本发明涉及一种带缓冲的高速气缸，尤其涉及一种伸出型单作用高速气缸。其结构紧凑，集成度高，基本在不增加普通气缸体积条件下实现运动速度前快后慢，出力前大后小的特征，有良好的高速和缓冲效果。可适用于无人机或其他空间飞行器等起落架及舱门收放机构，空间飞行器着陆系统，适用于多种工业用途。
背景技术：
高速气缸运行末端易产生冲击和振动，从而损坏气缸以及相关的外围设备，故需在行程末端设置缓冲装置，目前就气缸缓冲形式多种多样，但目前缓冲结构主要存在缓冲能力弱，不易调节，寿命短，结构复杂或外置装置等，造成体积大，重量高等缺点。对于航空航天、兵器、船舶以及某些特殊工业用途，要求高速气缸体积小，尽量减少外挂设备，基本在不改变气缸体积条件下实现良好缓冲，而且重量轻，缓冲能力易于调节，具有一定的自适应能力，可重复使用且抗外部振动冲击等干扰能力强，寿命长，可靠性高。
技术实现要素：
本发明的技术解决问题是：克服现有技术的上述缺陷，提供一种内置气液混合缓冲伸出型高速气缸。
本发明的技术解决方案是：一种内置气液混合缓冲伸出型高速气缸，包括气缸缸筒、活塞杆、端盖、卡环、阻尼环、缓冲液压油、阻尼孔堵头、浮动活塞、复位弹簧；
活塞杆安装在气缸缸筒内部，气缸缸筒在无杆腔A设有进气口B；活塞杆内设空腔并依次放置阻尼孔堵头、浮动活塞、复位弹簧；浮动活塞将活塞杆内腔分成C、D两腔，C腔与气缸有杆腔F相通、气缸有杆腔F充有缓冲液压油；阻尼环通过端盖和卡环固定在气缸行程末端；
活塞杆在进气口B充入气体的作用下开始运动，活塞杆运动前期压缩有杆腔中的常压(大气压装配环境下的气压)气体，运动后期挤压缓冲液压油，缓冲液压油进入C腔并推动浮动活塞移动，同时D腔内的复位弹簧提供缓冲背压。
进一步的，所述的阻尼孔堵头为可变阻尼结构，包括堵头、阀芯、锁紧螺母；堵头与活塞杆连接固定，并保证活塞杆内腔与无杆腔密封，堵头靠近C腔设置用于调节阻尼的阻尼孔E，可调阀孔开度的阀芯安装在阀孔处，通过锁紧螺母将调节完成后的阀芯锁死。
进一步的，所述的阀芯与阀孔接触面采用抛物线锥面设计，阀芯通过螺纹调节阀孔开度，液压油通过阀芯内设流道流入C腔。
进一步的，所述的阻尼孔堵头采用双道挡圈和密封圈组合密封方式，且挡圈分别放于密封圈的左侧和右侧，可防止双侧压差将密封圈挤出。
进一步的，所述浮动活塞除设有密封结构用于C、D腔隔离外，还设有导向段且为中空设计，用于复位弹簧的导向，同时，浮动活塞导向段还具有限位功能，以防止弹簧压并，损伤弹簧或发生卡滞。
进一步的，所述的浮动活塞设有工艺螺纹孔用于装配和拆卸。
进一步的，所述的活塞杆为变截面设计，其中活塞杆根部直径D2、活塞杆前端直径D1、阻尼环直径D3，满足D1＜D2＜D3。
进一步的，所述的阻尼环为可调阻尼环，根据缓冲效果调节阻尼环的直径。
进一步的，所述的阻尼环采用铜材质。
进一步的，所述的复位弹簧的刚度根据缓冲效果以及缓冲液压油复位效果进行调节。
进一步的，所述气缸缸筒采用一体化设计。
进一步的，气缸缸筒有杆腔F内充有部分缓冲液压油，缓冲液压油的体积小于C腔最大容积。
进一步的，C腔通过设置在阻尼堵头上的阻尼孔E和活塞杆上的固定阻尼孔G与气缸有杆腔F相通。
进一步的，所述的固定阻尼孔G的位置在活塞杆运动在到行程末端时需超过阻尼环。
进一步的，本发明气缸还包括可调支耳，可调支耳连接在活塞杆的前端并通过锁紧螺母锁紧。
本发明与现有技术相比有益效果为：
(1)、本内置气液混合缓冲伸出型气缸基本不改变普通气缸外形，总体布局极其紧凑，空间利用率高，运动前期出力大，速度快，运动后期缓冲效果好；
(2)、活塞杆内置缓冲腔，用于容纳有杆腔外侧缓冲油液，充分利用了活塞杆空间，无需外挂任何附件，节省空间，降低了气缸重量，适用于空间和重量要求严格的场合。
(3)、有杆腔装有部分缓冲液压油，液压油对活塞杆运动具有润滑作用，有助于活塞杆运动前期高速运动，提高气缸寿命，运动后期液压油用于缓冲，同时，可根据需求调整液压油的量从而改变缓冲效果和缓冲距离，增强气缸的适应性；
(4)、缓冲腔与有杆腔之间设置有可变阻尼孔堵头，可变阻尼堵头可连续调节阻尼孔大小，从而根据不同工况连续调节缓冲效果，可降低设计和加工制造要求，提高调试效率；
(5)、活塞杆内部安装有复位弹簧，从而使活塞杆内置浮动活塞处于初始位置，在有振动冲击的环境中，如气缸不启动，则缓冲液压油无法进入缓冲内腔，从而保证了缓冲质量，提高了抗干扰能力；
(6)、缓冲内腔设活塞杆内置浮动活塞在缓冲内腔压力作用下，在作动器作动完一次行程之后，使作动器复位，其缓冲液压有也可进行复位，作动器可在不拆卸情况下反复使用，而保持良好的缓冲性能，满足重复使用要求；
(7)、复位弹簧推动浮动活塞可给缓冲提供一定的背压，可通过调节复位弹簧的刚度调节缓冲背压，从而调节缓冲性能；
(8)、活塞杆根部直径增大，在行程末端经过可变阻尼环时，增加末端阻尼效果，从而提高末端缓冲效果，阻尼环易于更换，从而改善缓冲能力。
(9)、本发明高速缓冲气缸集成了多种缓冲调节方式，在不改变结构的条件下，可根据负载情况方便调节缓冲效果，且具有一定的自适应能力。。
附图说明
图1为本发明内置气液混合缓冲伸出型高速气缸结构图；
图2为本发明气缸运动后期示意图；
图3为本发明活塞杆变截面设计示意图；
图4为本发明阻尼孔堵头结构示意图；
图5为本发明浮动活塞结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实例对本发明作详细说明。
如图1-5所示为本发明内置气液混合缓冲伸出型高速气缸原理图，由图可知内置气液混合缓冲伸出型高速气缸，包括气缸缸筒1、活塞杆2、端盖3、卡环4、可变阻尼环5缓冲液压油6、阻尼孔堵头7、浮动活塞8、复位弹簧9、可调支耳10、锁紧螺母11。其中活塞杆2安装在气缸缸筒1内部，气缸缸筒1在无杆腔A设有进气口B，进气口B通高压气体用于驱动活塞杆2带动负载。气缸缸筒1其采用一体化设计，无复杂特征，便于铸造或机加成型，减少了密封数量，提高了密封可靠性。可调支耳连接在活塞杆2的前端并通过锁紧螺母11锁紧。
阻尼堵头7通过密封圈和螺纹对活塞杆缓冲腔进行了封闭，且阻尼孔堵头7设有可变阻尼孔E，可变阻尼孔与活塞杆上的固定阻尼孔相连，活塞杆2内设空腔并放置浮动活塞8，浮动活塞8可在空腔内往返移动，浮动活塞将活塞杆内腔分成C、D两腔。C腔通过可变阻尼孔E和活塞杆上的固定阻尼孔G与气缸有杆腔F相通，气缸有杆腔F充有部分液压油6，缓冲液压油的体积小于C腔最大容积。在活塞杆运动过程中，行程前期活塞杆压缩有杆腔常压(大气压装配环境下的气压)气体，基本无液压油阻尼，而到行程末端时，活塞杆挤压缓冲液压油，缓冲液压油通过阻尼孔E进入C腔并推动浮动活塞8向右移动，实现缓冲效果。固定阻尼孔E的位置在活塞杆运动在到行程末端时需超过阻尼环5。
活塞杆2的D腔内装有复位弹簧9用以提供一定的缓冲背压，有助于缓冲效果的提高。可变阻尼环5通过端盖3和卡环4固定在气缸行程末端。可调支耳10通过螺纹与活塞杆2进行连接，锁紧螺母11通过螺纹将可调支耳10与活塞杆2进行锁紧。
活塞杆2进行了变截面设计，其中活塞杆根部直径D2、活塞杆前端直径D1、阻尼环5直径D3，满足D1＜D2＜D3。当运动到行程末端时，活塞杆与阻尼环5形成的缝隙减小，增强了阻尼效果，阻尼环5采用铜材质，可提高在高速液流冲击下的寿命，铜硬度低于活塞杆硬度，可防止阻尼环对活塞杆的损伤，阻尼环5可根据缓冲效果进行更换。
图4所示，所述阻尼孔堵头7设有堵头7-1、阀芯7-2、锁紧螺母7-3、挡圈7-4、密封圈7-5，堵头7-1与活塞杆2螺纹连接固定，并通过防松挡圈进行防松，可变阻尼孔堵头7采用双道挡圈7-4和密封圈7-5组合密封方式，且挡圈7-4分别放于密封圈7-5的左侧和右侧，可防止双侧压差将密封圈挤出，保证了活塞杆内腔与无杆腔的密封性，且提高了活塞杆2加工的工艺性。堵头7-1靠近C腔设置用于调节阻尼的阻尼孔E，可调阀孔开度的阀芯7-2安装在阀孔处，通过锁紧螺母7-3将调节完成后的阀芯锁死。可变阻尼孔堵头7中阀芯7-2采用抛物线锥面设计，保证了阀口阀流量和阀芯的位转成线性关系，易于阻尼调节，阀芯7-2内设流道，阀芯7-2通过螺纹调节阻尼开口程度，从而可无极调节阻尼的大小，以调节缓冲能力，结构简单，可连续调节缓冲性能。可变阻尼孔堵头7中阀芯7-2后端设有锁紧螺母7-3用于在阻尼调定后锁定阀芯7-2，防止阀芯在工作过程中由于振动冲击而改变阻尼效果，提高了气缸的抗干扰能力。
图5所示，所述浮动活塞8除设有密封结构用于C、D腔隔离外，还设有导向段且为中空设计，用于复位弹簧9的导向，防止弹簧的倾斜和弯曲，同时，浮动活塞导向段还具有限位功能，以防止弹簧压并，损伤弹簧或发生卡滞。浮动活塞设有工艺螺纹孔用于装配和拆卸。
复位弹簧9可为缓冲提供一定背压，同时在活塞杆手动复位后，缓冲液压油会在复位弹簧9推动下经过阻尼孔返回到有杆腔F，恢复缓冲功能。弹簧刚度可根据缓冲效果以及缓冲液压油复位效果进行调节。
当气体从进气口B进入无杆腔A后推动活塞杆2向右移动。活塞杆2运动前期，压缩有杆腔F中的大气压装配环境下的气压，气体通过阻尼孔E进入C腔，由于气体可压缩并且气体粘度很小，所以活塞杆运动速度快，出力大。如图2所示，当活塞杆继续向右移动时，活塞杆2开始挤压缓冲液压油，迫使缓冲液压油通过活塞杆上的固定阻尼孔G和可调阻尼孔E进入活塞杆内腔C腔，C腔压力升高推动浮动活塞8向右移动压缩D腔。当浮动活塞8运动到极限位置时，浮动活塞导向段端面H与活塞杆端面I接触限位。在行程末端，活塞杆直径由D1增大为D2，其与阻尼环5的直径D3形成的节流环面积减小，增强了阻尼效果，从而提高了末端缓冲能力。
当需要气缸复位时，通过手动或外部机械将活塞杆2推回，当活塞杆2推回时，有杆腔F和C腔压力降低，在D腔弹簧力的作用下压缩C腔的液压油经的固定阻尼孔G和可调阻尼孔E回到有杆腔，气缸缓冲能力复位，为下次气缸运动做准备。
本发明设有多种缓冲调节手段。第一为调节缓冲液压油6的充填量；第二为调节活塞杆2上阻尼孔G的大小；第三为通过调节阻尼堵头7中阀芯7-2进而调节可调阻尼孔E的大小；第四为通过调节阻尼环5的直径；第五为通过调节复位弹簧9的刚度，进而调节缓冲背压，进而调节缓冲能力。
上述实施例阐明的内容应当理解为这些实施例仅用于更清楚地说明本发明，而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
本发明未详细说明部分属于本领域技术人员公知常识。