活塞杆、油气悬挂缸及矿用自卸车的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种活塞杆、油气悬挂缸及矿用自卸车，该活塞杆包括活塞杆体和固定在所述活塞杆体底部的活塞杆头；所述活塞杆头包括锥台形筒体和轴头，所述活塞杆头的纵截面呈Y形；所述锥台形筒体大径端靠近所述活塞杆体，小径端靠近所述轴头；所述锥台形筒体内壁为过渡曲面；所述活塞杆头与所述活塞杆体一体成型。通过整体式活塞杆结构的设计，提高前油气悬挂缸活塞杆的抗拉压和抗弯扭剪切强度，避免在前油气悬挂缸活塞杆和转向节配合端面处，由于分体式焊接结构存在的焊缝、热影响区强度的下降以及潜在的焊接缺陷，容易导致的活塞杆断裂问题。
【专利说明】活塞杆、油气悬挂缸及矿用自卸车
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿用自卸车技术，尤其涉及活塞杆、油气悬挂缸及矿用自卸车。
【背景技术】
[0002]悬架是保证车轮或车桥与汽车承载系统之间具有弹性联系、并能够传递载荷、缓和冲击、衰减振动以及调节车辆行驶过程中的车身位置等有关装置的总称。悬架最主要的功能是传递作用在车轮和车架之间的一切力和力矩，并缓和车辆在不平路面上行驶时所产生的冲击，衰减由此引起的承载系统的振动，以保证车辆行驶的平稳性。
[0003]油气悬架以油液传递压力，以惰性气体(通常为氮气)作为弹性介质，一般由气体弹簧和具有减振器功能的悬挂缸组成。独立单气室油气悬挂缸内部的阻尼孔和单向阀孔代替了通常的减振器组件，油层上部空间充满氮气，氮气随着油气悬挂缸活塞杆的运动得到压缩和膨胀，起到了弹簧元件的作用，如此油气悬挂缸集弹性组件和减振器功能于一体，形成悬架系统。油气悬架以优越的非线性特性和减振性能满足了多种车辆的要求，使它们的平顺性和操作稳定性得到了较大的提高。独立单气室油气悬挂缸主要应用在重型矿用自卸车中。
[0004]前油气悬挂缸安装时一般有一定内倾角，其主要受到来自地面通过轮胎传递过来的作用力及力矩，受力较为复杂。前油气悬挂缸活塞杆是前油气悬挂缸中受力最苛刻的零部件，目前大部分活塞杆为焊接结构，且活塞杆体和活塞杆头的焊接位置恰好在前油气悬挂缸活塞杆和转向节配合的端面处，应力容易集中，根据矿山实际使用的情况反馈，该位置在车辆满载下坡急转弯时最容易造成断裂，导致重大矿山事故。
[0005]现有技术
[0006]现有的矿用自卸车前悬挂缸活塞杆大部分为焊接结构，如图1和图2所示，活塞杆包括活塞杆体1和通过焊缝2与活塞杆体1底端固定的活塞杆头3，活塞杆头3焊接于活塞杆体1上，活塞杆头3的焊接端与活塞杆体1的焊接端采用对接的方式焊接；目前大部分前油气悬挂缸活塞杆底部为锥面到平面的尖角过渡，且壁厚较薄，如图2所示，现有的油气悬挂缸结构如图3所示，包括缸套4和设在缸套4内的活塞5，活塞5与活塞杆体1连接，缸套4顶部设有座耳6，活塞杆体1与缸套4之间设有衬套7，缸套4底部连接有端盖8，用于活塞杆与缸套4的密封与导向。
[0007]现有技术的缺点
[0008](1)这种焊接式结构的前油气悬挂活塞杆强度很难满足矿山运行的苛刻条件，尤其在车辆满载下坡急转弯时，在使用中易于提前断裂，达不到疲劳寿命要求。
[0009](2)活塞杆体3内孔下部为锥面，当矿用自卸车行驶在较颠簸路面时，内孔所受到的冲击力大，而图1中所示的孔底厚度及锥孔侧壁均较薄。而且受力最大的前油气悬挂缸活塞杆和转向节配合端面处由于采用对接式焊接结构，该处等效壁厚有所降低。
【发明内容】
[0010]本发明提供一种活塞杆、油气悬挂缸及矿用自卸车，用于克服现有技术中的缺陷，提高活塞杆的耐冲击力，延长活塞杆的使用寿命。
[0011]本发明提供一种活塞杆，包括活塞杆体和固定在所述活塞杆体底部的活塞杆头；
[0012]所述活塞杆头包括锥台形筒体和轴头，所述活塞杆头的纵截面呈Y形；
[0013]所述锥台形筒体大径端靠近所述活塞杆体，小径端靠近所述轴头；
[0014]所述锥台形筒体内壁为过渡曲面；
[0015]所述活塞杆头与所述活塞杆体一体成型。
[0016]本发明还提供一种油气悬挂缸，包括缸套和设在所述缸套内的活塞，所述活塞上连接有活塞杆；
[0017]所述活塞杆为上述的活塞杆；
[0018]所述活塞杆的活塞杆体顶部连接所述活塞。
[0019]本发明还提供一种矿用自卸车，至少包括车体和油气悬挂缸，所述车体通过转向节、横摆臂轴承和纵摆臂轴承与所述油气悬挂缸连接；
[0020]所述油气悬挂缸为上述的油气悬挂缸；
[0021]所述转向节套设在所述油气悬挂缸的活塞杆的锥台形筒体上，所述转向节与所述锥台形筒体固定连接；
[0022]所述横摆臂轴承和纵摆臂轴承固定套设在所述油气悬挂缸的活塞杆的轴头上；
[0023]所述油气悬挂缸的活塞杆的轴头底端安装有轴承端盖。
[0024]本发明提供的活塞杆、油气悬挂缸及矿用自卸车，改变了活塞杆头的结构，通过整体式活塞杆结构的设计，提高前油气悬挂缸活塞杆的抗拉压、抗弯扭和抗剪切强度，避免在前油气悬挂缸活塞杆和转向节配合端面处，由于分体式焊接结构存在的焊缝和热影响区强度的下降以及潜在的焊接缺陷，容易导致活塞杆断裂的问题。同时，通过更改活塞杆内孔结构，在保证外形体积和内部容积不变的前提下，提高前油气悬挂缸活塞杆的强度和寿命，从而提高前油气悬挂缸的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0025]图1为现有技术的活塞杆的剖视图；
[0026]图2为图1中P的局部放大示意图；
[0027]图3为现有技术的油气悬挂缸的剖视图；
[0028]图4为本发明实施例提供的活塞杆的剖视图；
[0029]图5为本发明实施例提供的油气悬挂缸与车体之间的安装结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]如图4所示，本发明实施例提供的活塞杆，包括活塞杆体1和固定在活塞杆体1底部的活塞杆头3 ;活塞杆头3包括锥台形筒体31和轴头32，活塞杆头3的纵截面呈Y形；锥台形筒体31大径端靠近活塞杆体1，小径端靠近轴头32 ;锥台形筒体31内壁为过渡曲面；活塞杆头3与活塞杆体1一体成型。
[0031]本发明提供的活塞杆，改变了活塞杆头3的结构，通过整体式活塞杆结构的设计，提高了前油气悬挂缸活塞杆的抗拉压强度、抗弯扭强度和抗剪切强度，避免在前油气悬挂缸活塞杆和转向节配合端面处，由于分体式焊接结构存在的焊缝和热影响区强度的下降以及潜在的焊接缺陷，导致活塞杆断裂的问题。同时，通过更改活塞杆内孔结构，在保证外形体积和内部容积不变的前提下，提高了前油气悬挂缸活塞杆的强度和寿命，从而提高了前油气悬挂缸的使用寿命。活塞杆为整体式结构，可用棒料机加工完成，代替现有的的分体式焊接结构。
[0032]作为上述实施例的优选方案:如图4所示，过渡曲面自上而下包括第一锥台面31a、第二锥台面31b和半球面31c ;第一锥台面31a大径端与活塞杆体内壁呈连续状；第一锥台面31a小径端与第二锥台面31b大径端呈连续状；第二锥台面31b小径端与半球面31c开口端呈连续状。
[0033]将前油气悬挂缸活塞杆内腔底部由锥面突变到平面的弯折面改进为由锥面一大角度锥面一球面的过渡。如此所带来的优点是:在不增加活塞杆直径的前提下将前油气悬挂缸活塞杆内腔下部的锥面和底部处的壁厚增加了 ；平滑的曲面过渡使活塞杆底部的受力更均匀；提高了前油气悬挂缸活塞杆的抗冲击能力，从而提高了整个前油气悬挂缸的强度。
[0034]作为上述实施例的具体方案:锥台形筒体小径端端面上设有至少两个用于连接转向节的第一螺纹孔31e。轴头底端面上设有至少一个用于连接轴承压盖的第二螺纹孔32a。活塞杆体1上设有至少一个单向阀孔lc和至少一个阻尼孔lb。活塞杆体1顶端面上设有至少两个用于连接活塞的第三螺纹孔la。
[0035]在活塞杆体1上端面加工有沿圆周方向均布的第三螺纹孔la ;在活塞杆体1的上半部周壁上加工有四个小孔，其中两个为阻尼孔lb，另外两个为安装单向阀孔球的单向阀孔lc ;在活塞杆体1的下半部锥面的端面上沿圆周方向均布加工有第二螺纹孔32a ;在活塞杆体1的下端面沿圆周方向均布加工有第一螺纹孔31e ;活塞杆的上半部为壁厚相等的筒体，中下部外表面为锥面，内表面为锥面一大角度锥面一球面的过渡；活塞杆下部为实心圆柱。
[0036]如图5所示，第三螺纹孔la与活塞5法兰式连接；活塞杆中下部的外锥面即锥台形筒体外壁31d与转向节9配合，第一螺纹孔31e与转向节9法兰式连接；前油气悬挂缸活塞杆下端圆柱面即轴头32外壁分别与横摆臂轴承10和纵摆臂轴承11过盈配合，并通过端部的第二螺纹孔32a与轴承压盖固定连接。
[0037]如图5所不,本发明实施例还提供一种油气悬挂缸，包括缸套4和设在缸套4内的活塞5，活塞5上连接有活塞杆，活塞杆为上述任意实施例的活塞杆；缸套4顶部焊接有座耳6。活塞杆体1与缸套4之间设有衬套7，缸套4底部连接有端盖8，用于活塞杆与缸套4的密封和导向。活塞5通过在活塞杆体4顶部第三螺纹孔la中穿设螺钉进而固定在活塞杆上。
[0038]座耳6与缸套4焊接成为前油气悬挂缸缸套总成，活塞5与活塞杆体1通过端面法兰连接在一起，衬套7套在活塞杆体1上并可在活塞5与端盖8之间做轴向移动，端盖8通过端面法兰固定在前油气悬挂缸缸筒总成上。活塞杆体1与活塞5连接而成的整体在缸套4内部、座耳6与衬套7之间的距离上做往复的轴向运动。以实现车身高度的调整，并在车辆行驶过程中实现气体弹簧和减震器作用。
[0039]本发明提供的油气悬挂缸提高了前油气悬挂缸的安全系数，从而提高了整车的安全系数；避免了由于在前油气悬挂缸活塞杆和转向节配合端面处焊接所导致的焊缝区和焊接热影响区强度的降低以及潜在的焊接缺陷；提高了前油气悬挂缸活塞杆的抗拉压、抗弯扭和抗剪切能力；增加了前油气悬挂缸活塞杆底部锥面处的壁厚，锥面到球面的平滑过渡使前油气悬挂缸活塞杆底部的受力更加均匀，提高了前油气悬挂缸的强度和耐冲击能力。
[0040]如图5所示，本发明实施例还提供一种矿用自卸车，至少包括车体和油气悬挂缸，车体通过转向节9、横摆臂轴承10和纵摆臂轴承11与油气悬挂缸连接，油气悬挂缸为上述任意实施例的油气悬挂缸；转向节9套设在油气悬挂缸的活塞杆的锥台形筒体3上，转向节9与活塞杆固定连接；本实施例中转向节9通过在第一螺纹孔31e内穿设螺钉进而固定在锥台形筒体3上；横摆臂轴承10和纵摆臂轴承11固定套设在油气悬挂缸的活塞杆的轴头上；横摆臂轴承10和纵摆臂轴承11与轴头之间均为过盈配合；油气悬挂缸的活塞杆的轴头底端安装有轴承端盖12。轴承端盖12通过在第二螺纹孔32a内穿设螺钉进而固定在轴头底端，固定横摆臂轴承10和纵摆臂轴承11。
[0041]本发明提供的矿用自卸车，避免了矿用自卸车满载情况在下坡急转弯时由于活塞杆强度储备不足容易导致的活塞杆断裂的严重后果；
[0042]最后应说明的是:以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
【权利要求】
1.一种活塞杆，包括活塞杆体和固定在所述活塞杆体底部的活塞杆头；其特征在于:所述活塞杆头包括锥台形筒体和轴头，所述活塞杆头的纵截面呈Y形；所述锥台形筒体大径端靠近所述活塞杆体，小径端靠近所述轴头；所述锥台形筒体内壁为过渡曲面；所述活塞杆头与所述活塞杆体一体成型。
2.根据权利要求1所述的活塞杆，其特征在于:所述过渡曲面自上而下包括第一锥台面、第二锥台面和半球面；所述第一锥台面大径端与所述活塞杆体内壁呈连续状；所述第一锥台面小径端与所述第二锥台面大径端呈连续状；所述第二锥台面小径端与所述半球面开口端呈连续状。
3.根据权利要求1或2所述的活塞杆，其特征在于:所述锥台形筒体外壁呈锥台状。
4.根据权利要求3所述的活塞杆，其特征在于:所述锥台形筒体小径端端面上设有至少两个用于连接转向节的第一螺纹孔。
5.根据权利要求3所述的活塞杆，其特征在于:所述轴头底端面上设有至少一个用于连接轴承压盖的第二螺纹孔。
6.根据权利要求3所述的活塞杆，其特征在于:所述活塞杆体上设有至少一个单向阀孔和至少一个阻尼孔。
7.根据权利要求3所述的活塞杆，其特征在于:所述活塞杆体顶端面上设有至少两个用于连接活塞的第三螺纹孔。
8.一种油气悬挂缸，包括缸套和设在所述缸套内的活塞，所述活塞上连接有活塞杆，其特征在于:所述活塞杆为上述权利要求1-7任一所述的活塞杆；所述活塞杆的活塞杆体顶部连接所述活塞。
9.一种矿用自卸车，至少包括车体和油气悬挂缸，所述车体通过转向节、横摆臂轴承和纵摆臂轴承与所述油气悬挂缸连接，其特征在于:所述油气悬挂缸为上述权利要求8所述的油气悬挂缸；所述转向节套设在所述油气悬挂缸的活塞杆的锥台形筒体上，所述转向节与所述锥台形筒体固定连接；所述横摆臂轴承和纵摆臂轴承固定套设在所述油气悬挂缸的活塞杆的轴头上；所述油气悬挂缸的活塞杆的轴头底端安装有轴承端盖。
【文档编号】F16F9/32GK103671679SQ201310683490
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年12月12日 优先权日:2013年12月12日
【发明者】李晓琨, 赵彦平, 段立军, 赵波 申请人:北京二七轨道交通装备有限责任公司