一种高可靠缓冲油缸的制作方法

本实用新型属于液压油缸技术领域，尤其是涉及一种可靠性高、适合高速重载使用场合的缓冲油缸。

背景技术：

液压传动最大的优点是其功率-质量比及力-质量比大，特别在中、大功率以及实现直线往复运动时尤为突出，液压油缸是液压传动实现直线往复运动的执行元件，当液压油缸的运动部件与具有一定质量的运动物体作快速往复动作时，在行程末端具有很大的动能，如在行程末端无缓冲装置，使运动部件平稳制动，运动部件的惯性力和液压力将造成活塞与端盖的机械撞击，产生冲击、噪音，甚至损坏油缸部件，特别在高速重载的应用场合，油缸缓冲装置的性能直接影响到设备甚至人身安全。目前现有技术中所公开用于液压油缸实现缓冲的方式主要有缸内节流缓冲和外部阀控缓冲两种。第一种缸内节流缓冲方式，是在液压油缸中对存在相对运动的内部部件(活塞和活塞杆)与外部部件(缸筒和端盖)上分别设置配对的缓冲零部件，在行程末端，这些配对的缓冲零部件会在内部部件(活塞和活塞杆)与外部部件(缸筒和端盖)之间形成一个带节流通道的储油空间，该节流通道流通面积可能固定不变也可能随行程变化，但均小于快速往复运动时的液压油流通面积，即通过减小液压油流通面积使该储油空间的液压油形成高压，从而产生很大的阻力，使运动部件平稳制动，避免活塞与端盖的相互撞击。这种缓冲方式有多种结构形式，可满足低速轻载使用场合的油缸平稳制动，具有结构紧凑和可靠性较高的优点；但无论其采用何种结构，这种缓冲方式均存在以下几个问题：①受油缸的结构和安装尺寸的限制，其缓冲能力较小，无法满足高速重载使用场合油缸平稳制动的要求；②由于缓冲装置布置在油缸内部，缓冲装置调整和维护都很困难；③由于缓冲装置其中一部分与油缸运动部件制成一体或与之相连接，其加工精度要求较高，特别是缓冲行程较长的油缸，加工精度更是要求严格；④由于缓冲装置可能在油缸内部产生瞬间高压，对液压油缸的安全性构成一定的影响。第二种阀控缓冲方式是在油缸的液压回路中设置缓冲回路，通过逐渐关小油缸回油管路液压阀的流通面积实现缓冲，这种缓冲方式可以达到高速重载使用场合油缸的缓冲要求，但由于实现缓冲的可控液压阀存在阀芯容易卡死引起缓冲失效和控制信号出现故障引起剧烈冲击等一系列问题，这种缓冲方式存在可靠性不足的问题。

上述两种缓冲方式虽然已在现有的液压油缸得到了广泛地应用，但现有技术存在缓冲能力或可靠性不足的问题，无法可靠地实现高速重载使用场合(特别是一些对安全性要求极高的场合，例如游乐设备、载人电梯等)油缸的平稳制动。

本实用新型就是基于这种情况作出的。

技术实现要素：

本实用新型目的是克服了现有技术的不足，提供一种具有可靠性高、适合高速重载应用的缓冲油缸，其缓冲能力足，安全可靠，结构形式灵活，缓冲装置调整和维护容易，安装和使用方便，液压油缸使用寿命长。

本实用新型是通过以下技术方案实现的：

一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：包括用于连接负载的动力缸，所述动力缸的外部独立设置有缓冲转换器，所述缓冲转换器包括缓冲缸体、设置在缓冲缸体中且穿出前端的缓冲活塞杆、与缓冲活塞杆相接且与缸体内腔相配合的缓冲活塞、固定在缓冲缸体内的缓冲座，所述缓冲缸体的内部空间由缓冲座和缓冲活塞由前到后分为回油腔、缓冲腔和转换腔，所述转换腔与缓冲腔、回油腔完全隔离，所述缓冲活塞杆从缓冲座上穿过，所述缓冲座和缓冲活塞杆之间形成有供油液在缓冲腔和回油腔之间通过的缓冲通道，所述缓冲活塞杆上位于缓冲腔内设有在往前端运动时能将缓冲通道的流通面积减小形成节流通道的缓冲体，所述缓冲缸体上设有接入液压系统并向缓冲腔和回油腔内供油和回油的油路系统，所述动力缸和缓冲转换器之间设置有用于连通动力缸需要缓冲一侧的工作腔和转换腔的通道连接体。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述动力缸包括动力缸体，所述动力缸体内设有与其内腔相配合的动力活塞，所述动力缸体的内部空间由动力活塞分为有杆腔和无杆腔两个工作腔，所述有杆腔中设有与动力活塞连接并用于连接负载的动力活塞杆。

如上所述，本实用新型提出了一种新的设计原理：将缓冲油缸的动力和缓冲功能模块分开布置，并通过通道连接体将动力和缓冲功能模块相连。根据使用工况，一个动力缸可配置一个或多个缓冲转换器，缓冲转换器是一种特殊设计的多功能装置，①通过油路系统向缓冲腔和回油腔内供油，将来自液压系统的高压液压油转换为动力缸中与转换腔连通的工作腔的高压油，使动力缸产生推(或拉)力，在此阶段，缓冲转换器起转换作用；②在动力缸反向工作时，该动力缸工作腔的液压油流入缓冲转换器的转换腔，推动缓冲转换器活塞杆及活塞向前运动，当活塞杆上的缓冲体进入缓冲行程后，缓冲通道的流通面积逐渐减小形成节流通道，缓冲转换器中缓冲腔的压力迅速升高，并导致动力缸工作腔的压力也迅速升高，形成阻力作用在动力活塞和动力活塞杆上，使动力缸的运动部件和被驱动物体逐渐减速直至停止下来，在此阶段，缓冲转换器主要起缓冲作用。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述动力缸体上设有供无杆腔进出油的第三油口,所述动力缸体上设有与无杆腔相通的第二油口,所述动力缸体上设有供有杆腔进出油的第一油口，所述缓冲缸体上设有供转换腔进出油的第四油口，所述通道连接体内设有用于连通动力缸工作腔与转换腔的连接体通道。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述第二油口外接有处于关闭状态的第一换向阀，所述第三油口与第四油口通过连接体通道连通。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述第二油口与第一油口通过外部管路连通。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述第一油口接液压系统或者与通过另一通道连接体连通另一缓冲转换器的转换腔。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述缓冲座上设有能与缓冲体相配合从而形成节流通道的缓冲圈。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述油路系统包括第六油口，所述第六油口与回油腔相通。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述缓冲座内设有供缓冲圈前后及径向浮动的浮动槽，所述缓冲圈位于内圈边缘设有向前凸出的环形凸台，所述缓冲座上设有与凸台相对的槽前侧，所述缓冲圈上位于凸台的外侧设有贯通前后且与缓冲腔连通的通孔，在回油腔往缓冲腔进油时，所述缓冲圈抵在浮动槽后侧，凸台和槽前侧之间、缓冲圈和浮动槽之间、通孔共同形成供油液通过的流道；在缓冲腔往回油腔进油时，凸台压在槽前侧上形成封闭环，凸台和槽前侧之间阻挡油液通过。

如上所述的一种高可靠缓冲油缸，其特征在于：所述油路系统包括用于进油的第五油口,以及供缓冲腔和回油腔内的油液流出的第六油口，所述第五油口与缓冲腔相通，所述第五油口内置或外接有单向阀，所述第六油口与回油腔相通，所述第六油口上接有能打开和关闭油路的第二换向阀，在所述回油腔往液压系统回油时，第二换向阀处于打开状态。

与现有技术相比，本实用新型有如下优点：

1、本实用新型中缓冲转换器独立设置在动力缸的外部，将缓冲油缸的动力和缓冲功能模块分开布置，并通过通道连接体将动力和缓冲功能模块相连，将缓冲能力足和可靠性高充分结合，集性能和可靠性于一体。

2、本实用新型缓冲能力足：本实用新型将缓冲装置(缓冲转换器和通道连接体)布置在动力缸外部，不受动力缸结构和尺寸的影响，可采用各种高性能的缓冲结构形式，充分吸收现有液压缓冲器缓冲能力强的优点，可设计出高性能的缓冲装置，满足高速重载使用场合的油缸缓冲要求。

3、本实用新型安全可靠：本实用新型所述缓冲油缸中的动力缸与缓冲转换器之间通过机械方式连接(即通道连接体)，无需可控液压阀和控制信号，缓冲性能只取决于相关零件的结构尺寸和加工精度，克服了阀控缓冲由于液压阀阀芯阀套配合精度高、液压阀驱动功率小造成阀芯容易卡死导致缓冲失效、缓冲性能依赖控制信号等一系列缺陷，安全可靠，特别是在高速重载应用中安全可靠性好。

4、本实用新型结构形式灵活：可根据使用工况、缓冲性能和安装空间的要求，调整缓冲转换器与动力缸的直径比值；所述通道连接体既可以是连接块也可以使连接管道，在布置方式上可通过连接块将动力缸和缓冲转换器成平行、同轴或垂直、倾斜布置，也可通过连接管道将动力缸和缓冲转换器远距离布置，以减小缓冲油缸安装空间的限制，适用不同的使用需求。

5、本实用新型缓冲装置(缓冲转换器和通道连接体)调整和维护容易：本实用新型的缓冲装置由于布置在动力缸外部，需要对缓冲装置调整和维护时，只需要对缓冲装置部分进行拆装调整，不影响动力缸与设备。

6、本实用新型安装和使用方便：本实用新型所述缓冲油缸的动力缸部分基本与普通油缸相同，可采用普通油缸的安装方式；同时，由于本实用新型的缓冲油缸不需要改变动力缸内部结构，因此可直接生产成成品的缓冲油缸，也可以通过对普通油缸进行改装而成，使用方便。

7、本实用新型使用寿命长：本实用新型的缓冲油缸缓冲能力足、性能可靠，能够避免动力缸的机械碰撞，有效地延长了缓冲油缸的使用寿命。

【附图说明】

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细说明，其中：

图1是本实用新型实现单向缓冲的一种实施例动力缸伸出阶段原理图；

图2是图1实施例中动力缸缩回阶段原理图；

图3是图1实施例中缓冲阶段原理图；

图4是本实用新型实现双向缓冲的一种实施例原理图；

图5是本实用新型第一油口和第二油口连通，以及第六油口作为进油口和回油口的实施例在进油状态原理图；

图6是图5中实施例的缓冲转换器在回油状态原理图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本实用新型作进一步描述：

本实用新型中所指的前方(前端)指活塞杆伸出的一端，后方(后端)为与前方(前端)相对的一端。

如图1至图4所示的一种高可靠缓冲油缸，为本实用新型实现单向缓冲的一种实施例，包括动力缸1和缓冲转换器2，所述缓冲转换器2独立设置在动力缸1的外部，动力缸1包括由前端盖102、动力缸筒103和后端盖105组成的动力缸体10，设置在动力缸筒103中心且穿过前端盖102的动力活塞杆101和与动力活塞杆101相接且与动力缸筒103内腔相配合的动力活塞104，所述动力缸筒103与前端盖102及后端盖105形成的内部空间由动力活塞104分为两个工作腔室，即有杆腔Ⅰ和无杆腔Ⅱ，有杆腔Ⅰ和无杆腔Ⅱ可完全分隔，也可通过动力活塞104内部通道连通；所述动力缸体10上分别设置有第一油口A、第二油口B和第三油口C，第一油口A与有杆腔Ⅰ相通，第二油口B和第三油口C与无杆腔Ⅱ相通，第二油口B外接处于关闭状态的第一换向阀4，在需要补油时可将第一换向阀4切换到打开状态，通过第二油口B可以对无杆腔Ⅱ进行补油。

缓冲转换器2包括由前端盖207、缓冲缸筒202、后端盖201组成的缓冲缸体20，设置在缓冲缸筒202中心且穿过前端盖207的缓冲活塞杆208、与缓冲活塞杆208相接且与缓冲缸体20内腔相配合的缓冲活塞203、与缓冲缸筒202相对固定的缓冲座205和设置在缓冲座205内的缓冲圈206，所述缓冲缸筒202与前端盖207及后端盖201形成的内部空间由缓冲活塞203和缓冲座205(缓冲圈206)分为三个腔室，即转换腔Ⅲ、缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ，转换腔Ⅲ与缓冲腔Ⅳ、回油腔Ⅴ完全隔离，所述缓冲座205和缓冲活塞杆208之间形成有供油液在缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ之间通过的缓冲通道211，所述缓冲活塞杆208上位于缓冲腔Ⅳ内设有缓冲体204，优选的所述缓冲通道211为环形通道，所述缓冲体204为前端小后端大的锥形体，缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ通过缓冲活塞杆208和缓冲座205(缓冲圈206)形成环形缓冲通道211，或通过缓冲活塞杆208上的缓冲体204与缓冲座205(缓冲圈206)之间形成的环形缓冲通道211相通，该缓冲通道211的流通面积随缓冲活塞杆208或缓冲活塞杆208上的缓冲体204的位置变化，当缓冲体204向前移动时，缓冲体204和缓冲座205(缓冲圈206)之间的缓冲通道211的流通面积逐渐减小形成节流；所述缓冲缸筒202分别设置有第四油口D、第五油口E和第六油口F，第四油口D与转换腔Ⅲ相通，第五油口E与缓冲腔Ⅳ相通、第六油口F与回油腔Ⅴ相通；第五油口E可内置或外接单向阀401，第六油口F接能打开和关闭油路的第二换向阀5；

所述第三油口C和第四油口D之间设有连通二者的通道连接体3，所述通道连接体3中设有与第三油口C和第四油口D对接连通的连接体通道301；动力缸1的第三油口C通过连接体通道301与缓冲转换器2的第四油口D相通，缓冲转换器2的转换腔Ⅲ、连接体通道301和动力缸1的无杆腔Ⅱ之间形成一个封闭储油空间。

缓冲转换器2和通道连接体2布置在动力缸1外部，不受动力缸结构和尺寸的影响，而且缓冲能力强，满足在高速重载使用场合的油缸缓冲要求。另外，需要对缓冲装置(缓冲转换器和通道连接体)调整和维护时，只需要对缓冲装置部分进行拆装调整，不影响动力缸与设备，调整和维护容易。

所述动力缸1与缓冲转换器2之间通过通道连接体3连接，属于机械方式连接，无需可控液压阀和控制信号，缓冲性能只取决于相关零件的结构尺寸和加工精度，克服了阀控缓冲由于液压阀阀芯阀套配合精度高、液压阀驱动功率小造成阀芯容易卡死导致缓冲失效、缓冲性能依赖控制信号等一系列缺陷，安全可靠，特别是在高速重载应用中安全可靠性好。

可根据使用工况、缓冲性能和安装空间的要求，调整缓冲转换器2与动力缸1的直径比值。

而根据该缓冲油缸具体工作时需要，动力缸1的第一油口A可根据工作方式的不同，采取单独连接到液压回路。

结合图1,第五油口E接到液压系统进油回路，第六油口F经第二换向阀5接入液压系统回油回路，在动力活塞杆101伸出阶段，当所述缓冲油缸从第五油口E进油时，第六油口F通过第二换向阀5处于关闭状态，当油液进入缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ后，推动缓冲活塞203及缓冲活塞杆208快速向后运动，转换腔Ⅲ的油液从第四油口D进入连接体通道301并通过第三油口C流入动力缸1的无杆腔Ⅱ，推动动力活塞104及动力活塞杆101快速向前运动，带动被驱动物体运动，在到达指定位置时，第五油口E停止进油，由于第五油口E有单向阀401且第六油口F处于关闭状态，因此缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ的液压油处于封闭状态，压力相同，并与转换腔Ⅲ的压力达到平衡；而转换腔Ⅲ、连接体通道301和动力缸无杆腔Ⅱ之间也是封闭储油空间，因此转换腔Ⅲ与动力缸的无杆腔Ⅱ的压力相同，并与动力活塞104和动力活塞杆101的负载达到平衡状态，使动力缸停止运动和保持在该位置，在此阶段，缓冲转换器主要起转换作用；

结合图2和附图3，在动力活塞杆101缩回和缓冲阶段，第二换向阀5切换到打开状态，第六油口F一直处于打开状态，缓冲腔Ⅳ的液压油通过缓冲通道211进入回油腔Ⅴ，从第六油口F流出，造成缓冲腔Ⅳ的压力降低，并与转换腔Ⅲ的压力失去平衡，从而使缓冲活塞203向前运动，缓冲活塞杆208开始向前伸出，由于无杆腔Ⅱ、转换腔Ⅲ与连接体通道301之间是一个封闭储油空间，因此无杆腔Ⅱ的液压油从第三油口C进入连接体通道301并通过第四油口D流入转换腔Ⅲ,动力活塞104和动力活塞杆101开始缩回；在开始阶段，缓冲圈206(缓冲座205)与缓冲活塞杆208之间的缓冲通道211流通面积较大，缓冲腔Ⅳ的液压油快速流出，此时动力活塞104和动力活塞杆101的运动速度也非常快，直到缓冲体204进入缓冲圈206后，缓冲腔Ⅳ液压油流入回油腔Ⅴ的缓冲通道211流通面积逐步减小，缓冲腔Ⅳ的液压油压力迅速升高，转换腔Ⅲ、连接体通道301和无杆腔Ⅱ的压力也同步升高，在动力活塞104和动力活塞杆101上产生大的阻力，使动力缸1的运动部件和被驱动物体逐渐减速直至停止下来，在此阶段，缓冲转换器主要起缓冲作用。

本实施例中，所述的缓冲体204可采用现有缓冲技术中任意一种结构形式(例如：圆锥体、带节流槽的圆柱体等结构)，与缓冲座205或缓冲圈206形成节流通道；缓冲圈206与缓冲座205之间可采用一体加工、相对固定或呈浮动状态。

而根据该缓冲油缸具体工作时需要，动力缸1的第一油口A还可以与第二油口B连通(如图5)，此时动力缸为柱塞缸，通过第一油口A、第二油口B和外部管路连通有杆腔Ⅰ和无杆腔Ⅱ，则缓冲转换器的转换腔Ⅲ、连接体通道301和无杆腔Ⅱ、有杆腔Ⅰ之间形成一个封闭储油空间。动力活塞杆101伸出阶段，当油液进入缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ后，推动缓冲活塞203及缓冲活塞杆208快速向后运动，转换腔Ⅲ的油液从第四油口D进入连接体通道301并通过第三油口C流入动力缸1的无杆腔Ⅱ，推动动力活塞104及动力活塞杆101快速向前运动，而动力活塞104推动有杆腔Ⅰ的油液从第一油口A流出并经第二油口B进入无杆腔Ⅱ中；在动力活塞杆101缩回和缓冲阶段，由于有杆腔Ⅰ、无杆腔Ⅱ、转换腔Ⅲ与通道301之间是一个封闭储油空间，因此无杆腔Ⅱ的液压油从第三油口C进入连接体通道301并通过第四油口D流入转换腔Ⅲ，同时无杆腔Ⅱ的液压油还从第二油口B流出并经外部管路和第一油口A流入有杆腔Ⅰ中。

另外，如图4所示的双向缓冲的一种实施例，采用两个缓冲转换器2，第一油口A和另一个缓冲转换器2上的第四油口D之间设有另一个连通二者的通道连接体3，该缓冲转换器2的转换腔Ⅲ、连接体通道301和动力缸1的有杆腔Ⅰ之间也形成一个封闭储油空间。动力活塞杆101伸出时，一缓冲转换器2中的转换腔Ⅲ的油液从其第四油口D通过连接体通道301和第三油口C流入动力缸1的无杆腔Ⅱ，推动动力活塞104及动力活塞杆101快速向前运动，而有杆腔Ⅰ的油液从第一油口A流出并经对应的连接体通道301和第四油口D进入另一个缓冲转换器2中的转换腔Ⅲ中，同理的通过此缓冲转换器2使动力活塞104和动力活塞杆101上产生大的阻力，使动力缸1的运动部件和被驱动物体逐渐减速直至停止下来，起缓冲作用。

上述向缓冲腔Ⅳ和回油腔Ⅴ内供油和回油的油路系统，即第五油口E、单向阀401和第六油口F、第二换向阀5组成的系统，还可以采用以下方案(如图5和图6)：所述第六油口F既作为进油口也作为出油口，所述第六油口F与回油腔Ⅴ相通，优选地，所述缓冲圈206为设在缓冲座205上的单向阀浮动结构，此时可取消单向阀401和第五油口E。该单向阀浮动结构通过以下方案实现：所述缓冲座205内设有供缓冲圈206前后浮动的浮动槽2051，所述缓冲圈206位于内圈边缘设有向前凸出的环形凸台2061，所述缓冲座205上设有与凸台2061相对的槽前侧2052，所述缓冲圈206上位于凸台2061的外侧设有贯通前后且与缓冲腔Ⅳ连通的通孔2062，在回油腔Ⅴ往缓冲腔Ⅳ进油时，所述缓冲圈206抵在浮动槽2051后侧，凸台2061和槽前侧2052之间形成间隙、缓冲圈206和浮动槽2051之间的间隙、通孔2062共同形成供油液通过的流道，与缓冲通道211一起给缓冲腔Ⅳ中供油；在缓冲腔Ⅳ往回油腔Ⅴ进油时，凸台2061压在槽前侧2052上形成封闭环，凸台2061和槽前侧2052之间阻挡油液通过，油液主要通过缓冲通道211从缓冲腔Ⅳ中回流到回油腔Ⅴ中，结构简单，具有较好的缓冲效果。

上述通道连接体3既可以由连接块302和与连接块302一体成型的通道连接体301构成，也可以由具有通道连接体301的管路构成，所述通道连接体3既可以是连接块也可以使连接管道，在布置方式上可通过连接块将动力缸1和缓冲转换器2成平行、同轴或垂直、倾斜布置，也可通过连接管道将动力缸1和缓冲转换器2远距离布置，以减小缓冲油缸安装空间的限制，结构形式灵活，适用不同的使用需求。

以上所述，仅是本实用新型的一些实施例，并非对本实用新型作任何限制，凡是根据本实用新型提出的设计原理的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化或者变换工作介质(如气体)，均仍属于本实用新型技术方案的保护范围内。