基于多级复合伸缩液压缸的重载举升方法与流程

本发明涉及流体传动技术领域，具体涉及一种基于多级复合伸缩液压缸的重载举升方法。

背景技术：

液压缸是液压系统中重要的往复运动类执行元件。相比单级液压缸，多级伸缩液压缸具有初始安装距较短、行程更长等优点，在自卸车、起重机等大型重载举升装备中应用广泛。目前，大型重载举升装备多采用传统的柱塞或活塞式多级液压缸，各级柱塞或活塞需逐级伸出，伸出速度较慢。另外，各级柱塞或活塞杆还需要换级，换级时液压缸有效工作面积急剧变化，导致系统压力和缸运动速度突变，进而发生碰撞和振动冲击，不仅影响机械装备工作可靠性，还影响举升工作效率。针对液压电梯、高空作业车等需求，近年来又出现了同步伸缩的多级液压缸，该类液压缸虽具有运动速度快、不存在换级冲击等优点，但在重负载作用下，液压缸容腔内压力较高，缸的外形尺寸较大，不适用于安装空间受限的重载举升场合。

因此，如何设计一种液压缸的重载举升方案成为了亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是：如何设计一种基于液压缸实现的重载举升方法。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于多级复合伸缩液压缸的重载举升方法，该方法基于一种多级复合伸缩液压缸实现，所述多级复合伸缩液压缸设计为，包括缸筒1、一级缸2、二级缸3、三级缸4、缸头5、缸底6；所述缸筒1、一级缸2、二级缸3和三级缸4由外向内依次嵌套而成；所述缸筒1为圆筒状结构，其首端与一级缸2的活塞杆部分实现密封和支撑，缸筒1的尾端外缘与缸底6连接并密封；三级缸4的活塞杆部分的首端与缸头5连接并密封；

所述一级缸2包括一级缸筒体2.1、一级缸导向套2.2、一级缸密封圈2.3、一级缸螺纹挡环2.4、排气螺塞2.5和注油螺塞2.6；所述一级缸筒体2.1为圆筒状结构，一级缸导向套2.2为法兰盘状结构，一级缸螺纹挡环2.4为圆环状结构，一级缸筒体2.1的首端内壁与一级缸导向套2.2的外缘螺纹连接并通过一级缸密封圈2.3密封，一级缸导向套2.2的横截面沿轴向开有两个通孔，并在两个通孔靠近法兰的一端分别安装所述排气螺塞2.5和注油螺塞2.6，一级缸导向套2.2的内壁轴向由所述法兰一端向内依次安装有第二防尘圈15，第四格莱圈16、第四导向环17并与二级缸3的活塞杆部分实现密封和支撑；一级缸筒体2.1尾端的外缘安装有第一格莱圈8、第一导向环9并与缸筒1内壁实现密封和支撑；一级缸筒体2.1尾端的内侧与一级缸螺纹挡环2.4的外缘通过螺纹连接紧固，一级缸2的活塞杆靠近活塞的部分沿径向开有多个通孔；

所述二级缸3包括二级缸筒体3.1、二级缸导向套3.2、二级缸密封圈3.3、二级缸活塞体3.4、插装式单向阀3.5和导油管3.6，所述二级缸筒体3.1为圆筒状结构，二级缸导向套3.2为法兰盘状结构，二级缸活塞体3.4为圆柱状结构并在一端开有环形凹槽；二级缸筒体3.1的首端内壁与二级缸导向套3.2的外缘螺纹连接并通过二级缸密封圈3.3密封，二级缸导向套3.2的内壁轴向由法兰端向内依次安装有第三防尘圈20，第六格莱圈21、第六导向环22并与三级缸4的活塞杆部分实现密封和支撑，二级缸筒体3.1的尾端开有4-8个连通二级缸3无杆腔与三级缸4有杆腔的径向通孔，二级缸筒体3.1尾端的外缘与二级缸活塞体3.4的所述环形凹槽内壁通过螺纹连接紧固，二级缸活塞体3.4沿轴向中心线开有盲孔，所述导油管3.6的一端伸入所述盲孔并与二级缸活塞体3.4焊接紧固，从二级缸活塞体3.4的所述环形凹槽底部出发沿轴向开设阶梯通孔，并在所述阶梯通孔内安装插装式单向阀3.5，二级缸活塞体3.4内还开有连通一级缸2有杆腔与导油管3.6的径向孔，二级缸活塞体3.4的外缘沿所述径向孔的两侧分别安装有第三格莱圈13、第三导向环14并与一级缸2内壁实现密封和支撑，从而所述二级缸3的无杆腔的油液通过插装式单向阀3.5流入三级缸4的无杆腔，反向油液无法流通，一级缸2靠近活塞部分的径向通孔与二级缸活塞体3.4内的径向孔连通；

所述三级缸4的外缘为阶梯轴状结构，且内部沿轴心线开有阶梯孔，三级缸4的活塞杆部分的首端与缸头5螺纹连接并通过第二o形圈23密封，三级缸4的活塞杆部分的尾端靠近活塞部位沿径向开有4-8个通孔，三级缸4的活塞部分的外缘安装第五格莱圈18、第五导向环19并与二级缸3的内壁实现密封和支撑，三级缸4的活塞部分的内孔安装有第七格莱圈25和第七导向环26，所述导油管3.6的另一端伸入三级缸4的内部并通过第七格莱圈25和第七导向环26与三级缸4实现密封与支撑；

所述缸底6上开有与一级缸2的无杆腔、二级缸3的无杆腔连通的无杆腔油口a，缸头5上开有与三级缸4内的所述阶梯孔、导油管3.6连通的无杆腔油口b；

基于所述多级复合伸缩液压缸实现的重载举升方法包括以下步骤：在使用前，打开排气螺塞2.5和注油螺塞2.6，从安装注油螺塞2.6的孔处向二级缸3的有杆腔注入液压油，二级缸3的有杆腔内的空气通过安装排气螺塞2.5的孔处排出，二级缸3的有杆腔注满液压油后再安装拧紧排气螺塞2.5和注油螺塞2.6；

当液压缸需要外伸时，从无杆腔油口a向一级缸2的无杆腔打入高压油，高压油驱动一级缸2首先伸出，同时一级缸2有杆腔的油液依次流经一级缸2靠近活塞部分的径向通孔、二级缸活塞体3.4的径向孔、导油管3.6，再由缸头5上的无杆腔油口b流出；二级缸3的有杆腔和三级缸4的无杆腔形成闭死容腔，一级缸2伸出到位后，高压油再驱动二级缸3向外伸出，此时二级缸3有杆腔内的油液通过二级缸筒体3.1上的径向通孔进入三级缸4的无杆腔，推动二级缸3和三级缸4同时、同步向外伸出，同时三级缸4有杆腔的油液流经三级缸4的活塞杆上的径向孔、三级缸4内的轴向孔，再由缸头5上的无杆腔油口b流出。

优选地，当液压缸需要缩回时，从有杆腔油口b向三级缸4的有杆腔打入高压油，同时三级缸4无杆腔的油液通过二级缸筒体3.1上的径向通孔进入二级缸3的有杆腔，驱动二级缸3和三级缸4同时同步缩回，当二级缸3和三级缸4缩回到位后，高压油液再依次通过导油管3.6、二级缸活塞体3.4的径向孔、一级缸2靠近活塞部分的径向通孔，进入一级缸2的无杆腔，同时一级缸2无杆腔的油液通过缸底6上的有杆腔油口a流出。

优选地，所述一级缸导向套2.2轴向的所述两个通孔的中心与一级缸导向套2.2的圆心三点共线，排气螺塞2.5安装位置高于注油螺塞2.6位置。

优选地，所述缸筒1的首端内壁沿轴向由外向内依次安装有第一防尘圈10，第二格莱圈11、第二导向环12从而与一级缸2的活塞杆部分实现密封和支撑，缸筒1的尾端外缘与缸底6螺纹连接并通过第一o型圈7实现密封。

优选地，所述缸底6上安装有为轴承实现润滑的第一油杯24。

优选地，所述缸头5上安装有为轴承实现润滑的第二油杯27。

优选地，一级缸2的活塞杆靠近活塞的部分沿径向开有4-8个通孔。

优选地，在液压缸多次往复运动过程中，当三级缸4的无杆腔和二级缸3的有杆腔所形成的闭死容腔内的油液泄漏时，二级缸活塞体3.4上安装的插装式单向阀3.5自动打开，向所述闭死容腔补充油液。

(三)有益效果

本发明通过多级缸之间的匹配设计，能够显著提高重负载多级液压缸的伸缩速度，减少换级冲击频次，解决现有复合伸缩液压缸加工制造困难、无法装配、无法提前充油的问题；而且能够消除液压缸往复运动中产生的同步误差。

附图说明

图1是本发明的方法中设计的液压缸的整体结构剖视图；

图2是本发明的方法中设计的液压缸中一级缸的结构示意图；

图3是本发明的方法中设计的液压缸中二级缸的结构示意图；

图4是本发明的方法中设计的液压缸中三级缸的结构示意图。

其中，1-缸筒，2-一级缸，2.1-一级缸筒体，2.2-一级缸导向套，2.3-一级缸密封圈，2.4-一级缸螺纹挡环，2.5-排气螺塞，2.6-注油螺塞；3-二级缸，3.1-二级缸筒体，3.2-二级缸导向套，3.3-二级缸密封圈，3.4-二级缸活塞体，3.5-插装式单向阀，3.6-导油管；4-三级缸，5-缸头，6-缸底；7-第一o型圈，8-第一格莱圈，9-第一导向环，10-第一防尘圈，11-第二格莱圈，12-第二导向环，13-第三格莱圈，14-第三导向环，15-第二防尘圈，16-第四格莱圈，17-第四导向环，18-第五格莱圈，19-第五导向环，20-第三防尘圈，21-第六格莱圈，22-第六导向环，23-第二o形圈，24-第一油杯，25-第七格莱圈，26-第七导向环，27-第二油杯。

具体实施方式

为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。

本发明提供一种基于多级复合伸缩液压缸的重载举升方法，该方法基于一种多级复合伸缩液压缸实现，如图1所示，所述多级复合伸缩液压缸设计为：包括缸筒1、一级缸2、二级缸3、三级缸4、缸头5、缸底6和不同规格的o型圈、格莱圈、导向环、防尘圈和油杯，其中：

所述缸筒1、一级缸2、二级缸3和三级缸4由外向内依次嵌套而成，缸筒1为圆筒状结构，其首端内壁沿轴向由外向内依次安装有第一防尘圈10，第二格莱圈11、第二导向环12并与一级缸2的活塞杆部分实现密封和支撑，缸筒1的尾端外缘与缸底6螺纹连接并通过第一o型圈7实现密封；

如图1、图2所示，所述一级缸2包括一级缸筒体2.1、一级缸导向套2.2、一级缸密封圈2.3、一级缸螺纹挡环2.4、排气螺塞2.5和注油螺塞2.6；所述一级缸筒体2.1为圆筒状结构，一级缸导向套2.2为法兰盘状结构，一级缸螺纹挡环2.4为圆环状结构，一级缸筒体2.1的首端内壁与一级缸导向套2.2的外缘螺纹连接并通过一级缸密封圈2.3密封，一级缸导向套2.2的横截面沿轴向开有两个通孔，并在两个通孔靠近法兰为法兰盘状结构一级缸导向套2.2中的法兰的一端分别安装所述排气螺塞2.5和注油螺塞2.6，一级缸导向套2.2的内壁轴向由所述法兰一端向内依次安装有第二防尘圈15，第四格莱圈16、第四导向环17并与二级缸3的活塞杆部分实现密封和支撑；一级缸筒体2.1尾端的外缘安装有第一格莱圈8、第一导向环9并与缸筒1内壁实现密封和支撑；一级缸筒体2.1尾端的内侧与一级缸螺纹挡环2.4的外缘通过螺纹连接紧固，一级缸2的活塞杆靠近活塞的部分沿径向开有4-8个通孔；

如图1、图3所示，所述二级缸3又包括二级缸筒体3.1、二级缸导向套3.2、二级缸密封圈3.3、二级缸活塞体3.4、插装式单向阀3.5和导油管3.6，所述二级缸筒体3.1为圆筒状结构，二级缸导向套3.2为法兰盘状结构，二级缸活塞体3.4为圆柱状结构并在一端开有环形凹槽；二级缸筒体3.1的首端内壁与二级缸导向套3.2的外缘螺纹连接并通过二级缸密封圈3.3密封，二级缸导向套3.2的内壁轴向由法兰端向内依次安装有第三防尘圈20，第六格莱圈21、第六导向环22并与三级缸4的活塞杆部分实现密封和支撑，二级缸筒体3.1的尾端开有4-8个连通二级缸3无杆腔与三级缸4有杆腔的径向通孔，二级缸筒体3.1尾端的外缘与二级缸活塞体3.4的所述环形凹槽内壁通过螺纹连接紧固，二级缸活塞体3.4沿轴向中心线开有盲孔，所述导油管3.6的一端伸入所述盲孔并与二级缸活塞体3.4焊接紧固，从二级缸活塞体3.4的所述环形凹槽底部出发沿轴向开设阶梯通孔，并在所述阶梯通孔内安装插装式单向阀3.5，二级缸活塞体3.4内还开有连通一级缸2有杆腔与导油管3.6的径向孔，二级缸活塞体3.4的外缘沿所述径向孔的两侧分别安装有第三格莱圈13、第三导向环14并与一级缸2内壁实现密封和支撑，从而所述二级缸3的无杆腔的油液通过插装式单向阀3.5流入三级缸4的无杆腔，反向油液无法流通，一级缸2靠近活塞部分的径向通孔与二级缸活塞体3.4内的径向孔沟通；

如图1、图4所示，所述三级缸4的外缘为阶梯轴状结构，且内部沿轴心线开有阶梯孔，三级缸4的活塞杆部分的首端与缸头5螺纹连接并通过第二o形圈23密封，三级缸4的活塞杆部分的尾端靠近活塞部位沿径向开有4-8个通孔，三级缸4的活塞部分的外缘安装第五格莱圈18、第五导向环19并与二级缸3的内壁实现密封和支撑，三级缸4的活塞部分的内孔安装有第七格莱圈25和第七导向环26，所述导油管3.6的另一端伸入三级缸4的内部并通过第七格莱圈25和第七导向环26与三级缸4实现密封与支撑；

所述一级缸导向套2.2轴向的所述两个通孔的中心与一级缸导向套2.2的圆心三点共线，排气螺塞2.5安装位置高于注油螺塞2.6位置；

所述缸底6上开有与一级缸2的无杆腔、二级缸3的无杆腔连通的无杆腔油口a，缸头5上开有与三级缸4内的所述阶梯孔、导油管3.6连通的无杆腔油口b；

所述缸底6上安装有为轴承实现润滑的第一油杯24，缸头5上安装有为轴承实现润滑的第二油杯27。

基于上述用多级复合伸缩液压缸实现的重载举升方法，包括以下步骤：在使用前，打开排气螺塞2.5和注油螺塞2.6，从安装注油螺塞2.6的孔处向二级缸3的有杆腔注入液压油，二级缸3的有杆腔内的空气通过安装排气螺塞2.5的孔处排出，二级缸3的有杆腔注满液压油后再安装拧紧排气螺塞2.5和注油螺塞2.6；

当液压缸需要外伸时，从无杆腔油口a向一级缸2的无杆腔打入高压油，高压油驱动一级缸2首先伸出，同时一级缸2有杆腔的油液依次流经一级缸2靠近活塞部分的径向通孔、二级缸活塞体3.4的径向孔、导油管3.6，再由缸头5上的无杆腔油口b流出；二级缸3的有杆腔和三级缸4的无杆腔形成闭死容腔，一级缸2伸出到位后，高压油再驱动二级缸3向外伸出，此时二级缸3有杆腔内的油液通过二级缸筒体3.1上的径向通孔进入三级缸4的无杆腔，推动二级缸3和三级缸4同时、同步向外伸出，因此能够显著提高液压缸伸出速度，同时三级缸4有杆腔的油液流经三级缸4的活塞杆上的径向孔、三级缸4内的轴向孔，再由缸头5上的无杆腔油口b流出；而由于二级缸3和三级缸4是同时运动、同时停止的，因此不存在换级问题，显著减少了缓冲冲击频次。

当液压缸需要缩回时，从有杆腔油口b向三级缸4的有杆腔打入高压油，同时三级缸4无杆腔的油液通过二级缸筒体3.1上的径向通孔进入二级缸3的有杆腔，驱动二级缸3和三级缸4同时同步缩回，当二级缸3和三级缸4缩回到位后，高压油液再依次通过导油管3.6、二级缸活塞体3.4的径向孔、一级缸2靠近活塞部分的径向通孔，进入一级缸2的无杆腔，同时一级缸2无杆腔的油液通过缸底6上的有杆腔油口a流出；

通过排气螺塞2.5和注油螺塞2.6实现上述闭死容腔的排气充油，在液压缸多次往复运动过程中，当三级缸4的无杆腔和二级缸3的有杆腔所形成的闭死容腔内的油液泄漏时，二级缸活塞体3.4上安装的插装式单向阀3.5自动打开，向上述的闭死容腔补充油液，进而能够保证二级缸3和三级缸4同步运动的精度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。