专利名称：一种液压缸、及液压缸的控制方法和控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及液压缸领域，特别是涉及一种应用于钢铁冶炼中连铸机的液压 缸，及液压缸的控制方法和控制系统。
技术背景目前，常用的液压缸为两腔液压缸，液压缸的两个容腔分别与液压系统相 通，借助液压系统提供的高压油，使设置在两个容腔间的活塞获得相应的作用力。参见图1和图2，分别示出现有的两腔液压缸和两腔液压缸控制系统。见 图1,液压缸包括缸筒14和固定在缸筒14上的导向密封套12,缸筒14和导 向密封套12构成封闭容腔，容腔内设有可在容腔内移动的大活塞11，大活塞 11将容腔分隔为有杆腔17和无有杆腔18。缸筒14上设有耳轴13。见图2,液压缸的无杆腔17和有杆腔18分别与液压系统20相连通，其 中，无杆腔17与液压系统20的压力油相通，有杆腔18与液压系统20的回油 相通，利用压力油和回油间的压力差推动大活塞11移动。该液压缸在工作时，设大活塞11前端面积为S,液压系统20向无杆腔17 提供压力油的压强为Pl,向有杆腔18提供的回油的压强接近为0，忽略不计， 此时，大活塞11获得的推力Fl为F1=P1*S 式1在冶金行业的连铸机中，液压缸常用于连铸机的拉矫机，为拉娇机提供压 下矫直力，在生产方坯时，需要的压下矫直力较大，由液压系统20提供较大 的压力油的压强，即可在大活塞11上获得较大的推力，作为压下矫直力。但 生产圆坯时，则需要很小的压下矫直力，作用力过大有可能将圓坯压成椭圆坯 或产生裂紋，这就需要液压缸提供很小的、稳定的推力，作为压下矫直力，即F2=P2*S 式2为获得小推力F2，因为大活塞11前端的面积S不变，则需要液压系统20 提供压力油的压强P2需很小。参见图3，示出液压系统的减压阀工作曲线，由该曲线可见，液压系统20 提供的压力油的压强P较高时，压强P与压力阀的开度K成正比，利于控制， 提供压力油的压强P稳定；液压系统20提供的压力油的压强P很低时，压强4P与压力阀的开度不成正比，难以控制，因此提供压力油的压强P也就不稳定，这必将导致大活塞11获得的推力F2不稳，而影响产品质量。发明内容本发明所要解决的技术问题是提供一种液压缸，该液压缸可在接通压强较 高的压力油的情况下，输出较小或较大的推力，具有4艮好的适用性。本发明另一目的是提供一种液压缸的控制方法和控制系统，该控制方法和 控制系统可使液压系统输出较高压强的压力油的情况下，输出较小或较大的推 力，具有很好的适用性。本发明公开一种液压缸，包括缸筒和固定在所述缸筒上的导向密封套，所 述缸筒和所述导向密封套构成一容腔，所述容腔内设有可移动的大活塞，所述大活塞将所述容腔分隔为有杆腔和无杆腔，所述大活塞上设有一柱塞腔，小活 塞一端紧密配合设置在所述柱塞腔内，另一端固定在所述缸筒上，所述大活塞可相对所述小活塞移动；所述柱塞腔通过所述小活塞上开设的通孔连接液压系 统。优选的，所述柱塞腔设置在所述大活塞的中间位置。 优选的，所述通孔"i殳置在所述小活塞的中间位置。优选的，所述大活塞的前端部设有滑动密封套，所述滑动密封套套接在所 述小活塞的外周。优选的，所述柱塞腔的截面积是所述有杆腔截面积的0.1-0.3倍。本发明还公开一种液压缸的控制方法，包括如权利要求1至6任一项所述 的液压缸、与所述液压缸的有杆腔、无有杆腔和柱塞腔相连通的液压系统，该 方法包括在所述液压缸需输出大推力时，指令所述无杆腔与所述液压系统的 压力油接通，所述有杆腔和所述柱塞腔与所述液压系统的回油接通；在所述液 压缸需输出小推力时，指令所述柱塞腔与所述液压系统的压力油^妄通，所述无 杆腔和所述有杆腔与所述液压系统的回油接通。优选的，该方法还包括根据液压缸需输出的推力的大小，调整压力油的 压强。本发明还公开一种液压缸控制系统，包括如权利要求1至6任一项所述的 液压缸、与所述液压缸的有杆腔、无有杆腔和柱塞腔相连通的液压系统，及控制器，所述控制器包括大推力输出模块和小推力输出模块所述大推力输出模块，用于在所述液压缸需输出大推力时，指令所述无杆 腔与所述液压系统的压力油接通，所述有杆腔和所述柱塞腔与所述液压系统的回油4妄通；所述小推力输出模块，用于在所述液压缸需输出小推力时，指令所述柱塞 腔与所述液压系统的压力油接通，所述无杆腔和所述有杆腔与所述液压系统的 回油接通。优选的，所述控制器还包括压强调节模块，用于根据液压缸需输出的推力 的大小，调整压力油的压强。与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明液压缸为三油腔液压缸，在需要输出较大推力时，将液压缸的无杆 腔与液压系统的压力油接通；在需要输出较小推力时，将液压缸的柱塞腔与液 压系统的压力油接通，因，压力油的作用面积很小，在需要输出相同的较小推 力时，液压系统此时输出压强较大的压力油，避免液压系统输出压强很小的压 力油时，引起的输出推力不稳定。本发明液压缸可输出很小的、稳定的推力， 应用在连铸机的拉矫机上时，可保证产品质量。
为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对现有技术和 实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅 仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造 性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为现有的两腔液压缸剖^L图；图2为现有的两腔液压缸控制系统示意图；图3为液压系统的減压阀工作曲线图；图4为本发明液压缸的立体图；图5为本发明液压缸的剖视图；图6为本发明液压缸的第一工作状态；图7为本发明液压缸的第二工作状态；图8为液压系统的减压阀工作曲线图；6图9为本发明液压缸控制方法流程图； 图10为本发明液压缸的控制系统示意图。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步详细的说明。本发明液压缸为三油腔液压缸，在需要输出较大推力时，将液压缸的无杆 腔与液压系统的压力油接通；在需要输出较小推力时，将液压缸的柱塞腔与液 压系统的压力油接通，因柱塞腔的截面积小于无杆腔的截面积，压力油的作用 面积较小，在需要输出相同的较小推力时，液压系统此时输出压强较大的压力 油，避免液压系统输出压强很小的压力油时，引起的输出推力不稳定。参见图4和图5，图4示出本发明液压缸的立体图，图5示出本发明液压 缸的剖^L图。液压缸包括缸筒14和固定在缸筒14上的导向密封套12,缸筒14为圓筒 形，与导向密封套12构成一圆筒形的容腔，容腔内设有大活塞ll，大活塞ll 的前端部为圓柱形，其截面积与容腔的截面积相当，大活塞11的后端部仍为 圓柱形，大活塞11的后端部的截面积要小于容腔的截面积。大活塞ll的后端 部活动设置在导向密封套12上，大活塞11可在容腔内左右滑动。大活塞11 将容腔分隔为无杆腔17和有杆腔18。在大活塞11前端部的中间部位开"i殳一盲孔，将该盲孔作为柱塞腔19,小 活塞15 —端紧密配合设置在柱塞腔19内，另一端固定在缸筒14上，大活塞 11的前端部设有滑动密封套16，滑动密封套16套接在小活塞15的外周。大 活塞11可相对小活塞15移动。柱塞腔19的截面积为容腔截面积的0.1-0.3倍。 小活塞15的中间部位开设的通孔151,柱塞腔19通过通孔151连4妻液压系统。 耳轴13套接在缸筒14的外周，用于固定液压缸。参见图6和图7，图6示出本发明液压缸的第一工作状态，图7示出本发 明液压缸的第二工作状态。液压缸需输出大推力时，无杆腔17与液压系统20的压力油接通，有杆腔 18和柱塞腔19与液压系统20的回油接通。设无杆腔17的截面积为S,柱塞 腔19的截面积为S1，液压系统20向有杆腔17纟是供压力油的压强为P3，向有杆腔18和柱塞腔19提供的回油的压强接近为0，忽略不计，此时，大活塞ll获得的推力F3为F3=P3*(S-S1) 式3因所需F3较大，液压系统20提供的P3也较大，P3—般会在液压阀的正常工作曲线范围内，液压系统20可提供稳定的P3，确保液压缸输出的推力F3准确。液压缸需输出小推力时，柱塞腔19与液压系统20的压力油接通，有杆腔 18和无有杆腔17与液压系统20的回油接通。设有杆腔17的截面积为S，柱 塞腔19的截面积为S1，液压系统20向无杆腔17提供压力油的压强为P4，此 时，大活塞11获得的推力F4为F4=P4* Sl 式4虽然所需F4较小，但由于S1远小于S,相较于式2，当F2和F4相等时， P4要远大于P2，这样，P4—般会在液压阀的正常工作曲线范围内(见图8)， 液压系统20可提供稳定的P4,确保液压缸输出的推力F4准确。当然，本发明还可通过调节压力油的压强，对液压缸输出推力进行精确调节。基于上述液压缸，本发明还提供一种液压缸的控制方法，液压缸、与所述 液压缸的有杆腔、无杆腔和柱塞腔相连通的液压系统。参见图9，该控制方法 具体包括以下步骤步骤S901、在液压缸需输出大推力时，指令无杆腔与液压系统的压力油 接通，有杆腔和柱塞腔与液压系统的回油接通；在液压缸需输出小推力时，指 令柱塞腔与液压系统的压力油接通，无杆腔和有杆腔与液压系统的回油接通。步骤S902、根据液压缸需输出的推力的大小，调整压力油的压强。基于上述液压缸，本发明还提供一种液压缸的控制系统。参见图10,该 控制系统包括液压缸10、与液压缸10的无杆腔17、有杆腔18和柱塞腔19 相连通的液压系统20，及与液压系统20相连接的控制器30。其中，控制器 30包括大推力输出模块31、小推力输出模块32、及压强调节模块33。大推力输出模块31在液压缸10需输出大推力时，指令无杆腔17与液压 系统20的压力油接通，有杆腔18和柱塞腔19与液压系统20的回油4妄通；小推力输出模块32在液压缸IO需输出小推力时，指令柱塞腔19与液压 系统20的压力油接通，有杆腔18和无杆腔17与液压系统20的回油接通。 压强调节模块33根据液压缸需输出的推力的大小，调整压力油的压强。 本发明对液压缸、及液压缸的控制方法和控制系统进行了详细介绍，本文
只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术 人员，依据本发明的思想，在具体实施方式
及应用范围上均会有改变之处，综 上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
权利要求
1、一种液压缸，包括缸筒和固定在所述缸筒上的导向密封套，所述缸筒和所述导向密封套构成一容腔，所述容腔内设有可移动的大活塞，所述大活塞将所述容腔分隔为有杆腔和无杆腔，其特征在于，所述大活塞上设有一柱塞腔，小活塞一端紧密配合设置在所述柱塞腔内，另一端固定在所述缸筒上，所述大活塞可相对所述小活塞移动；所述柱塞腔通过所述小活塞上开设的通孔连接液压系统。
2、 如权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述柱塞腔设置在所述大 活塞的中间位置。
3、 如权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述通孔设置在所述小活 塞的中间位置。
4、 如权利要求1所述的液压缸，其特征在于，所述大活塞的前端部设有 滑动密封套，所述滑动密封套套接在所述小活塞的外周。
5、 如权利要求1至4任一项所述的液压缸，其特征在于，所述柱塞腔的 截面积是所述有杆腔截面积的0.1-0.3倍。
6、 一种液压缸的控制方法，包括如权利要求1至5任一项所述的液压缸、 与所述液压缸的有杆腔、无有杆腔和柱塞腔相连通的液压系统，其特征在于， 该方法包4舌在所述液压缸需输出大推力时，指令所述无杆腔与所述液压系统的压力油 接通，所述有杆腔和所述柱塞腔与所述液压系统的回油接通；在所述液压缸需 输出小推力时，指令所述柱塞腔与所述液压系统的压力油接通，所述无杆腔和 所述有杆腔与所述液压系统的回油接通。
7、 如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括 才艮据液压缸需输出的推力的大小，调整压力油的压强。
8、 一种液压缸控制系统，包括如权利要求1至5任一项所述的液压釭、 与所述液压缸的有杆腔、无有杆腔和柱塞腔相连通的液压系统，及控制器，所 述控制器包括大推力输出模块和小推力输出模块所述大推力输出模块，用于在所述液压缸需输出大推力时，指令所述无杆 腔与所述液压系统的压力油接通，所述有杆腔和所述柱塞腔与所述液压系统的回油纟妻通；所述小推力输出模块，用于在所述液压缸需输出小推力时，指令所述柱塞 腔与所述液压系统的压力油接通，所述无杆腔和所述有杆腔与所述液压系统的 回油4妄通。
9、如权利要求8所述的控制系统，其特征在于，所述控制器还包括压强 调节模块，用于根据液压缸需输出的推力的大小，调整压力油的压强。
全文摘要
本发明涉及一种液压缸，包括缸筒和固定在所述缸筒上的导向密封套，所述缸筒和所述导向密封套构成一容腔，所述容腔内设有可移动的大活塞，所述大活塞将所述容腔分隔为有杆腔和无杆腔，所述大活塞上设有一柱塞腔，小活塞一端紧密配合设置在所述柱塞腔内，另一端固定在所述缸筒上，所述大活塞可相对所述小活塞移动；所述柱塞腔通过所述小活塞上开设的通孔连接液压系统。本发明还涉及一种液压缸的控制方法和控制系统。本发明液压缸可在接通压强较高的压力油的情况下，输出较小或较大的推力，具有很好的适用性。
文档编号F15B15/14GK101655114SQ20091016848
公开日2010年2月24日 申请日期2009年8月26日 优先权日2009年8月26日
发明者勇 刘 申请人:中冶连铸技术工程股份有限公司