一种强力机械自锁液压缸的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种强力机械自锁液压缸，属于液压缸【技术领域】。缸筒的两端分别由缸盖和缸底封闭，弹簧套装在缸盖的导向柱上，制动块套装在弹簧外，弹簧的两端分别与缸盖与制动块抵触；制动块的大直径外圆周面与缸盖的内圆周面密封配合，锁定块上大直径孔一端的端面与缸筒内孔的台阶端面抵触，锁定块的另一端面与缸盖位于缸筒部分的端面抵触，活塞的钢珠安装孔内装入钢珠后与缸筒内孔相配合，活塞的环形凹槽对应缸筒上的无杆腔油口；活塞杆的一端固定在活塞的活塞杆安装孔内，另一端穿过缸底位于缸筒之外；本发明能够满足在活塞杆全部缩回后自动锁紧的要求，并能在液压系统泄压后或者发生泄露的情况下长期保持锁紧状态，直至主动解锁。
【专利说明】—种强力机械自锁液压缸
【技术领域】
[0001]发明涉及一种液压缸，具体涉及一种机械自锁液压缸，属于液压缸【技术领域】。
【背景技术】
[0002]自锁式液压缸目前在军用及航空上有着广泛的需求，在工程领域如冶金、起降设备也有大量需求。在冶金、煤矿等众多机械领域，液压部件为了使工件能在停止工作时，防止在外力或自重(液压缸立放)作用下发生位移，需要将液压缸锁紧。
[0003]目前液压缸主要是依靠封堵压力油的方式来锁紧液压缸，易泄露，发生“负压效应”和“软腿现象”，虽然有很多改进的产品，但没从根本上解决问题。液压锁在长时间保持在某个位置时，由于压力油泄露等问题，精度往往达不到要求，在发生油路故障时，精度和可靠性便得不到保障；液压锁往往都需要单向阀、换向阀等多个辅助元件配合来实现锁紧回路，这些元件的使用使整个装置占用空间大，同时，油路增多给液压缸带来容易泄漏和维修不便的问题。
【发明内容】
[0004]有鉴于此，本发明提供了一种强力机械自锁液压缸，能够满足在活塞杆全部缩回后自动锁紧的要求，并能在液压系统泄压后或者发生泄露的情况下长期保持锁紧状态，直至主动解锁。
[0005]一种强力机械自锁液压缸，包括缸盖、充气阀、制动块、弹簧、锁定块、钢珠、活塞、缸筒、缸底、活塞杆和螺钉；
[0006]其中，缸盖的一端设有同轴的环形凹槽和导向柱，缸盖的外圆周面上设有充气阀与环形凹槽相通；
[0007]制动块上的中心孔为台阶盲孔，台阶盲孔的小直径段与缸盖的导向柱间隙配合，台阶盲孔的大直径段与缸盖的导向柱之间构成弹簧的安装空间，制动块的外圆周面由直径不同的两个圆周面构成，两圆周面之间的过渡平面形成限位台阶面，小直径圆周面一端倒角形成一个锥面；
[0008]锁定块为空心圆环结构，其内孔为台阶通孔，大直径的台阶孔内壁上加工有周向的弧面卡槽；
[0009]活塞的中心孔为台阶通孔，小直径通孔为活塞杆安装孔，大直径沉孔与制动块的小直径段为间隙配合，活塞上对应大直径沉孔部分的壁厚上加工钢珠安装孔，钢珠安装孔沿周向分布，该安装孔为锥形孔，锥形孔的大、小端分别位于外、内圆周面上，钢珠从锥形孔的大端装入，小端限制钢珠从锥形孔内脱出；活塞的外圆周面上加工一道周向的环形凹槽，凹槽的底面上设有与大直径沉孔底面贯通的油路；
[0010]缸筒为空心圆柱套，其圆周面上沿轴线方向分别设有无杆腔油口和有杆腔油口与内腔相通，缸筒的内孔为台阶孔，台阶端面在轴向上位于缸筒的端面与无杆腔油口之间；
[0011]其整体连接关系为:缸筒的两端分别由缸盖和缸底封闭，弹簧套装在缸盖的导向柱上，制动块套装在弹簧外，弹簧的两端分别与缸盖环形凹槽底面与制动块台阶盲孔的台阶面抵触；制动块的大直径外圆周面与缸盖的内圆周面密封配合，锁定块上大直径孔一端的端面与缸筒内孔的台阶端面抵触，锁定块的另一端面与缸盖位于缸筒部分的端面抵触，活塞的钢珠安装孔内装入钢珠后与缸筒内孔相配合，活塞的环形凹槽对应缸筒上的无杆腔油口 ；活塞杆的一端固定在活塞的活塞杆安装孔内，另一端穿过缸底位于缸筒之外；缸筒内活塞与缸底端面之间的空腔为有杆腔，制动块的端面、锁定块的大直径台阶孔内壁以及活塞大直径沉孔内壁之间形成的空腔为无杆腔，制动块与缸盖内侧面之间形成的空腔为气压腔。
[0012]各个部件之间的密封面上均装有密封圈。
[0013]工作过程:在非工作状态时，通过充气阀向气压腔内充入压缩氮气，使气压腔内产生气压，能推动制动块向缸底方向运动，由于气体的可压缩性，在外力作用下制动块还可以向缸盖方向运动；弹簧具有同样的作用，其起到了加强作用于制动块力的效果。
[0014]进行锁定工作时:通过有杆腔油口向有杆腔内加油压，油压推动活塞杆往缸筒内缩回，在缩回过程中，活塞带着钢珠一起进入制动块与锁定块形成的环形腔内，同时活塞和钢珠与制动块接触后推动制动块向缸盖方向运动，直至钢珠进入锁定块的环形卡槽内，然后制动块在气压腔内压缩气体及弹簧的压力作用下向缸底方向运动至受到锁定块的约束，此时，制动块小直径段的外圆周面与活塞的大直径沉孔配合后将钢珠限制在锁定块的环形卡槽内，油缸被机械锁定，即使有杆腔与无杆腔两端泄去油压，液压缸也能保持锁定状态直至解锁。
[0015]进行解锁工作时:通过无杆腔油口向无杆腔内加油压，制动块在油压作用下压缩弹簧向缸盖方向移动，活塞上的钢珠失去制动块对其的限制，钢珠在活塞带动下沿锥孔轴下落并从锁定块的环形卡槽脱离，完成解锁动作。
[0016]有益效果:
[0017]1，本发明在液压缸全缩回时用锁定钢珠锁死活塞后，即使液压缸完全泄压，依靠钢珠也能实现对活塞杆的牢固锁定；需要解锁伸出活塞杆时，只需往无杆腔油口通入液压油即可。本液压缸中设置了弹簧与压缩氮气相结合的方式作为锁紧机构部件，与现有技术相比，本发明的锁紧力明显增大，能以较小的液压缸尺寸空间提供较大的锁紧力。
[0018]2，气压腔内气压能保证制动块保持弹出状态，保证了液压缸在锁定后无杆腔必须达到一定的压力才能解锁，避免了因为无杆腔存在背压而导致的误解锁。
[0019]3，本发明在解锁及锁定时需要的初始压力可以通过调节气压腔压力来实现，使得操作和控制简便可行。
[0020]4，本发明的活塞结构在外圆上开油口，并与活塞左端面油口相通。此结构能保证液压缸在全部缩回并锁定后，在往无杆腔油口通油进行解锁操作的过程中，无杆腔油口的液压油能通过此油液通路快速到达无杆腔并进行解锁动作。
[0021]5，本发明的钢珠安装在活塞环形外圆的限位孔内，并利用缸筒内孔进行限位，防止钢珠脱离活塞。此安装形式中钢珠安装简单，且活塞上限位孔的加工难度小。
[0022]6、本发明的气压腔通过充气阀能简便高效地充气，配合弹簧的作用，可以采用更小的空间尺寸，输出更大的作用力，且有更大的疲劳强度及可靠性、易维护性。
[0023]7、本发明的制动块密封圈两端气压腔与无杆腔可以维持压力大致平衡，防止气液的相互渗漏。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为本发明的整体结构示意图(解锁状态)；
[0025]图2为本发明的整体结构示意图(锁定状态)；
[0026]图3为本发明活塞中快速通路示意图。
[0027]其中，1-缸盖，2-充气阀，3-制动块，4-弹簧，5-锁定块，6_无杆腔油口，7_钢珠，8-活塞，9-缸筒，10-有杆腔油口，11-缸底，12-活塞杆，13-螺钉，14-有杆腔，15-无杆腔，16-气压腔。
【具体实施方式】
[0028]下面结合附图并举实施例，对本发明进行详细描述。
[0029]如附图1所示，本发明提供了一种强力机械自锁液压缸，包括缸盖1、充气阀2、制动块3、弹簧4、锁定块5、钢珠7、活塞8、缸筒9、缸底11、活塞杆12和螺钉13 ；
[0030]其中，缸盖I的一端设有同轴的环形凹槽和导向柱，缸盖I的外圆周面上设有充气阀2与环形凹槽相通；
[0031]制动块3上的中心孔为台阶盲孔，台阶盲孔的小直径段与缸盖I的导向柱间隙配合，台阶盲孔的大直径段与缸盖I的导向柱之间构成弹簧4的安装空间，制动块3的外圆周面由直径不同的两个圆周面构成，两圆周面之间的过渡平面形成限位台阶面，小直径圆周面一端倒角形成一个锥面；
[0032]锁定块5为空心圆环结构，其内孔为台阶通孔，大直径的台阶孔内壁上加工有周向的弧面卡槽；
[0033]活塞8的中心孔为台阶通孔，小直径通孔为活塞杆12安装孔，大直径沉孔与制动块3的小直径段为间隙配合，活塞8上对应大直径沉孔部分的壁厚上加工钢珠安装孔，钢珠安装孔沿周向分布，该安装孔为锥形孔，锥形孔的大、小端分别位于外、内圆周面上，钢珠从锥形孔的大端装入，小端限制钢珠从锥形孔内脱出；活塞8的外圆周面上加工一道周向的环形凹槽，凹槽的底面上设有与大直径沉孔底面贯通的油路；
[0034]缸筒9为空心圆柱套，其圆周面上沿轴线方向分别设有无杆腔油口 6和有杆腔油口 10与内腔相通，缸筒9的内孔为台阶孔，台阶端面在轴向上位于缸筒9的端面与无杆腔油口 6之间；
[0035]其整体连接关系为:缸筒9的两端分别由缸盖I和缸底11封闭，弹簧4套装在缸盖I的导向柱上，制动块3套装在弹簧4外，弹簧4的两端分别与缸盖I环形凹槽底面与制动块3台阶盲孔的台阶面抵触；制动块3的大直径外圆周面与缸盖I的内圆周面密封配合，锁定块5上大直径孔一端的端面与缸筒9内孔的台阶端面抵触，锁定块5的另一端面与缸盖I位于缸筒9部分的端面抵触，活塞8的钢珠安装孔内装入钢珠后与缸筒9内孔相配合，活塞8的环形凹槽对应缸筒9上的无杆腔油口 6 ;活塞杆12的一端固定在活塞8的活塞杆12安装孔内，另一端穿过缸底11位于缸筒9之外；缸筒9内活塞8与缸底11端面之间的空腔为有杆腔14，制动块3的端面、锁定块5的大直径台阶孔内壁以及活塞8大直径沉孔内壁之间形成的空腔为无杆腔15，制动块3与缸盖I内侧面之间形成的空腔为气压腔16。[0036]各个部件之间的密封面上均装有密封圈。
[0037]工作过程:在非工作状态时，通过充气阀2向气压腔16内充入压缩氮气，使气压腔16内产生气压，能推动制动块3向缸底11方向运动，由于气体的可压缩性，在外力作用下制动块3还可以向缸盖I方向运动；弹簧4具有同样的作用，其起到了加强作用于制动块3力的效果。
[0038]进行锁定工作时:通过有杆腔油口 10向有杆腔14内加油压，油压推动活塞杆12往缸筒9内缩回，在缩回过程中，活塞8带着钢珠7 —起进入制动块3与锁定块5形成的环形腔内，同时活塞8和钢珠7与制动块3接触后推动制动块3向缸盖I方向运动，直至钢珠7进入锁定块5的环形卡槽内，然后制动块3在气压腔16内压缩气体及弹簧4的压力作用下向缸底11方向运动至受到锁定块5的约束，此时，制动块3小直径段的外圆周面与活塞8的大直径沉孔配合后将钢珠限制在锁定块5的环形卡槽内，油缸被机械锁定，即使有杆腔14与无杆腔15两端泄去油压，油缸也能保持锁定状态直至解锁，如附图2所示。
[0039]进行解锁工作时:通过无杆腔油口 6向无杆腔15内加油压，制动块3在油压作用下压缩弹簧4向缸盖I方向移动，活塞8上的钢珠失去制动块3对其的限制，钢珠7在活塞8带动下沿锥孔轴下落并从锁定块5的环形卡槽脱离，完成解锁动作，如附图1所示。
[0040]液压缸缸径80mm，活塞杆径36mm，工作压力lOMPa，锁紧力为3吨，负载时解锁压力3MPa，空载时解锁压力1.8MPa。
[0041]综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种强力机械自锁液压缸，其特征在于，包括:缸盖(I)、充气阀(2)、制动块(3)、弹簧(4)、锁定块(5)、钢珠(7)、活塞(8)、缸筒(9)、缸底(11)、活塞杆(12)和螺钉(13)； 其中，缸盖(I)的一端设有同轴的环形凹槽和导向柱，缸盖(I)的外圆周面上设有充气阀(2)与环形凹槽相通； 制动块(3)上的中心孔为台阶盲孔，台阶盲孔的小直径段与缸盖(I)的导向柱间隙配合，台阶盲孔的大直径段与缸盖(I)的导向柱之间构成弹簧(4)的安装空间，制动块(3)的外圆周面由直径不同的两个圆周面构成，两圆周面之间的过渡平面形成限位台阶面； 锁定块(5)为空心圆环结构，其内孔为台阶通孔，大直径的台阶孔内壁上加工有周向的弧面卡槽； 活塞(8)的中心孔为台阶通孔，小直径通孔为活塞杆(12)安装孔，大直径沉孔与制动块(3)的小直径段为间隙配合，活塞(8)上对应大直径沉孔部分的壁厚上加工钢珠安装孔，钢珠安装孔沿周向分布，该安装孔为锥形孔，锥形孔的大、小端分别位于外、内圆周面上，钢珠(7)从锥形孔的大端装入；活塞(8)的外圆周面上加工一道周向的环形凹槽，凹槽的底面上设有与大直径沉孔底面贯通的油路； 缸筒(9)为空心圆柱套，其圆周面上沿轴线方向分别设有无杆腔油口(6)和有杆腔油口(10)与内腔相通，缸筒(9)的内孔为台阶孔，台阶端面在轴向上位于缸筒(9)的端面与无杆腔油口(6)之间； 其整体连接关系为:缸筒(9)的两端分别由缸盖⑴和缸底(11)封闭，弹簧⑷套装在缸盖(I)的导向柱上，制动块3套装在弹簧(4)外，弹簧(4)的两端分别与缸盖(I)环形凹槽底面与制动块(3)台阶盲孔的台阶面抵触；制动块(3)的大直径外圆周面与缸盖(I)的内圆周面密封配合，锁定块(5)上大直径孔一端的端面与缸筒(9)内孔的台阶端面抵触，锁定块(5)的另一端面与缸盖(I)位于缸筒(9)部分的端面抵触，活塞(8)的钢珠安装孔内装入钢珠后与缸筒(9)内孔相配合，活塞⑶的环形凹槽对应缸筒(9)上的无杆腔油口(6);活塞杆(12)的一端固定在活塞(8)的活塞杆(12)安装孔内，另一端穿过缸底(11)位于缸筒(9)之外；缸筒(9)内活塞(8)与缸底(11)端面之间的空腔为有杆腔(14)，制动块(3)的端面、锁定块(5)的大直径台阶孔内壁以及活塞(8)大直径沉孔内壁之间形成的空腔为无杆腔(15)，制动块(3)与缸盖⑴内侧面之间形成的空腔为气压腔(16)。
2.如权利要求1所述的强力机械自锁液压缸，其特征在于，所述各个部件之间的密封面上均装有密封圈。
3.如权利要求1或2所述的强力机械自锁液压缸，其特征在于，所述制动块(3)的小直径圆周面一端倒角形成一个锥面。
【文档编号】F15B15/26GK104006033SQ201410196820
【公开日】2014年8月27日 申请日期:2014年5月9日 优先权日:2014年5月9日
【发明者】杜浩斌, 郭明, 雷辉虎, 常征, 刘建魁, 许家勤 申请人:中船重工中南装备有限责任公司