸的复位快速便捷，在最大程度上适应各种类型的牵引机车轮对的顶起需求。

本发明采用的技术方案是：一种重负荷和有限举升空间的压簧自复位油缸，应用在高速列车从动轮系动态检测系统的伺服机构中，包括缸体、上压盖、下压盖、活塞以及配套的自复位蓄能装置，所述缸体下端设置有进出油口，所述活塞底部的圆柱状空间内限位有自复位蓄能装置，所述自复位蓄能装置包括固定在下压盖上端面的导向套、套装在导向套上且施加了预压应力的复位簧，施加了预压应力的复位簧借助活塞下端内壁上的限位机构实现在导向套上预压应力定位。

进一步地，所述限位机构包括设置在活塞底部的圆柱状空间开口端内壁上的弹簧卡圈以及设置在复位簧和弹簧卡圈之间的垫圈。

进一步地，在活塞底部的圆柱状空间开口端内壁上设有与弹簧卡圈配合的安装槽。

进一步地，所述导向套中轴设有螺栓孔并借助配套的紧固螺栓固定在下压盖上端面、上端设有与复位簧配合的限位裙部。

进一步地，所述复位簧的预压应力为80-120kg·f。

进一步地，在缸体和活塞之间设有密封圈和活塞导环，所述密封圈和活塞导环借助挡圈固定活塞上。

重负荷和有限举升空间的压簧自复位油缸的装配工艺，包括以下步骤：

a.导向套、复位簧的装配，自由态复位簧、垫圈依次套装在导向套上，借助于预应力施加装置将自由态复位簧施加额定的预压应力，再借助弹簧卡圈将施加了预压应力的复位簧限位在活塞底部的圆柱状空间内，然后拆卸预应力施加装置；

b.下压盖的装配，下压盖旋紧密封在缸体下部；

c.活塞的装配，密封圈和活塞导环依次套装在活塞上、并借助挡圈固定，再将活塞安装到缸体内、并借助紧固螺栓将导向套固定在下压盖上端面；

d.上压盖的装配，上压盖套装在活塞上部、并在缸体上部旋紧密封固定；

f.完成压簧自复位油缸的组装。

进一步地，所述预应力施加装置包括压盘和预紧力施加螺栓，所述预应力施加装置的使用步骤包括：

①垫圈和压盘按次序放置在自由态复位簧自由端；

②预紧力施加螺栓穿过压盘的中心通孔旋紧在导向套的螺栓孔中；

③通过旋转预紧力施加螺栓设置复位簧所需的预压应力。

进一步地，所述弹簧卡圈借助点焊固定在安装槽内。

进一步地，所述紧固螺栓的紧固力矩为300-800n·m。

采用本发明产生的有益效果：本发明通过对油缸中自复位蓄能装置的结构及装配工艺进行改进，使油缸在提供足够大的顶起力矩的同时降低油缸的高度、减小活塞行程，并且使油缸的复位快速便捷，在最大程度上适应各种类型的牵引机车轮对的顶起需求。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是导向套、复位簧的初始装配示意图；

图3是导向套、复位簧的装配完成状态图；

附图中：1是缸体，1-1是进出油口，1-2是密封圈，1-3是活塞导环，1-4是挡圈，2-1是上压盖，2-2是下压盖，3是活塞，4-1是导向套，4-2是复位簧，4-2-1是自由态复位簧，4-3是弹簧卡圈，4-4是垫圈，5是预应力施加装置，5-1是压盘，5-2是预紧力施加螺栓。

具体实施方式

参看附图1，一种重负荷和有限举升空间的压簧自复位油缸，应用在高速列车从动轮系动态检测系统的伺服机构中，包括缸体1、上压盖2-1、下压盖2-2、活塞3以及配套的自复位蓄能装置，所述缸体1下端设置有进出油口1-1，所述活塞3底部的圆柱状空间内限位有自复位蓄能装置，所述自复位蓄能装置包括固定在下压盖2-2上端面的导向套4-1、套装在导向套4-1上且施加了预压应力的复位簧4-2，施加了预压应力的复位簧4-2借助活塞3下端内壁上的限位机构实现在导向套4-1上预压应力定位。所述复位簧4-2的预压应力为80-120kg·f。

上压盖2-1与缸体1旋合密封也可以采用内嵌式结构，上压盖2-1的直径与缸体1内径相同，这种结构可使压簧自复位油缸的最大外形直径减小，重量也明显减轻，这就为高速列车从动轮系的轴承动态检测的技术研发提前创造了必要的有利的条件。

所述限位机构包括设置在活塞3底部的圆柱状空间开口端内壁上的弹簧卡圈4-3以及设置在复位簧4-2和弹簧卡圈4-3之间的垫圈4-4。

在活塞3底部的圆柱状空间开口端内壁上设有与弹簧卡圈4-3配合的安装槽。

所述导向套4-1中轴设有螺栓孔并借助配套的紧固螺栓固定在下压盖2-2上端面、上端设有与复位簧4-2配合的限位裙部。

在缸体1和活塞3之间设有密封圈1-2和活塞导环1-3，所述密封圈1-2和活塞导环1-3借助挡圈1-4固定活塞3上。

本发明在具体实施时，高压油从缸体1下部进出油口1-1进入工作腔，推动活塞3向上运动，导向套4-1被紧固螺栓固定在固定在下压盖2-2上端面，导向套4-1顶部的限位裙部阻止了复位簧4-2向上运动，弹簧卡圈4-3带动已经过预压缩的复位簧4-2底部并随活塞3一起同步向上移动，直到活塞3移动到上限位置。这一过程复位簧4-2被压缩并储存了足够的压缩能量。液压系统卸载后，复位簧4-2受到导向套4-1的限制，无法向上伸展释放推力，只能向下伸展释放能量产生的推力作用在弹簧卡圈4-3上，方向和活塞3返程的方向一致，复位簧4-2产生的推力转换成了对活塞3的拉力将活塞3拉回到初始原点位置。该油缸经过严格实验测试及现场检测试用验证，三个基本技术条件全部得到了满足。

参看附图1、2和3，所述的重负荷和有限举升空间的压簧自复位油缸的装配工艺，包括以下步骤：

a.导向套、复位簧的装配，自由态复位簧4-2-1、垫圈4-4依次套装在导向套4-1上，借助于预应力施加装置5将自由态复位簧4-2-1施加额定的预压应力，再借助弹簧卡圈4-3将施加了预压应力的复位簧4-2限位在活塞3底部的圆柱状空间内，然后拆卸预应力施加装置5；

b.下压盖的装配，下压盖2-2旋紧密封在缸体1下部；

c.活塞的装配，密封圈1-2和活塞导环1-3依次套装在活塞3上、并借助挡圈1-4固定，再将活塞3安装到缸体1内、并借助紧固螺栓将导向套4-1固定在下压盖2-2上端面；

d.上压盖的装配，上压盖2套装在活塞3上部、并在缸体1上部旋紧密封固定；

f.完成压簧自复位油缸的组装。

所述预应力施加装置5包括压盘5-1和预紧力施加螺栓5-2，所述预应力施加装置5的使用步骤包括：

①垫圈4-4和压盘5-1按次序放置在自由态复位簧4-2-1自由端；

②预紧力施加螺栓5-2穿过压盘5-1的中心通孔旋紧在导向套4-1的螺栓孔中；

③通过旋转预紧力施加螺栓5-2设置复位簧4-2所需的预压应力。

所述弹簧卡圈4-3借助点焊固定在安装槽内。弹簧卡圈4-3点焊固定，使自复位蓄能装置形成防拆卸结构，可有效防止有油缸拆卸、保养过程中复位簧4-2弹出而发生的危险事故。