一种高频动作增压缸的制作方法

1.本发明涉及工程机械技术领域，尤其是涉及一种高频动作增压缸。


背景技术：

2.在行走液压和工业液压领域，增压缸是一种利用两腔活塞作用面积不相等，将输入的低压油转换成高压油或超高压油的执行元件。现有技术中，一般地，增压缸活塞的动作频率约为每分钟25～45次。该频率不能满足一些需要高频动作的工况需求。
3.现有技术中，增压缸的动作频率较低，一方面是由于密封件的限制，因为活塞运动速度过高会导致密封件容易磨损进而失效，所以增压缸不能满足高频动作需要；另一方面是由于活塞与缸体的形位公差等制造安装误差的限制，高频的活塞运动给制造安装误差提出了更高的要求，这些形位公差增加了制造成本和制造难度，限制了增压缸的动作频率。


技术实现要素：

4.本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高频动作增压缸。
5.本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
6.一种高频动作增压缸，包括缸体、置于缸体内的活塞结构和安装在缸体两端的高压侧端盖和低压侧端盖；
7.所述缸体的内腔由两个同轴且直径不同的圆柱孔相连组成，直径较大的圆柱孔为低压腔，直径较小的圆柱孔为高压腔，所述高压侧端盖用于封盖高压腔，所述低压侧端盖用于封盖低压腔，缸体上还设有连通缸体内外的泄油孔，所述泄油孔设于低压腔和高压腔的交界处；
8.所述活塞结构包括低压活塞和高压活塞，所述低压活塞的圆柱面与低压腔内壁间隙密封，所述高压活塞的圆柱面与高压腔内壁间隙密封，所述低压活塞在低压腔内往复运动，所述高压活塞在高压腔和低压腔内往复运动。
9.在一个优选的实施方案中，所述活塞结构还包括盖板和圆柱形的滑靴，所述高压活塞与低压活塞之间的连接方式为球头-滑靴连接，所述高压活塞靠近低压活塞的一端凸出形成球头，所述低压活塞靠近高压活塞的一端开设有圆柱形沉孔，滑靴置于所述圆柱形沉孔内，滑靴与圆柱形沉孔在轴向和径向上均有间隙，且滑靴靠近高压活塞的一端下凹形成球窝，高压活塞的球头与滑靴的球窝相配合；
10.在球头与高压活塞的交界处，球头在高压腔的径向方向上宽于高压活塞，形成一个环形台面，所述盖板固定安装在低压活塞靠近高压活塞的一端，位置为所述圆柱形沉孔的外周缘，盖板卡设在球头宽于高压活塞的环形台面上，在轴向上与环形台面存在间隙。
11.优选的，所述滑靴靠近低压侧活塞的一端的中心开设有通油孔。
12.优选的，所述通油孔的直径为1～5mm。
13.优选的，所述盖板通过螺钉固定安装在低压活塞上。
14.优选的，所述盖板为环形盖板。
15.优选的，所述环形盖板为分体式结构，包括两个半圆环状的子盖板。
16.优选的，所述高压活塞分为直径不同的大端段和小端段，小端段与缸体之间的间隙大于大端段与缸体之间的间隙，所述大端段与高压腔内壁间隙密封，所述小端段靠近低压活塞，其端部凸出形成球头。
17.在一个优选的实施方案中，所述低压活塞和高压活塞一体成型。
18.优选的，所述低压活塞和/或高压活塞上设有导向环。
19.在一个优选的实施方案中，所述低压活塞和高压活塞相互独立，二者的端面接触且相互抵接。
20.在一个优选的实施方案中，所述低压活塞的圆柱面与低压腔内壁的轴孔配合间隙为0.01～0.08mm，最小密封长度为20mm。
21.在一个优选的实施方案中，所述高压活塞的圆柱面与高压腔内壁的轴孔配合间隙为0.01～0.06mm，最小密封长度为20mm。
22.在一个优选的实施方案中，所述泄油孔的直径为2～5mm。
23.在一个优选的实施方案中，所述低压活塞和/或高压活塞的圆柱面上设有多个环形的均压槽。
24.优选的，所述均压槽的宽度为0.3～1mm，所述均压槽的深度为0.3～1mm，低压活塞上的均压槽数量为3～5道，高压活塞上的均压槽数量为3～5道。
25.在一个优选的实施方案中，所述高压活塞和/或低压活塞上设有阻尼结构，高压侧端盖和/或低压侧端盖上设有相配合的圆孔；所述阻尼结构为设置在活塞上的锥形凸台，当活塞靠近端盖时，所述锥形凸台的小端最先进入圆孔，所述圆孔与锥形凸台的大端间隙配合。
26.优选的，所述锥形凸台的大端直径为活塞直径的30％～50％，所述锥形凸台的锥度为3
°
～20
°
，所述锥形凸台的高度为5～15mm，所述圆孔与锥形凸台的大端间隙配合，配合间隙为0.01～0.1mm。
27.优选的，所述圆孔的入口和锥形凸台的小端顶面设有倒角。
28.优选的，所述锥形凸台的大端与活塞之间还设计有一段与锥形凸台大端的直径相同的圆柱段。
29.与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
30.(1)活塞结构与缸体之间间隙密封，避免使用密封件，因此不存在活塞高频运动导致密封件磨损失效的问题，从而适用于高频动作的增压缸，增压缸的工作频率可达5hz以上。
31.(2)在活塞结构上设置了阻尼结构，活塞上的锥形凸台与端盖上的圆孔相配合，随着当锥形凸台进入圆孔，液压油的流通面积逐步减小，流阻逐步增大，从而起到阻尼作用，可以防止活塞和端盖之间的碰撞，从而适用于高频动作的增压缸。
32.(3)在活塞结构上设置了均压槽，能够利用均压槽内油液压力的均匀分布，使活塞与缸体的轴线重合，降低因加工装配误差而产生的侧压力，减少了活塞结构与缸体之间的磨损，从而适用于高频动作的增压缸。
33.(4)低压活塞和高压活塞之间采用球头-滑靴方式连接，滑靴补偿了活塞结构与缸
体的制造安装误差，自适应地将高压活塞与低压活塞处于同一轴线上，此外，球头-滑靴的连接方式中，高压活塞与滑靴的球窝配合，可以避免一个活塞的轴向倾斜对另一个活塞的影响，能够减少活塞结构与缸体之间的磨损，从而适用于高频动作的增压缸。
34.(5)低压活塞和高压活塞一体成型，在活塞上设有导向环，导向环与缸体的过渡配合，补偿活塞结构和缸体制造安装的误差，减小了活塞结构与缸体之间的磨损，从而适用于高频动作的增压缸。
35.(6)低压活塞和高压活塞相互独立，在增压缸工作过程中，二者始终受压相互抵接，利用活塞结构与缸体之间的间隙，可以自适应地找到活塞结构与缸体的轴线位置，这种连接方式避免了一个活塞的同轴度偏差对另一个活塞的影响，而且装配简单，加工工序更少。
附图说明
36.图1为高频动作增压缸的结构示意图；
37.图2为阻尼结构的结构示意图；
38.图3为实施例4中高频动作增压缸的整体结构示意图；
39.图4为实施例4中高频动作增压缸的局部结构示意图；
40.图5为实施例5中高频动作增压缸的整体结构示意图；
41.图6为实施例6中高频动作增压缸的整体结构示意图；
42.附图标记：1、缸体，101、高压腔，102、低压腔，103、泄油孔，2、活塞结构，21、高压活塞，22、低压活塞，2a、高压侧导向环，2b，低压侧导向环，3、高压侧端盖，4、低压侧端盖，5、均压槽，6、滑靴，601、通油孔，7、盖板，8、螺钉，9、阻尼结构，91、锥形凸台，92、圆孔，93、圆柱段。
具体实施方式
43.下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
44.在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本发明并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当放大了部件。
45.在本技术实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
46.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
47.在本技术实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连
接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
48.实施例1：
49.一种高频动作增压缸，如图1所示，包括缸体1、置于缸体1内的活塞结构2和安装在缸体1两端的高压侧端盖3和低压侧端盖4；
50.其中，缸体1的内腔由两个同轴且直径不同的圆柱孔相连组成，直径较小的圆柱孔为高压腔101，直径较大的圆柱孔为低压腔102，高压侧端3盖用于封盖高压腔101，低压侧4端盖用于封盖低压腔102，缸体1上还设有连通缸体1内外的泄油孔103，保持泄油孔103压力为大气压，泄油孔103设于低压腔102和高压腔101的交界处；
51.其中，活塞结构2包括高压活塞21和低压活塞22，高压活塞21和低压活塞22的面积之比就是增压缸的增压比，高压活塞21的圆柱面与高压腔101内壁间隙密封，低压活塞22的圆柱面与低压腔102内壁间隙密封，高压活塞21在高压腔101和低压腔102内往复运动，低压活塞22在低压腔102内往复运动。
52.为实现高频动作，活塞结构2与缸体1之间不采用密封件密封，而是通过活塞结构2与缸体1之间的间隙控制进行密封，相较于背景技术中提到的现有技术，本技术由于使用间隙密封，克服了高频运动对密封件磨损的问题，从而实现了高频运动的功能。
53.在具体应用时，不同的实施方式中可以根据增压缸的大小、高压腔101和低压腔102的大小等对泄油孔103的直径进行调整，如将泄油孔103的直径设置为2～5mm，。
54.在具体应用时，不同的实施方式中可以根据加工难度、增压缸高频动作要求、密封性要求等对低压活塞22与缸体1之间的间隙密封的参数进行调整，如将低压活塞22的圆柱面与低压腔102内壁的轴孔配合间隙控制为0.01～0.08mm，最小密封长度控制为20mm。
55.在具体应用时，不同的实施方式中可以根据加工难度、增压缸高频动作要求、密封性要求等对高压活塞21与缸体1之间的间隙密封的参数进行调整，如将高压活塞21的圆柱面与高压腔101内壁的轴孔配合间隙控制为0.01～0.06mm，最小密封长度控制为20mm。
56.实施例2：
57.本实施例中，为了减少活塞与缸孔之间的磨损，在低压活塞22上设置了多个环形的均压槽5，从而使活塞径向受力均匀，避免活塞由于侧向受力导致与缸孔壁面的接触和磨损，均压槽5的开设如图4所示；
58.在其他实施方式中，可以根据需要在低压活塞22和/或高压活塞21的圆柱面上设置均压槽5，如可以在低压活塞22上设置多个均压槽5，在高压活塞21上设置多个均压槽5，低压活塞22和高压活塞21上的均压槽5的数量可以相同也可以不等；或者仅在低压活塞22上设置多个均压槽5；或者仅在高压活塞21上设置多个均压槽5。
59.在具体应用时，不同的实施方式中可以根据需要调整均压槽5的参数，如本实施例中均压槽5的宽度为0.3～1mm，均压槽5的深度为0.3～1mm，低压活塞22上的均压槽5数量为3～5道，高压活塞21上的均压槽5数量为3～5道。
60.实施例3：
61.本实施例中，为了避免活塞结构2运动时发生碰撞，在高压活塞21和低压活塞22上均设置了阻尼结构9，在其他实施方式中，也可以在高压活塞21或低压活塞22上择一设置阻
尼结构9。
62.本实施例中，如图2所示，阻尼结构9为设置在活塞上的锥形凸台91，为了与阻尼结构9相配合，在其所对应的端盖(高压侧端盖3或低压侧端盖4)上设有圆孔92，当活塞靠近端盖时，锥形凸台91的小端最先进入圆孔92，圆孔92与锥形凸台91的大端间隙配合。
63.当锥形凸台91进入端盖上的圆孔92后，液压油的流通面积逐步减小，流阻逐步增大，从而起到阻尼作用。
64.在具体应用时，不同的实施方式中可以根据需要调整阻尼结构9的参数，如本实施例中，锥形凸台91的大端直径为活塞直径的30％～50％，锥形凸台91的锥度为3
°
～20
°
，锥形凸台91的高度为5～15mm，圆孔92与锥形凸台91的大端间隙配合，配合间隙为0.01～0.1mm。
65.本实施例中，圆孔92的入口和锥形凸台91的小端顶面设有倒角，增加锥形凸台91与圆孔92之间的导向，避免卡涩或碰撞。
66.本实施例中，锥形凸台91的大端与活塞之间还设计有一段与锥形凸台91大端的直径相同的圆柱段93，利用圆柱段93与圆孔92的间隙较小，增大了锥形凸台91进入圆孔92的阻力，从而起到缓冲作用。
67.实施例4：
68.本实施例中，高压活塞21和低压活塞22的连接设计如下：
69.如图3、图4所示，活塞结构2还包括盖板7和圆柱形的滑靴6，高压活塞21与低压活塞22之间的连接方式为球头-滑靴连接，高压活塞21靠近低压活塞22的一端凸出形成球头，低压活塞22靠近高压活塞21的一端开设有圆柱形沉孔，滑靴6置于圆柱形沉孔内，滑靴6与圆柱形沉孔在轴向和径向上均有间隙，且滑靴6靠近高压活塞21的一端下凹形成球窝，高压活塞21的球头与滑靴6的球窝相配合；
70.在球头与高压活塞21的交界处，球头在高压腔101的径向方向上宽于高压活塞21，形成一个环形台面，盖板7固定安装在低压活塞22靠近高压活塞21的一端，位置为圆柱形沉孔的外周缘，盖板7卡设在球头宽于高压活塞21的环形台面上，在轴向上与环形台面存在间隙。
71.由于滑靴6与低压活塞22的圆柱形沉孔在轴向和径向上均有间隙，因此滑靴6补偿了活塞结构2与缸体1的制造安装误差，自适应地将高压活塞21与低压活塞22处于同一轴线上。此外，球头-滑靴的连接方式中，高压活塞21与滑靴6的球窝配合，可以避免一个活塞的轴向倾斜对另一个活塞的影响，能够减少活塞结构2与缸体1之间的磨损。
72.盖板7可以通过螺钉8或其他方式固定安装在低压活塞22上。
73.盖板7可以为环形盖板，为了便于装配，还可以将其设计为分体式结构，包括两个半圆环状的子盖板。
74.其他实施方式中，盖板7可以为其他形式，如t形块，横杆是弧形，固定在低压活塞22上，竖杆卡设在环形台面上。
75.在滑靴6靠近低压活塞22的一端的中心，可以开设一个直径1～5mm通油孔601，能够存储液压油，并在运行过程中，起到润滑作用。
76.高压活塞21可以是一个圆柱体，也可以是一体成型的上下直径不同的两个圆柱体。本实施例中，如图3所示，高压活塞21分为直径不同的大端段和小端段，小端段与缸体1
之间的间隙大于大端段与缸体1之间的间隙，大端段与高压腔101内壁间隙密封，小端段靠近低压活塞22，其端部凸出形成球头，这样，在低压活塞22和高压活塞21的面积差距较小时，将小端段凸出形成球头进行装配安装的难度会大幅降低。
77.实施例5：
78.相较于实施例1，本实施例的不同点在于高压活塞21和低压活塞22的连接设计。
79.本实施例中，不采用滑靴连接的方式，而是将低压活塞22和高压活塞21一体成型，如图5所示，免去了连接接口，装配更加简单，加工工序更少。
80.在具体应用中，如果制造安装的误差较大，为了补偿活塞结构2与缸体1制造安装的误差，可以在活塞结构2上设置导向环，在低压活塞22和高压活塞21上择一或全部设置导向环，通过导向环与缸体1的过渡配合，补偿活塞结构2和缸体1制造安装的误差，减小了活塞结构2与缸体1之间的磨损。导向环结构是阀体加工中常用的结构，其加工和结构在此不再赘述，相关从业人员可以理解。
81.如图5所示，本实施例中在高压活塞21上设置了高压侧导向环2a，在低压活塞22上设置了低压侧导向环2b。
82.实施例6：
83.相较于实施例1，本实施例的不同点在于高压活塞21和低压活塞22的连接设计。
84.本实施例中，不采用滑靴连接的方式，如图6所示，低压活塞22和高压活塞21相互独立，二者的端面接触且相互抵接，由于增压缸在工作过程中，低压活塞22和高压活塞21始终受压，因此二者始终保持接触。利用活塞结构2与缸体1之间的间隙，可以自适应地找到活塞结构2与缸体1的轴线位置。这种连接方式避免了一个活塞的同轴度偏差对另一个活塞的影响，而且装配简单，加工工序更少。
85.以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。