本发明涉及工程机械领域，具体涉及一种多层芯管二级液压缸及起重机。
背景技术：
目前国内外小吨位起重机(五节臂及以下)的吊臂伸缩机构普遍采用双缸加绳排结构，双缸加绳排结构具有在控制多节臂伸缩的同时并不需要软管卷筒的优点，但是该结构也具有以下缺点：1、双液压缸重量较大，在进行中长臂以上工况进行作业时，对吊臂及液压缸的受力产生一定的影响；2、吊臂内布置双液压缸，占用空间大，影响吊臂截面，并对绳排机构的布置有一定限制；3、双液压缸成本较高。
多级液压缸从理论上可以完全解决以上难点，目前在五节臂以下的起重机多级液压缸已然用到吊臂伸缩机构上来，但是技术还不是很完善，性能还不是完全满足要求。在多级油缸的研究上，目前技术出现了多级同步伸缩液压缸及多级顺序伸缩液压缸。但是两种多级液压缸使用都有一定的局限性：多级同步伸缩液压缸只能实现同步伸缩，而不能实现液压缸的分别动作；多级顺序伸缩液压缸只能按照指定的顺序伸缩，液压缸的顺序固定，也不能实现随意控制每级缸筒的伸缩，还具有以下两点缺陷：1、顺序阀压力设置带来的隐患：在设置顺序压力时，需要精确的计算出最外级缸筒伸出所需要的压力，压力值设置过低顺序动作会打乱，最外级缸筒有可能在第一级缸筒动作时随动；压力值设置过高，当打开顺序阀时易产生冲击，而且在顺序阀上会造成较大压力损失；2、顺序动作带来的局限性：以五节臂起重机为例，当配置该多级液压缸和绳排机构时，第一级缸筒带动二节臂，第二级缸筒推动绳排机构控制的三、四、五节臂。采用现有方案时只能先伸二节臂，然后再伸三、四、五节臂。当客户不需要全伸臂长，三、四、五节臂臂长满足使用工况时，就需要在不伸二节臂情况下单独伸三、四、五节臂，这种工况因为二节臂处于全缩状态，重心后移，整车稳定性提高，吊臂的起重性能发挥到最大，作业效率也明显提高。这种局限性是该多级顺序伸缩液压缸所不能解决的。
因此急需一种油缸重量、体积较小的，各级液压缸能够单独控制的，不受顺序限制的、独立的多级液压缸。
技术实现要素：
为解决现有技术中的不足，本发明提供一种多层芯管二级液压缸，解决了现有技术中多级油缸质量体积较大、各级无法单独控制的技术问题。
为了实现上述目标，本发明采用如下技术方案：
一种多层芯管二级液压缸，其特征在于：包括活塞杆头、内伸缩芯管、套管、活塞杆组件、第一级缸筒及第二级缸筒，所述内伸缩芯管、套管及活塞杆组件的一端均连接于活塞杆头，所述第一级缸筒设有外伸缩芯管，所述活塞杆头设有若干工作油口，所述第一级缸筒内置于第二级缸筒，所述第一级缸筒设有连接于套管及活塞杆组件的外腔体以及连接于内伸缩芯管的内腔体，所述工作油口用于连接各级缸筒的有杆腔及无杆腔，能够单独控制第一级缸筒与第二级缸筒的伸出及缩进。
进一步的：前述的一种多层芯管二级液压缸，其特征在于：所述工作油口包括第一工作油口a、第二工作油口b、第三工作油口c，所述第一工作油口a通过套管内部的通道一a连接于第一级缸筒无杆腔s1，所述第二工作油口b通过内伸缩芯管内部的通道二b连接于第二级缸筒无杆腔s3，所述第三工作油口c通过活塞杆组件内部的通道三c1连接于第一级缸筒有杆腔s2，通过外伸缩芯管内部的通道四c2连接于第二级缸筒有杆腔s4。
进一步的：前述的一种多层芯管二级液压缸，其特征在于：还包括若干阀组，所述阀组作用在于：液压缸缩回时，第三工作油口c产生的压力能够选择性打开第一工作油口a或第二工作油口b实现第一级缸筒或第二级缸筒有杆腔回油；液压缸伸出时，第一工作油口a或第二工作油口b产生压力且第三工作油口c无压力时能够单向导通第一工作油口a或第二工作油口b与各自连接的无杆腔。
进一步的：前述的一种多层芯管二级液压缸，其特征在于：所述阀组包括内置于活塞杆头的平衡阀与活塞杆头外部的伸缩控制阀，所述平衡阀包括第一平衡阀及第二平衡阀，所述第一平衡阀的工作油口连接第一工作油口a及通道一a，所述第二平衡阀的工作油口连接于第二工作油口b及通道二b，所述第一平衡阀及第二平衡阀的控制油口均连接于第三工作油口c，所述第一工作油口a、第二工作油口b、第三工作油口c的另一端均连接伸缩控制阀，所述伸缩控制阀设有第四工作油口p1及第五工作油口p2，液压缸伸缩时，第四工作油口p1导通第三工作油口c，第五工作油口p2可选择性导通第一工作油口a或第二工作油口b中的一个。
进一步的：前述的一种多层芯管二级液压缸，其特征在于：所述所述阀组包括内置于活塞杆头的第一平衡阀、内置于第一级缸筒的内部的第二平衡阀以及位于活塞杆头外部的伸缩控制阀，所述第一平衡阀的工作油口连接第一工作油口a及通道一a，所述第二平衡阀的工作油口连接于第一级缸筒的内腔体及第二级缸筒无杆腔s3，所述第一平衡阀的控制油口连接第三工作油口c，所述第二平衡阀的控制油口连接通道四c2，所述伸缩控制阀设有第四工作油口p1及第五工作油口p2，液压缸伸缩时，第四工作油口p1导通第三工作油口c，第五工作油口p2可选择性导通第一工作油口a或第二工作油口b中的一个。
一种起重机，包括伸缩臂，所述伸缩臂包括用于驱动伸缩臂伸缩的伸缩臂驱动装置，其特征在于：所述伸缩臂驱动装置采用前述的多层芯管二级液压缸。
本发明所达到的有益效果：
1、相对于目前双缸伸缩方式，油缸重量大大减轻，提升吊臂性能及整机稳定性。
2、节省布置空间，便于绳排机构的放置及优化。
3、二级液压缸各级缸可单独控制，不受顺序限制，满足设备的各种使用工况。
附图说明
图1是本发明实施例一总体剖视图；
图2是本发明实施例二总体剖视图；
附图含义：1-活塞杆头；2-内伸缩芯管；3-外伸缩芯管；4-套管；5-活塞杆组件；6-第一级缸筒；7-第二级缸筒；8-第一平衡阀；9-第二平衡阀；10-伸缩控制阀。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，而不能以此来限制本发明的保护范围。
实施例一：
如图1所示：一种多层芯管二级液压缸，包括活塞杆头(1)、内伸缩芯管(2)、套管(4)、活塞杆组件(5)、第一级缸筒(6)及第二级缸筒(7)，活塞杆头1开有a、b、c三个工作油口，且内部设置有第一平衡阀8与第二平衡阀9，两个平衡阀均包括两个工作油口和一个控制油口。活塞杆头1连接活塞杆组件5、套管4及内伸缩芯管2，第一级缸筒6内置于第二级缸筒7，第一级缸筒6设有连接(内置)于活塞杆组件5的外腔体及连接于内伸缩芯管2的内腔体，第一级缸筒6还设有外伸缩芯管3，第二级缸筒7处于本实施例的最外层。套管4内置通道一a，通道一a导通第一平衡阀8的工作油口与第一级缸筒无杆腔s1(即通道一a导通第一平衡阀8的工作油口至活塞杆组件5的端部)，内伸缩芯管2内置通道二b，通道二b导通第二平衡阀9的工作油口与第二级缸筒无杆腔s3(即通道二b导通第二平衡阀9的工作油口至内伸缩芯管2的端部)，第一工作油口a与第二工作油口b的分别连接第一平衡阀8与第二平衡阀9的另一工作油口，第三工作油口c连接两个平衡阀的控制油口及活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体，需要说明的是，当平衡阀的控制油口无压力时，仅单向导通工作油口至活塞杆通道(单向导通a至a，单向导通b至b)。
由于活塞杆组件5设有通道三c1(双向导通第一级缸筒有杆腔s2至活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体)，而外伸缩芯管3设有通道四c2(双向导通第二级缸筒有杆腔s4至活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体)，因此第三工作油口c连接第一级缸筒有杆腔s2与第二级缸筒有杆腔s4，在活塞杆头1的另一端还设有伸缩控制阀10，伸缩控制阀10设有第四工作油口p1及第五工作油口p2，液压缸伸缩时，第四工作油口p1导通第三工作油口c，第五工作油口p2可选择性导通第一工作油口a或第二工作油口b中的一个。伸缩控制阀10的工作原理及结构属于现有技术，本实施例不再赘述。
工作时，以活塞杆组件固定为例进行说明，那么伸出时，第一级缸筒6及第二级缸筒7会往右进行动作。
1、液压缸伸出过程
当需要第一级缸筒6伸出时，压力油从第五工作油口p2经伸缩控制阀10至第一工作油口a进入，再通过第一平衡阀8，进入到活塞杆组件5内部的通道一a，再进入到第一级缸筒无杆腔s1。同时回油路线如下：第一级缸筒有杆腔s2中的油液通过通道三c1和活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体从第三工作油口c流出经伸缩控制阀10至第四工作油口p1。这个过程中第一级缸筒无杆腔s1不断充满油液，从而实现第一级缸筒6和第二级缸筒7一起伸出。
进油简化路线：p2→10→a→8→a→s1
回油简化路线：s2→c1→c→10→p1
当需要第二级缸筒7伸出时，压力油从第五工作油口p2经伸缩控制阀10至第二工作油口b进入，通过第二平衡阀9进入到通道二b，再进入到第二级缸筒无杆腔s3。同时回油路线如下：第二级缸筒有杆腔s4中的油液通过通道四c2和活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体从第三工作油口c口流出经伸缩控制阀10至第四工作油口p1。这个过程中第二级缸无杆腔s3不断充满油液，从而实现第二级缸筒7的伸出动作。
进油简化路线：p2→10→b→9→b→s3
回油简化路线：s4→c2→c→10→p1
第一级缸筒6和第二级缸筒7的伸出过程没有顺序限制，即也可以先伸出第二级缸筒后伸第一级缸筒，二者单独工作。需要说明的是，当伸出第一级缸筒6时，由于第三工作油口c无压力，因此第二平衡阀9无法导通通道二b至第二工作油口b，所以第二级缸筒无杆腔s3的体积并未发生变化，因此第二级缸筒7和第一级缸筒6并不发生变化。同理，当伸出第二级缸筒7时，第一级缸筒无杆腔s1的体积也不会发生变化，因此两级缸筒的相对位置不会发生变化，只是相对于活塞杆头1向右运动。
2、液压缸缩回过程
当需要第二级缸筒7缩回时，压力油从第四工作油口p1经伸缩控制阀10至第三工作油口c进入，通过活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体和通道四c2，进入到第二级缸筒有杆腔s4中。回油路线如下：第二级缸筒无杆腔s3中的油液通过通道二b，然后通过打开的第二平衡阀9(第二平衡阀9的两工作油口的双向导通由第三工作油口c口进入的压力油实现)，从第二工作油口b经伸缩控制阀10至第五工作油口p2。(尽管第三工作油口c的压力能够同时打开第一平衡阀8与第二平衡阀9，但是伸缩控制阀10可以选择性地导通第一工作油口a或第二工作油口b至第五工作油口p2)
进油简化路线：p1→10→c→c2→s4
回油简化路线：s3→b→9→b→10→p2
当需要第一级缸筒6缩回时，压力油从p1至伸缩控制阀10再到第三工作油口c进入，通过活塞杆组件5与内伸缩芯管2之间的腔体和通道三c1，进入到第一级缸筒无杆腔s2中。回油路线如下：第一级缸筒无杆腔s1中的油液通过通道一a，然后通过打开的第一平衡阀8，再从第一工作油口a流至伸缩控制阀10再到第五工作油口p2(10导通p2与a)。
进油简化路线：p1→10→c→c1→s2
回油简化路线：s1→a→8→a→10→p2
本实施例中的平衡阀还可以防止由于液压压力或流量不均而导致的液压缸伸出或缩回不均匀现象的发生，即起到稳压，防抖动的作用。
通过上述分析可知，本发明可以分别控制二级液压缸的伸出和缩回动作，并且不受顺序限制，具有完全独立性，并且结构紧凑，便于布置在伸臂中，伸缩控制阀10的位置可以根据实际情况进行调整。
上述液压缸伸缩过程是以塞杆组件固定为例进行说明的，以缸筒固定，则第一级缸筒和活塞杆组件就往左运动，此情况不再单独说明。
本实施例还公开了一种起重机，包括伸缩臂，所述伸缩臂包括用于驱动伸缩臂伸缩的伸缩臂驱动装置，伸缩臂驱动装置采用上述的多层芯管二级液压缸。
实施例二：
如图2示，本实施例与实施例一的区别仅在于：第二平衡阀9内置于第一级缸筒6的内部，两个工作油口分别连接于第一级缸筒6的内腔体及第二级缸筒无杆腔s3，控制油口连接通道四c2(控制油口无压力时，单向导通第一级缸筒6的内腔体至第二级缸筒无杆腔s3)，具体过程与实施例一基本相同，在此不再赘述。
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。