气液联动螺旋回转缸的制作方法
【专利摘要】本发明公开一种气液联动螺旋回转缸，包括气缸和通过中间盘与气缸轴向相连接的液压缸，液压缸缸体内部设有螺旋母式的液压缸活塞和螺杆，螺杆沿液压缸缸体轴向穿过液压缸活塞并与液压缸活塞啮合，螺杆的上下两侧安装有一组对称穿过液压缸活塞并固定放置的导向杆；气缸缸体内部设有气缸活塞和光杆，气缸活塞的一端穿过中间盘伸入液压缸缸体内部并与液压缸活塞相连接，气缸活塞内部传入有与螺杆相连接的光杆，气缸缸体顶部的两侧分别设有第一气孔和第二气孔。本发明可通过输入压缩空气，进而输出可大于360°的回转运动，并通过液压阻尼力，确保回转平稳、连续以及较高的定位精度。
【专利说明】气液联动螺旋回转缸
[0001]
【技术领域】
[0002]本发明涉及一种液压与气动执行元件，具体涉及一种气液联动螺旋回转缸。
【背景技术】
[0003]与液压传动相比，气压传动因具有工作介质获取方便、流动损失小、可集中供气、远距离传输和废气排放物污染等特点，在现代工业【技术领域】中获得越来越广泛的应用，已从传统的汽车、采矿、钢铁等重工业迅速扩展到化工、轻工、食品和军事等行业。但由于空气可压缩性大，致使包括气缸或气马达等气动执行元件的动作稳定性差，定位精度低，尤其是对于频繁换向的回转运动，当负载惯性较大时，要获得准确的输出转角控制的传动比值难度很大。另外，运动不平稳，工作噪声大。由于油液的可压缩性比空气压缩性小的多，并且具有良好的流动连续性和自润滑力，所以，利用气压和液压联动，能够很好的解决上述气压回转传动的缺陷。
【发明内容】
[0004]发明目的:本发明的目的在于解决现有技术中的不足，提供一种气液联动螺旋回转缸。
[0005]技术方案:本发明的一种气液联动螺旋回转缸，包括气缸和通过中间盘与气缸轴向相连接的液压缸，所述液压缸缸体内部设有螺旋母式的液压缸活塞和螺杆，所述螺杆沿液压缸缸体轴向穿过液压缸活塞并与液压缸活塞啮合，螺杆的上下两侧安装有一组穿过液压缸活塞并对称固定放置的导向杆；所述气缸缸体内部设有气缸活塞和光杆，气缸活塞的一端穿过中间盘伸入液压缸缸体内部并与液压缸活塞相连接，气缸活塞内部穿入有与螺杆相连接的光杆，气缸缸体顶部的两侧分别设有第一气孔和第二气孔。
[0006]其中，第一气孔和第二气孔均可用作进气孔或排气孔，在气缸缸体内部中的活塞杆采用光杆，便于提高密封性能以及传动效率，在液压缸缸体内部中的活塞杆采用周身带有梯形锯齿的螺杆可与液压缸活塞啮合，进而形成螺旋传动。
[0007]并且，由于气缸活塞的一端穿过中间盘伸入液压缸缸体内部并与液压缸活塞相连接，因此气缸活塞与液压缸活塞能够一起在回转缸缸体内作直线往复运动。
[0008]进一步的，所述液压缸缸体的另一侧设有右缸盖，气缸缸体的另一侧设有左缸盖，两个缸盖的外侧均还设有轴承和轴承端盖。
[0009]进一步的，所述液压缸缸体顶部靠近右缸盖的一侧设有补油螺塞，通过旋下补油螺塞，可以补充液压缸体内因泄露而减少的油液。
[0010]进一步的，所述导向杆为空心钢管，导向杆上的两侧均安装导油咀，该导向杆既能够承受输出转矩的反作用转矩，又能够用作液压缸左右两腔的连通油路。
[0011]为限制液压缸活塞旋转，所述导向杆的一端固定于中间盘，导向杆的另一端固定于右端盖，且位于右端盖的一侧的导向杆端部设有缓冲节流针阀，该缓冲节流针阀伸出右端盖，旋转缓冲节流针阀，能够改变导油咀通流截面的大小，从而调节液压缸的回油阻尼力的大小。
[0012]进一步的，所述螺杆为大升角梯形螺杆。
[0013]进一步的，假设所述液压缸活塞的直径为D，液压缸活塞作直线运动的工作行程为L,则当负载转矩M —定时，活塞直径D为:
D = 2 1..........................^..................—
miptm(a — β)
其中，d为螺杆的中径，ρ为液压缸压力，α是指液压缸活塞的螺旋副升角，0.85rad< α <0.89 rad，一般取0.87，β是液压缸活塞的螺旋副摩擦角，0.08 rad〈 β〈0.12 rad,一般取0.1 ；
若负载要求回转360°，则液压缸活塞的工作行程L (单头螺旋)为:
L ZZβ) ο
[0014]进一步的，所述左缸盖和右缸盖上还连接有轴承和轴承端盖。
有益效果:与现有技术相比，本发明具有以下优点:
(I)本发明中的气液联动螺旋回转缸，可通过输入压缩空气，进而输出可大于360°的回转运动，并通过液压阻尼力，确保回转平稳、连续以及较高的定位精度。
[0015](2)与传统的液压螺旋回转缸相比，本发明采用来源更加方便的压气作为动力输入，扩大了其应用范围，提高了适应性，降低了使用成本。
[0016](3)本发明利用液压阻尼的原理，进一步的提高输出回转运动的连续性和稳定性。
[0017](4)本发明中的气缸活塞与液压缸活塞之间无螺旋传动，便于密封，有利于提高传动效率。
【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A-A向首I]面不意图；
图3为图1中I处的局部示意图；
图4为图1中II处的局部示意图。
【具体实施方式】
[0019]下面对本发明技术方案结合附图进行详细说明。
[0020]如图1至图4所不,本发明的一种气液联动螺旋回转缸,包括气缸和通过中间盘9与气缸轴向相连接的液压缸，液压缸缸体11内部设有螺旋母式的液压缸活塞10和大升角梯形螺杆13，螺杆13沿液压缸缸体11轴向穿过液压缸活塞10并与液压缸活塞10啮合，螺杆13的上下两侧安装有一组穿过液压缸活塞10并对称固定放置的导向杆12 ;气缸缸体7内部设有气缸活塞5和光杆6,气缸活塞5的一端穿过中间盘9伸入液压缸缸体11内部并与液压缸活塞10相连接，气缸活塞5内部穿入有与螺杆13相连接的光杆6，气缸缸体7顶部的两侧分别设有第一气孔4和第二气孔8。
[0021]若由第一气孔4通入压缩空气，那么第二气孔8接通大气，气缸活塞5在压气压力作用下向右直线运动。相反，当由第二气孔8通入压缩空气，第一气孔4接通大气，气缸活塞5在压气压力作用下向左直线运动。由于液压缸活塞10固定于气缸活塞5的一端，因此液压缸活塞10与气缸活塞5 —起沿导向杆12向左右运动。
[0022]气缸活塞5在压缩气的压力作用下，推动液压缸活塞10在回转缸缸体中往复直线运动，又因为导向杆12的限制，液压缸活塞10只能沿轴向直线运动，通过液压缸活塞10与螺杆13的啮合关系，迫使螺杆13随着作出旋转运动。
[0023]其中，液压缸缸体11的另一侧设有右缸盖16，气缸缸体7的另一侧设有左缸盖3，液压缸缸体11顶部靠近右缸盖16的一侧设有补油螺塞15，左缸盖3和右缸盖16上还连接有轴承2和轴承端盖I。
[0024]本发明中的导向杆12为空心钢管，导向杆12上的两侧均安装导油咀14，并且导向杆12的一端固定于中间盘9,导向杆12的另一端固定于右端盖,且位于右端盖的一侧的导向杆12端部设有缓冲节流针阀17，该缓冲节流针阀17伸出右端盖。
[0025]当顺时针旋转缓冲节流针阀17时，其过流截面变小，油液流经导油咀14的阻力就大，液压缸活塞10直线运动的阻尼力大，速度降低，螺杆13旋转速度减慢，稳定性提高。反之，当逆时针旋转缓冲节流针阀17时，过流截面变大，油液流经导油咀14的阻力就小，液压缸活塞10直线运动的阻尼力小，螺杆13旋转速度提高。当长期使用后，由于泄漏，液压缸内的油液会有所减少，此时可旋下补油螺塞15，然后向液压缸内做适当的补充。由于液压油比压缩空气的可压缩性小很多，所以液压缸活塞10运动的稳定性和连续性要大大优于气缸活塞5。
[0026]由于气缸活塞5的一端穿过中间盘9伸入液压缸缸体11内部并与液压缸活塞10相连接，因此液压缸活塞10左右两侧均充满油液，当液压缸活塞10向右运动时，其右侧多余的油液通过上下两导向杆12上下的导油咀14进入空心的导向杆12，经导向杆12，从液压缸活塞10的左侧排出弥补该侧油液的减少。相反，当液压缸活塞10向左运动时，其左侧多余的油液通过导向杆12流入液压缸活塞10右侧。总之，当气缸左右两腔依次不断进气或排气时，液压油只在液压缸缸体11内左右封闭循环。
[0027]假设液压缸活塞的直径为D，液压缸活塞作直线运动的工作行程为L，则当负载转矩M—定时，活塞直径D为:
D = I 1...........................^.....................-
^ Miptm (α — β)
其中，d为螺杆的中径，ρ为液压缸压力，α是指液压缸活塞的螺旋副升角，0.85rad< α <0.89 rad，一般取0.87，β是液压缸活塞的螺旋副摩擦角，0.08 rad〈 β〈0.12 rad,一般取0.1 ；
若负载要求回转360°，则液压缸活塞的工作行程L (单头螺旋)为:
L = 7skm(a — β)。
【权利要求】
1.一种气液联动螺旋回转缸，其特征在于:包括气缸和通过中间盘与气缸轴向相连接的液压缸，所述液压缸缸体内部设有螺旋母式的液压缸活塞和螺杆，所述螺杆沿液压缸缸体轴向穿过液压缸活塞并与液压缸活塞啮合，螺杆的上下两侧安装有一组穿过液压缸活塞并对称固定放置的导向杆；所述气缸缸体内部设有气缸活塞和光杆，气缸活塞的一端穿过中间盘伸入液压缸缸体内部并与液压缸活塞相连接，气缸活塞内部穿入有与螺杆相连接的光杆，气缸缸体顶部的两侧分别设有第一气孔和第二气孔。
2.根据权利要求1所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:所述液压缸缸体的另一侧设有右缸盖，气缸缸体的另一侧设有左缸盖。
3.根据权利要求1所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:所述液压缸缸体顶部靠近右缸盖的一侧设有补油螺塞。
4.根据权利要求1所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:所述导向杆为空心钢管，导向杆上的两侧均通有导油咀。
5.根据权利要求4所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:所述导向杆的一端固定于中间盘，导向杆的另一端固定于右端盖，且位于右端盖的一侧的导向杆端部设有缓冲节流针阀，该缓冲节流针阀伸出右端盖。
6.根据权利要求1所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:所述螺杆为大升角梯形螺杆。
7.根据权利要求1所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:假设所述液压缸活塞的直径为D，液压缸活塞作直线运动的工作行程为L，则当负载转矩M —定时，活塞直径D为: Ζ, = 2Γ^^
miptm(a — β) 其中，d为螺杆的中径，ρ为液压缸压力，α是指液压缸活塞的螺旋副升角，0.85rad< α〈0.89 rad, β是指液压缸活塞的螺旋副摩擦角，0.08 rad< β〈0.12 rad ； 若负载要求回转360°，则液压缸活塞的工作行程L为:
L = mkm(a — β)。
8.根据权利要求2所述的气液联动螺旋回转缸，其特征在于:所述左缸盖和右缸盖上还连接有轴承和轴承端盖。
【文档编号】F15B15/08GK104196812SQ201410382921
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月6日 优先权日:2014年8月6日
【发明者】石延平, 倪立学, 陈邵鹏 申请人:淮海工学院