专利名称：适用于液压缸活塞杆端的缓冲结构的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液压技术，具体说是涉及一种适用于液压缸活塞杆 端的缓冲结构。该结构设置具有径向和轴向浮动功能的浮动缓冲轴套，与导 向套的孔进行缓冲，可用于要求液压缸具有活塞杆端缓冲的场合。
背景技术：
在工程机械中，大量采用液压缸作为液压系统中的执行元件，并作为工 程机械机构中的运动杆件。 一般来说，在工程机械的各机构运动动作时，总 希望杆件动作平稳、可靠，不要突然急速停止，以免造成对机构的冲击和损 坏。因此工程机械运动机构中使用的液压缸一般都会在液压缸活塞杆端及缸 尾端设计缓冲结构，来满足机构对液压缸运动动作的要求。
现有技术中(如图1、 2所示)，液压缸活塞杆端常采用的缓冲结构是利 用活塞一端的内孔面小A与导向套在有杆腔一侧的外圆面4)B之间配合间隙 进行节流缓冲。活塞内孔底面与导向套在有杆腔的端面之间所形成的空间一 —即缓冲腔里所包容的油液，需要通过小A/4)B 二者间的配合间隙流向液压 缸有杆腔的油口，并向液压系统排出油液。此时活塞内孔径与导向套在有杆 腔的轴端之间的缝隙相当于一个节流阀，因此就起到缓冲作用。
但是将上述缓冲结构的液压缸用在工程机械上(如装载机的动臂液压 缸)，会发现存在以下问题液压缸在活塞杆接近完全伸出时，有时会突然发 现实际上液压缸并没有缓冲功能，因此到活塞杆行程末尾，冲击十分激烈。 分析出现这种情况的原因，是由于液压缸活塞内孔与导向套外圆之间的配合 间隙太大，起不到节流缓冲的作用。
通过数学建模及仿真设计，发现要实现理想的节流缓冲效果，活塞内孔 径4> A与导向套外圆轴径小B的加工偏差要求是非常高的。所谓理想状态是指 活塞、导向套的下列结构要素的轴向中心线互相之间，以及它们与液压缸轴 向中心线之间，最好是处于理论上同轴度为零，节流缓冲效果则完全由*A/(I)B 二者间的配合间隙来决定
1) 活塞与缸筒内孔配合的外圆直径，活塞与活塞杆轴径配合的内孔径， 活塞起缸端缓冲作用的内孔直径4)A ;
2) 导向套与缸筒配合的轴径，导向套支承活塞杆的孔径，导向套与活塞
之间起缓冲的轴径小B。
然而，由于活塞和导向套的上述结构要素的加工精度不可能使它们的相 关偏差为零，因此它们装配后在液压缸内部的实际所处位置，使得它们互相 之间，以及和活塞杆、缸筒内孔的轴向中心线之间是有相当的偏心值。正因 为各零件的制造累积误差很大，因此活塞装配后的实际偏心值有时已经大于
了活塞缓冲孔和导向套外圆的小A/4)B之间配合间隙。这样就会在活塞连带 活塞杆进入液压缸前端导向套轴端想要缓冲时，却出现活塞缓冲孔撞击导向 套轴端的毛病。为了避免这种现象的出现，设计或制造上就会考虑放大液压 缸活塞缓冲孔径4) A和导向套轴端外圆直径4>B的配合间隙数值，其直接后果 就是使得液压缸的活塞杆端丧失缓冲功能。
发明内容
本实用新型的目的正是针对上述现有技术中所存在的不足之处而提供一 种适用于液压缸活塞杆端的缓冲结构。
本实用新型的目的可通过下述技术措施来实现
本实用新型的适用于液压缸活塞杆端的缓冲结构包括液压缸缸筒、设置 在液压缸缸筒前端的导向套、安装在液压缸有杆腔内的活塞杆、以及固定安 装在活塞杆尾部的活塞；所述活塞杆为从前到后、且轴径由大变小的四轴径、 三段台阶状结构，并依次安装有浮动缓冲轴套、活塞和螺母套，其中活塞杆 公称直径段与导向套配合，浮动缓冲轴套以径向、轴向浮动方式安装在活塞 杆的第一段台阶轴段上，活塞通过安装在活塞杆第三段台阶轴段上的螺母套 被固定安装在活塞杆的第二段台阶轴段上；所述浮动缓冲轴套的内径大于第 一段台阶轴段直径、外径小于导向套起缓冲作用处的内径。
所述导向套可对活塞杆的轴向伸縮运动进行导向，当活塞杆接近完全伸 出时，在缓冲腔压力油的推动下，浮动缓冲轴套的锥形倒角端以轴向位移自动对中的方式进入导向套的孔内，使位于导向套与活塞间的缓冲腔内的油液 通过浮动缓冲轴套的外径与导向套孔径的间隙进行节流缓冲。当操纵活塞杆 縮回时，浮动缓冲轴套在有杆腔油口进来的压力油作用下，向活塞侧轴向移 动，油液可通过浮动缓冲轴套的内孔与活塞杆轴径间的间隙、以及浮动缓冲 轴套外圆与导向套孔径的间隙，向液压缸有杆腔空间迅速进油，解决液压缸 活塞杆縮回初始启动困难的问题。
本实用新型中所述浮动缓冲轴套靠近活塞侧的端面开设有若干个径向油 槽，靠近活塞杆第一段台阶轴段的轴肩台阶一侧的外圆面为锥形倒角结构， 且浮动缓冲轴套的长度小于活塞杆的第一段台阶轴段的长度；所述导向套朝 向浮动缓冲轴套一侧的孔端处为内锥形倒角结构。
本实用新型的工作原理如下
本实用新型的缓冲结构是利用浮动缓冲轴套的外径与导向套内圆的配合 间隙(相当于一个节流阀)进行节流缓冲。浮动缓冲轴套具有径向浮动能力， 且前端加工为锥形倒角，所以在进入有内锥形倒角的导向套孔时会自动对中， 这样就能有效补偿由于加工误差引起的活塞、导向套、活塞杆等各零件之间 同轴度、垂直度等形位公差的误差；同时因为它具有径向浮动的功能也降低 了其他零件的加工尺寸精度要求。
另外，浮动缓冲轴套能够轴向浮动，当活塞杆伸出到浮动缓冲轴套带锥 形倒角部分完全进入到导向套内时，活塞与导向套之间形成压力腔(即缓冲 腔)时，压力油顶推浮动缓冲轴套设置径向油槽的这一端面，使浮动缓冲轴 套往导向套一侧靠拢，其带锥形倒角的端面与活塞杆第一段台阶轴段的轴肩 台阶紧贴封油，这样上述缓冲腔里的油液只能通过缓冲配合副的缝隙(浮动 缓冲轴套外圆与导向套孔径间的间隙)之间慢慢流向有杆腔油口向外排油， 起到了活塞及活塞杆与导向套在缸头处的缓冲作用。
当有杆腔油口进入压力油时，压力油推动浮动缓冲轴套向活塞一侧轴向 移动，并与活塞端面贴合接触。此时，压力油通过缓冲配合副的缝隙，缓慢 向有杆腔进油；另外，油液还可迅速从浮动缓冲轴套孔径与活塞杆第一段台 阶轴段轴径的间隙进入导向套和活塞所形成的有杆腔内。由于浮动缓冲轴套 与活塞接触的那个端面上开有若干条径向油槽，所以压力油就很快从径向油
5槽通过，充满整个有杆腔，推动活塞，使活塞杆做收回运动。
本实用新型的有益效果如下该结构相比现有技术更为合理，缓冲效果 明显，不仅能有效解决活塞杆伸出快到终端时，缸头的缓冲问题，同时也使 得在活塞杆縮回时启动迅速、平稳，有效地解决了现有技术中液压缸活塞杆 縮回初始启动困难的问题。
图1是现有技术的结构示意图。
图2是图1的I局部视图。
图3是本实用新型的结构示意图
图4是图3的II局部视图。
图1和图2中序号为1、活塞，2、缸筒，3、活塞小A的底面，4、活 塞外径的端面，5、油口 (有杆腔油口)， 6、活塞杆，7、导向套，8、导向套 的端面，9、卡键，10、卡键套，11、挡圈(轴用弹性挡圈)。
图3和图4中序号为12、活塞，13、缸筒，14、活塞的端面，15、浮 动缓冲轴套，16、油口 (有杆腔油口)， 17、导向套，18、活塞杆，19、导向 套的端面，20、螺母套，21、螺钉。
具体实施方式
本实用新型以下将结合实施例(附图)作进一步描述，但并不限制本实 用新型。
如图3所示，本实用新型的适用于液压缸活塞杆端的缓冲结构包括液压 缸缸筒13、设置在液压缸缸筒前端的导向套17、安装在有杆腔内的活塞杆18、 以及固定安装在活塞杆尾部的活塞12。
所述活塞杆18为从前到后、且轴径由大变小的四轴径、三段台阶状结构， 并依次安装有浮动缓冲轴套15、活塞12和螺母套20，其中活塞杆公称直径 段与导向套配合，浮动缓冲轴套15以径向、轴向浮动方式安装在活塞杆的第 一段台阶轴段上，活塞12通过安装在活塞杆第三段台阶轴段上的螺母套20 被固定安装在活塞杆的第二段台阶轴段上；所述浮动缓冲轴套的内径大于第
6一段台阶轴段直径、外径小于导向套17起缓冲作用处的内径。
所述浮动缓冲轴套15靠近活塞侧的端面开设有若干个径向油槽，靠近活
塞杆第一段台阶轴段的轴肩台阶一侧(朝向导向套一侧)的外圆面为锥形倒
角结构，且浮动缓冲轴套15的长度小于活塞杆的第一段台阶轴段的长度；所 述导向套17的端面19处孔端为内锥形倒角结构。 本实用新型的具体工作原理及方式如下
当活塞杆18接近完全伸出时，浮动缓冲轴套15带锥形倒角部分从导向 套17的带内锥形倒角的端面19这一侧伸入到4)D孔里，因为浮动缓冲轴套 15具有径向浮动功能，轴与孔二者之间均是内、外锥形倒角结构，所以伸入 过程它们之间会自动对中。
活塞端面14与导向套端面19之间的形成的环状空间即为缓冲腔。当液 压缸无杆腔继续进入压力油顶推活塞12，活塞12和活塞杆18仍向前运动， 使得缓冲腔内的油液压力升高增大。这时浮动缓冲轴套15带锥形倒角面向活 塞杆18第一段台阶轴段的轴肩台阶一侧做轴向移动，并与该轴肩台阶的端面 贴合进行封油。缓冲腔内的油液通过浮动缓冲轴套15轴径ct)C与导向套17 孔径4)D的间隙进行节流缓冲，从油口 16向液压系统输出。
对于液压缸来讲，活塞杆伸出行程的控制， 一般不会采用完全由液压缸 活塞行程来进行控制，即在图1中，不会让活塞杆6完全伸出后，活塞端面3 与导向套端面8贴合；在图3中，不会让活塞端面14与导向套端面19贴合。 因为对于同一工厂生产、同一规格的每只液压缸来讲，它们的实际尺寸并不 完全相同，所以液压缸活塞行程实际上也不可能相同。对于多只液压缸并联 工作时，用液压缸行程进行控制，结果其中一只液压缸行程结束，而另一只 液压缸还在继续运动，这就会使机构中的并联杆件受到额外的载荷，因此显 得极不合理。
合理的设计应在机构里采取机械限位装置，让液压缸活塞杆端缓冲结束 时，以图l为例的现有结构，活塞端面3与导向套端面8之间的距离L2为缓 冲刚开始时的L1的1/3 1/4;以图3为例的实用新型结构，液压缸活塞杆端 缓冲结束时活塞端面14与导向套端面19之间的距离L4为缓冲刚开始时的 L3的1/3 1/4。因为缸内距离无法直接观察，所以通常是让活塞杆行程留有一定的尺寸，如留10 mm 30 mm来设计机械限位装置，使液压缸几乎同时 结束运动行程，避免机构中杆件受到额外的载荷。
当操纵活塞杆縮回时，现有结构的有杆腔油口 5进来的压力油只能通过 缓冲配合副4)A/4)B的缝隙，缓慢进入到活塞端面3与导向套端面8之间形 成的有杆腔。只有当油压升高到一定数值时，才会顶推活塞端面3，加上从油 口 5来的压力油顶推活塞端面4的共同作用下，使得活塞杆6产生縮回动作。 因此，从开始操纵活塞杆6縮回，到它真正动作，所需时间较长，显得动作滞后。
本实用新型结构在有杆腔油口 16进来的压力油作用下，浮动缓冲轴套15 朝活塞端面14 一侧轴向移动。此时有二条路线向活塞端面14与导向套端面 19之间形成的环状有杆腔充油
其一，从缓冲配合副4)C/(i)D的缝隙往有杆腔充油，这条路线进油很慢；
其二，由于浮动缓冲轴套内孔小E与活塞杆轴径4)F的间隙相对于缓冲配 合副4)C/cJ)D的缝隙要大得多，因此油液通过此缝隙，再通过浮动缓冲轴套 的若干条径向油槽可很快充满有杆腔。
由于有二条路线向液压缸有杆腔空间迅速输油，因此也就解决了现有技 术中液压缸活塞杆縮回初始启动困难的问题。
本实用新型适用于液压系统中因活塞杆伸出速度过快、活塞杆端需要缓 冲的场合，特别是对缸径相对较大的液压液压缸，为保证它的正常使用，显 得更加合适。
权利要求1、一种适用于液压缸活塞杆端的缓冲结构，它包括液压缸缸筒(13)、设置在液压缸缸筒前端的导向套(17)、安装在有杆腔内的活塞杆(18)、以及固定安装在活塞杆尾部的活塞(12)，其特征在于所述活塞杆(18)为从前到后、且轴径由大变小的四轴径、三段台阶状结构，并依次安装有浮动缓冲轴套(15)、活塞(12)和螺母套(20)，其中活塞杆公称直径段与导向套配合，浮动缓冲轴套(15)以径向、轴向浮动方式安装在活塞杆的第一段台阶轴段上，活塞(12)通过安装在活塞杆第三段台阶轴段上的螺母套(20)被固定安装在活塞杆的第二段台阶轴段上；所述浮动缓冲轴套的内径大于第一段台阶轴段直径、外径小于导向套(17)起缓冲作用处的内径。
2、 根据权利要求1所述的缓冲结构，其特征在于所述浮动缓冲轴套(15) 靠近活塞侧的端面开设有若干个径向油槽，靠近活塞杆第一段台阶轴段的轴 肩台阶一侧的外圆面为锥形倒角结构，且浮动缓冲轴套(15)的长度小于活 塞杆的第一段台阶轴段的长度。
3、 根据权利要求1所述的缓冲结构，其特征在于所述导向套(17)朝 向浮动缓冲轴套(15) —侧的端面(19)孔端处为内锥形倒角结构。
专利摘要一种适用于液压缸活塞杆端的缓冲结构，它包括液压缸缸筒(13)、设置在液压缸缸筒前端的导向套(17)、安装在有杆腔内的活塞杆(18)、以及固定安装在活塞杆尾部的活塞(12)，其特征在于所述活塞杆(18)为从前到后、且轴径由大变小的四轴径、三段台阶状结构，并依次安装有浮动缓冲轴套(15)、活塞(12)和螺母套(20)，其中活塞杆公称直径段与导向套配合，浮动缓冲轴套(15)以径向、轴向浮动方式安装在活塞杆的第一段台阶轴段上，活塞(12)通过安装在活塞杆第三段台阶轴段上的螺母套(20)被固定安装在活塞杆的第二段台阶轴段上；所述浮动缓冲轴套的内径大于第一段台阶轴段直径、外径小于导向套(17)起缓冲作用处的内径。
文档编号F15B15/00GK201288719SQ20082022097
公开日2009年8月12日 申请日期2008年11月17日 优先权日2008年11月17日
发明者凯 于, 刘文新, 刘祎娜, 堵利宾, 娄江坤, 尹志红, 张小永 申请人:郑州宇通重工有限公司