一种单缸插销式伸缩油缸、伸缩臂及工程机械设备的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种单缸插销式伸缩油缸、伸缩臂及工程机械设备，包括缸筒和活塞杆，缸筒或活塞杆固定连接基本节臂；还包括间隔地固定连接在缸筒或活塞杆上的至少两个缸头；活塞杆与基本节臂连接时，缸头选择性地与任一节臂连接，缸筒在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，缸筒的往复运动带动与其锁定的节臂进行伸缩动作；缸筒与基本节臂连接时，缸头选择性地与任一节臂连接，活塞杆在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，活塞杆的往复运动带动与其锁定的节臂进行伸缩动作。本发明能够解决单缸插销式起重机的伸缩油缸过长，导致其可靠性较低、设计困难的问题。
【专利说明】一种单缸插销式伸缩油缸、伸缩臂及工程机械设备
【技术领域】
[0001]本发明涉及工程机械领域，特别是涉及一种单缸插销式伸缩油缸、设置有该单缸插销式伸缩油缸的伸缩臂及工程机械设备。
【背景技术】
[0002]现有的单缸插销式伸缩油缸在缸筒上布置一缸头，主要依靠增加伸缩油缸的长度来实现伸臂从全缩至100%的全伸。伸缩油缸在伸臂内结构如图1所示，其包括活塞杆I’和缸筒2’，缸筒2’通过油缸导向支架3’支撑固定。伸缩臂包括基本节臂4’、末节臂5’以及套接在基本节臂4’和末节臂5’之间的若干中间节臂6’。图中的a指的是节臂的前段，b指的是节臂的后段。相邻的两节臂之间均设置有臂销8’，两相邻的节臂之间的相对位置可通过臂销8，选择性地锁定或释放。活塞杆I’与基本节臂4’固定连接，因此缸筒2’的伸缩可以带动各节臂的伸出与缩回。缸筒2’的尾部设置有缸头7’，缸头7’选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，同时通过缸筒2’的往复运动实现该节臂的伸缩。
[0003]图2示出的是缸头7’的结构示意图。如图2所示，缸头7’包括缸头体70’、驱动油缸71’、燕尾槽72’和缸销73’。其中:缸销73’伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，主要实现伸缩油缸与伸缩臂之间的分离和连接。燕尾槽72’在驱动油缸71’的作用下，主要实现伸缩臂中相邻两臂节之间的分离与连接。
[0004]图3示出的是现有伸缩油缸的结构示意图，该图是以单缸插销式伸缩油缸的伸出和缩回一个周期对伸缩油缸的工作过程为例进行说明。活塞杆I’通过铰接点固定在伸缩臂的基本节臂4’(基本节臂4’位于图4中左侧，且未示出)上，依靠缸筒2’的往复运动来实现伸缩臂的伸缩，缸筒2’通过缸头7’与伸缩臂进行联接。在伸缩油缸伸出过程中，首先依靠缸头7’上相应的检测开关找到臂位(臂节的位置)，依靠缸头7’中的缸销73’实现伸缩油缸与伸缩臂的联接，缸头7’上的燕尾槽72’将臂销8’从臂销孔9’中拔下，实现臂节之间的分离；然后伸缩油缸无杆腔在高压油的作用下通过缸头7’连同伸缩臂中的臂节向外伸出，直至伸至100%的全伸状态；反之，伸缩油缸和伸缩臂中的臂节缩回。伸缩油缸可以一次性实现每节臂从全缩状态一次性伸至100%的全伸状态。
[0005]现有伸缩油缸完成一个伸缩周期过程如图1及4-6所示，图1示出的是臂节全缩的状态示意图，图4示出的是缸头缩回寻找末节臂的臂位的状态示意图，图5示出的是缸头找到末节臂臂位、插入缸销以及拔下臂销的状态示意图，图6示出的是末节臂伸至5节臂前段臂销孔并插入臂销的状态示意图。至此，伸缩油缸完成一次伸出过程，伸缩油缸的缩回和伸出类似，这里就不做过多的陈述。
[0006]由于伸缩油缸是在伸缩臂的内部实现伸缩的过程且行程较大，其可靠性和稳定性降低，要想保证伸缩油缸能够稳定可靠的伸缩，必须增加活塞杆和缸筒的厚度，同时在缸筒外壁增加油缸导向支架，保证伸缩油缸在伸臂内部不会掉缸和倾斜。由于伸缩油缸长度较长，其伸缩过程需要更多的液压油，液压系统需要配置容量更大的油箱来实现伸缩的过程。这将导致起重机上车的总重量过大，限制了起重机的整体性能，对产品在工程机械行业的竞争优势有很大的影响。由此可以看出，目前的伸缩油缸存在以下问题:
[0007]I)成本高。伸缩油缸的行程大于单节臂伸出的行程，伸缩油缸的长度较长。长油缸的缸筒和缸杆加工非常困难，对其加工设备和加工工艺有较高的要求，致使伸缩油缸生产的总成本较大。
[0008]2)重量大。伸缩油缸长度较长，在伸缩过程中缸筒需要承受较大的径向载荷，所以伸缩油缸在设计过程中需要较厚的缸径和杆径，同时为保障其伸缩的稳定性需要较长的油缸导向支架；为保障行程较长油缸正常的伸缩，需要配置容量较大的油箱，导致起重机上车总重量较大。
[0009]3)可靠性较差。由于伸缩油缸在伸臂内运动且行程较长，致使伸缩油缸在伸缩臂内部容易出现掉缸和缸头倾斜现象，由于油缸自身重量较大，在伸缩过程中油缸支架与各节臂的臂尾支撑部位产生较大的摩擦，容易引起伸缩油缸的抖动和剧烈的响声。
【发明内容】
[0010]本发明的目的是提出一种单缸插销式伸缩油缸、伸缩臂及工程机械设备，其能够解决单缸插销式的伸缩油缸过长，导致其可靠性较低、设计困难的问题。
[0011]为实现上述目的，本发明提供以下技术方案:
[0012]一种单缸插销式伸缩油缸，包括缸筒和活塞杆，其中:缸筒或活塞杆固定连接伸缩臂中的基本节臂；还包括相互间隔地固定连接在缸筒或活塞杆上的至少两个缸头；活塞杆与基本节臂固定连接的状态下，缸头在不同工况下选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，缸筒能够在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，缸筒的往复运动能够带动与其锁定的节臂进行伸缩动作；缸筒与基本节臂固定连接的状态下，缸头在不同工况下选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，活塞杆能够在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，活塞杆的往复运动能够带动与其锁定的节臂进行伸缩动作。
[0013]进一步地，伸缩臂全缩状态下，靠近伸缩臂中基本节臂的缸头与紧挨基本节臂的第二节臂固定连接。
[0014]进一步地，还包括用于支撑固定缸筒的油缸导向支架。
[0015]一种伸缩臂，包括基本节臂、末节臂、若干中间节臂和臂销，其中:若干中间节臂套接在基本节臂和末节臂之间；两相邻节臂之间的相对位置可通过臂销选择性地锁定或释放；还包括上述各实施例中的单缸插销式伸缩油缸。
[0016]一种包括上述实施例中伸缩臂的工程机械设备。
[0017]进一步地，工程机械设备为起重机。
[0018]基于上述技术方案，本发明的优点是:
[0019]由于本发明在现有的单缸插销式伸缩油缸的结构的基础上，在缸筒或活塞杆上设置了多个缸头，缸头在不同工况下选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，缸筒能够在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，缸筒或活塞杆的往复运动能够带动与其锁定的节臂进行伸缩动作，因此本发明在原伸缩油缸的缸筒上，通过增加缸头来缩短伸缩油缸的总长度，减小缸筒的缸径以及活塞杆的杆径，降低了生产成本，同时减小了伸缩油缸的重量，上车的总重量得到降低，使起重机伸臂的设计拥有较大的空间。【专利附图】
【附图说明】
[0020]此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
[0021]图1为现有技术中单缸插销式伸缩油缸与伸缩臂的连接示意图；
[0022]图2为图1中缸头的结构示意图；
[0023]图3为图1中单缸插销式伸缩油缸的结构示意图；
[0024]图4-6为现有技术中伸缩油缸带动伸缩臂伸出的状态示意图；
[0025]图7为本发明所提供的单缸插销式伸缩油缸的一实施例的结构示意图；
[0026]图8-13为本发明中伸缩油缸带动伸缩臂伸出的状态示意图。
【具体实施方式】
[0027]为使本发明实施的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行更加详细的描述。在附图中，自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
[0028]在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的
方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
[0029]图7示出的是单缸插销式伸缩油缸一实施例的结构示意图。如图7所示，本实施例中的伸缩油缸包括缸筒1、活塞杆2、至少两个缸头3和油缸导向支架6，其中:各缸头3相互间隔地固定连接在缸筒I上，活塞杆2固定连接伸缩臂中的基本节臂4。每一个缸头3的两侧设置有缸销5，缸销5伸出时能够将缸头3与伸缩臂的节臂相互连接而锁定在一起，缸销5收回时可以将缸头3与伸缩臂的节臂相互解锁而分离开，从而实现缸头3与伸缩臂中任一节臂的锁定和释放。
[0030]缸头3在不同工况下可以选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，缸筒I能够在缸销5伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置。由于活塞杆2与基本节臂4固定连接，因此缸筒I的往复运动可以带动与其锁定的节臂进行伸缩动作。当然，缸头3的选择性动作均采用外界控制设备控制得到，为现有技术。油缸导向支架6用于导向和支撑固定缸筒I，其采用现有技术，在此不再详述。
[0031]本发明针对现有的伸缩油缸的长度过长的弊端，在原伸缩油缸的缸筒上，通过增加缸头来缩短伸缩油缸的总长度，减小缸筒的缸径以及活塞杆的杆径，降低了生产成本，同时减小了伸缩油缸的重量，上车的总重量得到降低，使起重机伸臂的设计拥有较大的空间。
[0032]下文均以两个缸头的单缸式插销式起重机伸缩油缸为例进行说明，定义图8-13中的缸筒I左侧的缸头3为第一缸头，右侧的缸头3为第二缸头。如图1所示，伸缩油缸的节臂按照伸出方向分为前段a和后段b，第一缸头负责前段a的伸缩，第二缸头负责后段b的伸缩。
[0033]本发明主要依靠相对运动的原理。活塞杆2固定在基本节臂4上，与基本节臂4保持相对静止状态。缸筒I在油液的作用下相对活塞杆2往复运动。固定在缸筒I上的第一缸头和第二缸头在不同的工况下与不同的节臂进行联接，同时完成伸缩臂中不同节臂的伸缩。
[0034]如图8所示，图8示出的是伸缩油缸在伸缩臂内初始位置状态示意图，即伸缩臂处于全缩状态，靠近伸缩臂中基本节臂4的缸头与紧挨基本节臂4的第二节臂12固定连接。
[0035]由于缸头始终与缸筒保持静止，即缸头的动作和缸筒I的伸缩动作同步，因此第一缸头寻找末节臂9的时候，缸筒I在油液作用下也会向外伸出(图中的向右伸出)，找到末节臂9后，伸出缸销5与末节臂9锁定。图9示出的是第一缸头找到末节臂，并且二者通过缸销锁定在一起的状态示意图。
[0036]在第一缸头与末节臂锁定后，通过收回臂销10将末节臂9与倒数第二节臂11释放，此时缸筒I在油液作用下继续向外伸出，从而可以带动末节臂伸出，直至末节臂的前段a完全伸出，图10示出的是末节臂的前段a完全伸出的状态示意图。
[0037]然后，将末节臂9与倒数第二节臂11利用臂销10重新锁定。再者，通过收回缸销5将第一缸头与末节臂9释放，第二缸头开始寻找末节臂9，该寻找的动作也就是缸筒3朝内缩回(图11中的朝左运动)，找到末节臂9后，伸出缸销5与末节臂9锁定。图11示出的是第二缸头找到末节臂9，并且二者通过缸销锁定在一起的状态示意图。
[0038]再者，在第二缸头与末节臂9锁定后，通过收回臂销10将末节臂9与倒数第二节臂11释放，此时缸筒I在油液作用下继续向外伸出，从而可以带动末节臂伸出，直至末节臂的后段b完全伸出，图12示出的是末节臂的后段b完全伸出的状态示意图。
[0039]最后，将末节臂9与倒数第二节臂11利用臂销10重新锁定。以上的过程是末节臂9完全伸出过程。
[0040]接着，收回缸筒I并将其与倒数第二节臂11锁定，再将倒数第二节臂11与倒数第三节臂12释放，此时，第一缸头可以开始寻找倒数第二节臂11 (如图13所示)，以此类推即可实现各节臂的依次伸出。
[0041]当然，实现各节臂的缩回与上述过程相反，在此不再赘述。
[0042]需要说明的是，在缸筒I与基本节臂4固定连接的状态下，活塞杆2能够自由伸缩的情况下，缸头3可以设置活塞杆2上，设置方式与设置在缸筒I上的情况一致，此时活塞杆2可以在不同工况下选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，活塞杆2能够在缸销5伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，活塞杆2的往复运动能够带动与其锁定的节臂进行伸缩动作。实现各节臂的伸出和缩回的过程与上述描述过程一致，在此不再详述。
[0043]此外，缸头3的数目不仅局限于上述实施例中的个数，还可以根据工况的需求设置更多个。
[0044]本发明还提供一种伸缩臂，其包括基本节臂、末节臂、若干中间节臂、臂销以及上述各实施例中的单缸插销式伸缩油缸。其中:若干中间节臂套接在基本节臂和末节臂之间，两相邻节臂之间的相对位置可通过臂销选择性地锁定或释放。单缸插销式伸缩油缸各节臂之间的连接和配合关系在上文均已经阐述清楚，在此不再赘述。
[0045]本发明还提供一种工程机械设备，其包括上述实施例中的伸缩臂，所述工程机械设备的其它部分可以参照现有技术，本文不再展开描述。所述工程机械设备可以是起重机。
[0046]综上所述，本发明具有以下优点:
[0047]1、成本低。伸缩油缸的伸缩运动采用相对运动原理，将伸缩臂的伸缩分成两步完成，伸缩油缸的行程减小，长度可以更短，活塞杆和缸筒也可以变短，加工更为方便，对加工设备和加工工艺的要求变低，所以伸缩油缸的总成本大幅度的降低。
[0048]2、重量小。伸缩油缸长度变短，自身的总重量下降，所以在伸缩过程中缸筒需要承受的径向载荷变小，所以伸缩油缸在设计过程中，在保证稳定性的前提下可以适当的减小缸筒缸径和活塞杆的杆径的大小，由于伸缩油缸的行程变短，可以适当配置容量较小的油箱，减小了上车的总重量。
[0049]3、可靠性高。由于伸缩油缸行程和长度变短，其加工精度更高，伸缩油缸的稳定性和可靠性更高，由于伸缩油缸自身重量的减小，在伸缩过程中油缸支架与各节臂臂尾支撑部位产生的摩擦力变小,在该部位加适量的润滑,可以将油缸的抖动和摩擦响声消除,稳定性得到显著的改善。
[0050]最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解:依然可以对本发明的【具体实施方式】进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。
【权利要求】
1.一种单缸插销式伸缩油缸， 包括缸筒和活塞杆，其中: 缸筒或活塞杆固定连接伸缩臂中的基本节臂； 其特征在于: 还包括相互间隔地固定连接在缸筒或活塞杆上的至少两个缸头； 活塞杆与基本节臂固定连接的状态下，缸头在不同工况下选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，缸筒能够在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，缸筒的往复运动能够带动与其锁定的节臂进行伸缩动作； 缸筒与基本节臂固定连接的状态下，缸头在不同工况下选择性地与伸缩臂中任一节臂相连接，活塞杆能够在缸销伸出或收回时选择性地锁定或释放其与任一节臂的相对位置，活塞杆的往复运动能够带动与其锁定的节臂进行伸缩动作。
2.如权利要求1所述的单缸插销式伸缩油缸， 其特征在于: 伸缩臂全缩状态下，靠近伸缩臂中基本节臂的缸头与紧挨基本节臂的第二节臂固定连接。
3.如权利要求2所述的单缸插销式伸缩油缸， 其特征在于:` 还包括用于支撑固定缸筒的油缸导向支架。
4.一种伸缩臂， 包括基本节臂、末节臂、若干中间节臂和臂销，其中: 若干中间节臂套接在基本节臂和末节臂之间； 两相邻节臂之间的相对位置可通过臂销选择性地锁定或释放； 其特征在于: 还包括如权利要求1-3中任一项所述的单缸插销式伸缩油缸。
5.—种工程机械设备， 其特征在于: 包括如权利要求4所述的伸缩臂。
6.如权利要求5所述的工程机械设备， 其特征在于: 工程机械设备为起重机。
【文档编号】B66C23/693GK103603844SQ201310648672
【公开日】2014年2月26日 申请日期:2013年12月5日 优先权日:2013年12月5日
【发明者】东权, 张鑫, 邓永建, 王建成, 向小强 申请人:徐州重型机械有限公司