重型齒輪齒條擺動液壓缸的製作方法

2023-07-03 10:17:01 2

專利名稱：重型齒輪齒條擺動液壓缸的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於機械設備技術領域，特別是涉及一種適合於冶金及重 型機械行業的環境使用的重型齒輪齒條擺動液壓缸設備。
技術背景1998年國家標準局制定的UB系列齒輪齒條擺動液壓缸標準 JB/ZQ4713-98是對UB系列齒輪齒條擺動液壓缸的規範。同規格重型齒輪齒 條擺動缸具有標準的外形及聯接尺寸，其內部可以根據用戶要求設計不同 的齒輪齒數與模數，使其達到用戶所要求的輸出扭矩範圍值，並採用不同 的密封及導向結構，使擺動缸具有更高的靈活性與可靠性。現有技術的UB 系列齒輪齒條擺動液壓缸最大輸出扭矩範圍值只有129200 N m,不能適用 於冶金工業及重型機械行業各種重型產品生產線上，需要大扭矩的旋轉與 傾翻工作(例如鋼包傾翻)，現在只能用複雜的機械傳動結構來實現。另 外現有技術的UB系列齒輪齒條擺動液壓缸由於聯接兩對角油缸的硬管直接 焊接，存在焊口易漏油的隱患，並且擺動缸的安裝工藝複雜、外觀不整齊。 UB系列齒輪齒條擺動液壓缸本體採用鑄件，材料強度較差，不適用於冶金 工業及重型機械行業的使用要求。 發明內容本實用新型的目的是根據冶金及重型機械行業的使用要求，開發一新 系列"重型齒輪齒條擺動液壓缸"，以下簡稱UBZ擺動缸，UBZ擺動缸要具 有更大的輸出扭矩及較高的機械效率。為了達到上述實用新型的目的，本實用新型摸索出獨特的設計，最終 提供的重型齒輪齒條擺動液壓缸，包括本體26、缸筒5、缸底53、法蘭 17、齒條19、 DUW組合瓦13、齒輪軸49、軸承前蓋52、軸承後蓋51，其 特徵在於單向閥芯29、單向閥套30、 SF-1DU套37、孔用斯特封33、 0形圈35、擋圈36、銅環34、孔用V型封38、導向帶39、單向閥套底片40、 彈簧41裝配到齒條19上，裝入銅環壓蓋31,用內六角螺釘32壓緊，將圓 錐滾子軸承47的內套先裝在齒輪軸49兩端軸肩上，外套分別安裝在軸承 前蓋52、軸承後蓋51上；後將軸承後蓋52、防塵密封圈48、 0形圖46安 裝在本體26上，用內六角螺釘50將其緊固，然後分別將兩片DUW組合瓦 13安裝在本體26的孔內，安裝定位螺釘15對DUW組合瓦13進行定位；把兩個齒條19分別裝在本體26內，使其兩齒相對，軸面與DUW組合 瓦13接觸，齒條19有一對相鄰齒端面上砸有"0"位標記點，以此標記兩 齒所夾的齒槽為齒條中位，對中放置兩齒條。在齒輪軸49非輸出端其中一 個齒的端面上，也砸有一個"0"點標記，將此標記對應的齒與齒條對應的 齒槽相重合，裝入齒輪軸49，再裝上軸承前蓋52,用內六角螺釘50緊固。缸筒5與缸底53為焊接方式，缸筒上裝完0形圈12及通過螺紋聯接 在缸筒上的法蘭17後，用內六角螺釘將其緊固在本體26上；兩對角油缸 通過與油缸缸底53相連的油缸法蘭3、 SAE插入式焊接法蘭20、浮動油管 4、油管浮動法蘭10與本體26內部的孔道之間的連接，兩兩相通，用內六 角螺釘27安裝部件裝在本體26的上構成。所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所述的安裝部件是用內 六角螺釘27將兩個吊耳28分別裝在本體26的上構成。所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所述的安裝部件是用內 六角螺釘27將一個安裝法蘭28裝在本體26的上構成。所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所述的安裝部件是用內 六角螺釘27將一個腳架28裝在本體26的上構成。所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所述的齒輪、齒條採用 42CrMo做為材料，其熱處理硬度在HB320 350之間，並且對其表面進行激 光淬火處理構成。本實用新型UBZ擺動缸UBZ擺動缸的規格與類型UBZ重型系列齒輪齒 條擺動缸共有OIOO、 0>125、①140、 cD160、 0>180、 0200、①220、①250、 ①280、 cD320十種缸徑規格及0 360。的任意擺動角度。按安裝方式分為吊耳式、法蘭式和腳架式三種安裝方式；UBZ擺動缸的 力矩輸出形式採用GB/T3478-1995標準漸開線花鍵。所以按輸出方式可以 分為漸開線花鍵軸出與漸開線花鍵孔輸出。1、 UBZ擺動缸採用的技術方案1) 較大的輸出扭矩UBZ擺動缸為雙齒條搓動齒輪軸的擺動機構，為了能有較大的輸出扭矩 並能保證齒輪、齒條在重載下的材料強度要求，採用了大模數齒輪設計方 案，並採用42CrMo做為齒輪、齒條的主要材料，其熱處理硬度在HB320 350之間，並且對其表面進行雷射淬火處理。增強了齒輪、齒條的表面抗磨 性，改善了齒輪、齒條整體的材料強度。額定工作壓力是21MPa,在額定工 作壓力下的最大輸出出扭矩是1158120N ，m(約116噸米)，當前國內市場上 各系列的擺動缸在其額定壓力16MPa下的最大輸出扭矩是129000 N m(約 13噸米)，可見UBZ擺動缸在市場上佔有著絕對的優勢，國內市場上普通的 擺動缸在工作效率及傳遞的扭矩上根本無法與之比擬。2) 方便的用戶接口UBZ擺動缸為四液壓四活塞缸雙柱塞齒條搓動齒輪軸的擺動機構，對角 位置的兩液壓缸同時進、回油。製造時已將兩對角液壓缸通過管路和本體 內部的油道分別連通，客戶只需接入兩根油管。UBZ擺動缸的接口為SAE標 準法蘭接口，其四個缸筒上的連接尺寸都相同，都可以安裝油口法蘭，因 此接入的兩根油管可以任意選擇同側或兩側的對應油口。並且，UBZ擺動缸 在出廠時提供成對的SAE法蘭，客戶只需將油管與法蘭焊接即可。3) UBZ擺動缸採取的保護措施a) 工作行程末端可調緩衝保護UBZ擺動缸設有單向閥式"工作行程 末端可調緩衝裝置"，緩衝角度12° 。該裝置可保證在壓力介質進入時單 向閥打開，無節流阻力；當介質回流並進入緩衝區時單向閥關閉，通過緩 衝調節閥節流產生背壓，使活塞減速，防止工作末端活塞與缸底產生撞擊。 用戶可以根據自己的現場使用情況，自行調節緩衝速度。b) 緩衝超調保護為了保證用戶在調整過程中的超調，在擺動缸的每一個缸底都安裝了安全閥，防止緩衝超調時出現的瞬時超高壓背壓所產生的衝擊反力矩，引起齒輪齒條的齒面損傷及折斷。保護UBZ擺動缸在正 常的使用中不承受超額定扭矩的衝擊。c)浮動油管設計UBZ擺動缸在設計時將兩對角液壓缸通過硬管和本 體內部的油道分別連通，簡化了外部的管路聯接。工作在超重型負載環境 下的擺動缸，在使用過程中由於高壓的作用缸筒與本體間會產生軸向變形， 如果聯接兩對角油缸的硬管直接焊接，缸筒與本體的軸向變形將引起油管 焊口拉斷、爆裂，產生漏油，甚至於發生嚴重的事故。UBZ擺動缸在設計時 對上述情況進行分析，採用浮動油管聯接的設計方案，缸底油管端採用焊 接方式與法蘭相聯接，本體端採用浮動方式聯接，採用一靜一動的密封方 式，保證了 UBZ擺動缸在超重負載下使用的可靠性與安全性。4) UBZ擺動缸高可靠性及長壽命周期UBZ擺動缸為了保證冶金及重型機械的使用可靠性要求，在材料的選擇 及熱處理工藝上都進行了改進。UBZ擺動缸的本體所有材料選用45#鍛件， 齒輪及齒條材料選用42CrMo，從材料及熱處理的工藝上保證了擺動缸的可 靠性要求。UBZ擺動缸的所有密封件及導向件都是美歐名牌優質產品，在密 封的件選用及安裝、擺動缸的裝配都採用URANUS專有技術進行操作。嚴格 保證UBZ擺動缸的使用壽命周期。2、 UBZ擺動缸的技術效果自UBZ擺動缸投產並應用於冶金工業及重型機械行業以來，替代了原 來在冶金工業及重型機械行業各種重型產品生產線上只能用複雜機械結構 組合實現的旋轉與傾翻工作，方便了現場安裝，減小了設備維護周期；並 提高了整線的生產效率，保證大規模生產任務的按期完成；同時簡化了工 作人員的操作過程，增強了整線的整齊性、安全性。

圖1是本實用新型吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸三維圖。 圖2是本實用新型吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形半 剖視圖。圖3是是本實用新型吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸的俯 視圖。圖4是本實用新型吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸的右視 圖。圖5是本實用新型圖2的I處比例放大視圖。圖6是本實用新型圖2的II處比例放大視圖。圖7是本實用新型重型齒輪齒條擺動液壓缸的液壓原理圖。圖8是本實用新型法蘭式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸、外形三維圖。圖9是本實用新型底腳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形 三維圖。圖10是本實用新型底腳式花鍵軸輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形 三維圖。附圖符號說明 1 : SAE端堵， 3:油缸法蘭 5:缸筒7、 11、 12、 21、 35、 43、 46: 0形 9:杆用斯特封 13: DUW組合瓦 15:定位螺釘 17:法蘭20、 42: SAE插入式焊接法蘭24:測壓排氣接頭 28:耳環(安裝法蘭、腳架) 30:單向閥套 33:孔用斯特封37: SF-1DU套2、 18、 22、 25、 27、 32、 44、 50:內六角螺釘4:浮動油管 6:管架8、 36:擋圈10:油管浮動法蘭 14:緊定螺釘 16:組合密封墊圈 19:齒條23、 45、 54、 55:硬封螺塞26:本體 29:單向閥芯 31:銅環壓蓋 34:銅環 38:孔用V型封39:導向帶 40:單向閥套底片41:彈簧 47:圓錐滾子軸承48:防塵密封圈 49:齒輪軸50:內六角螺釘 51:軸承後蓋52:軸承前蓋 53:缸底56:緩衝調節閥 57:溢流閥具體實施方式
以下結合附圖和實例對UBZ擺動缸進一步說明，本文實例以吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸為例，圖1是本實用新型吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸三維圖。圖2是本實用新型吊耳式花鍵孔輸 出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形半剖視圖。圖3是是本實用新型吊耳式花 鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸的俯視圖。圖4是本實用新型吊耳式花 鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸的右視圖。圖5是本實用新型圖2的 I處比例放大視圖。圖6是本實用新型圖2的II處比例放大視圖。圖7是 本實用新型重型齒輪齒條擺動液壓缸的液壓原理圖。如圖1、 2、 3、 4、 5、 6所示，本實用新型吊耳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸主要由本體 26、缸筒5、缸底53、法蘭17、齒條19、 DUW組合瓦13、齒輪軸49、軸承 前蓋52、軸承後蓋51等主要部件與標準件、密封件組成。具體結構及安裝 方法如下1單向閥芯29、單向閥套30、 SF-1DU套37、孔用斯特封33、 0形 圈35、擋圈36、銅環34、孔用V型封38、導向帶39、單向閥套底片40、 彈簧41按圖示位置裝配到齒條19上，裝入銅環壓蓋31，用內六角螺釘32 壓緊，安設計標準力矩進行緊固。2在安裝完齒條附件後，將圓錐滾子軸承47的內套先裝在齒輪軸49 兩端軸肩上，外套分別安裝在軸承前蓋52、軸承後蓋51上；後將軸承後蓋 52、防塵密封圈48、 0形圖46安裝在本體26上，用內六角螺釘50將其緊 固，然後分別將兩片DUW組合瓦13安裝在本體26的孔內，安裝定位螺釘 15對DUW組合瓦13進行定位；動缸為雙齒條搓動齒輪軸的擺動機構，為了 能有較大的輸出扭矩並能保證齒輪、齒條19在重載下的材料強度要求，採 用了大模數齒輪設計方案，並採用42CrMo做為齒輪、齒條的主要材料，其 熱處理硬度在HB320 350之間，並且對其表面進行雷射淬火處理。增強了 齒輪、齒條的表面抗磨性，改善了齒輪、齒條整體的材料強度。把兩個齒條19分別裝在本體26內，使其兩齒相對，軸面與DUW組合 瓦13接觸，齒條19有一對相鄰齒端面上砸有"0"位標記點，以此標記兩 齒所夾的齒槽為齒條中位，對中放置兩齒條。在齒輪軸49非輸出端其中一 個齒的端面上，也砸有一個"0"點標記，將此標記對應的齒與齒條對應的 齒槽相重合，裝入齒輪軸49，再裝上軸承前蓋52，用內六角螺釘50緊固。 4缸筒5與缸底53為焊接方式，缸筒上裝完0形圈12及通過螺紋 聯接在缸筒上的法蘭17後，用內六角螺釘將其緊固在本體26上；兩對角 油缸通過與油缸缸底53相連的油缸法蘭3、 SAE插入式焊接法蘭20、浮動 油管4、油管浮動法蘭10與本體26內部的孔道之間的連接，兩兩相通。5用內六角螺釘27將兩個吊耳28分別裝在本體26的上、下吊耳安 裝槽內，完成組裝。工作原理當工作介質自油口 A進入時，彈簧41受介質壓力作用壓縮， 單向閥芯29打開，工作介質進入由缸底53、缸筒5、齒條19及相應的密 封件組成的一個密閉的工作腔，在不斷進入的工作介質壓力作用推動相對 應的兩個齒條19做直線運動，並帶動齒輪軸49作逆時針擺動。反之，當B 工作介質自油口 B進入時，相對應的兩個齒條19在壓力作用下反向運動， 齒輪軸49順時針擺動。圖7中，為單向閥式"工作行程末端可調緩衝"及超調保護液壓原理圖， 由單向閥芯29、彈簧41、單向閥套30、單向閥套底片40、 SF-1DU套37、 銅環壓蓋31、緩衝調節閥56、硬封螺塞55及溢流閥57等共同組。在壓力 介質進入時，彈簧41受介質壓力作用壓縮，單向閥芯29打開，無節流阻 力；當介質回流，進入緩衝區範圍內時單向閥芯29在彈簧41的作用下關 閉，此時通過緩衝調節閥56節流產生背壓，使齒條19減速，以防止工作10末端齒條19與缸底53產生撞擊。當用戶調節緩衝調節閥56不當時，會引起油缸內部緩衝背壓過高。為 了防止緩衝超調時出現的瞬時超高背壓所產生的衝擊反力矩，引起齒輪齒 條的齒面損傷及折斷，在缸底53上增加了超調保護裝置溢流閥57，當油缸 內部產生的背壓超過溢流閥57的設定壓力值時，壓力經溢流閥57洩到回 油口。保護UBZ擺動缸不承受超額定扭矩的衝擊。UBZ擺動缸的額定工作壓力是21MPa，在額定工作壓力下的最大輸出出 扭矩是115S120N ，(約116噸米)，當前國內市場上各系列的擺動缸在其額 定壓力16MPa下的最大輸出扭矩是129000 N m(約13噸米)，可見UBZ擺 動缸在市場上佔有著絕對的優勢，國內市場上普通的擺動缸在工作效率及 傳遞的扭矩上根本無法與之比擬。圖8是本實用新型法蘭式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形 三維圖。和圖l結構相同，用同樣的符號來說明，不再詳細說明，主要區 別是用內六角螺釘27將安裝法蘭28裝在本體26的上，用於用戶對現場安 裝方式採用法蘭式的安裝要求。圖9是本實用新型底腳式花鍵孔輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形 三維圖。和圖l結構相同，用同樣的符號來說明，不再詳細說明，主要區 別是用內六角螺釘27將腳架28裝在本體26的上，用於用戶對現場安裝方 式採用底腳式的安裝要求。圖10是本實用新型底腳式花鍵軸輸出重型齒輪齒條擺動液壓缸外形 三維圖。和圖l結構相同，用同樣的符號來說明，不再詳細說明，主要區 別是齒輪軸49 (*49齒輪軸包括花鍵軸式輸出與花鍵孔式輸出兩種)的輸 出方式採用花鍵軸式輸出，用於用戶對現場聯接方式採用花鍵軸式的安裝 要求。
權利要求1、重型齒輪齒條擺動液壓缸，包括本體(26)、缸筒(5)、缸底(53)、法蘭(17)、齒條(19)、DUW組合瓦(13)、齒輪軸(49)、軸承前蓋(52)、軸承後蓋(51)，其特徵在於單向閥芯(29)、單向閥套(30)、SF-1DU套(37)、孔用斯特封(33)、O形圈(35)、擋圈(36)、銅環(34)、孔用V型封(38)、導向帶(39)、單向閥套底片(40)、彈簧(41)裝配到齒條(19)上，裝入銅環壓蓋(31)，用內六角螺釘(32)壓緊；將圓錐滾子軸承(47)的內套先裝在齒輪軸(49)兩端軸肩上，外套分別安裝在軸承前蓋(52)、軸承後蓋(51)上；後將軸承後蓋(52)、防塵密封圈(48)、O形圖(46)安裝在本體(26)上，用內六角螺釘(50)將其緊固，然後分別將兩片DUW組合瓦(13)安裝在本體(26)的孔內，安裝定位螺釘(15)對DUW組合瓦(13)進行定位；兩個齒條(19)分別裝在本體(26)內，使其兩齒相對，軸面與DUW組合瓦(13)接觸，齒條(19)有一對相鄰齒端面上砸有「0」位標記點，以此標記兩齒所夾的齒槽為齒條中位，對中放置兩齒條。在齒輪軸(49)非輸出端其中一個齒的端面上，也砸有一個「0」點標記，將此標記對應的齒與齒條對應的齒槽相重合，裝入齒輪軸(49)，再裝上軸承前蓋(52)，用內六角螺釘(50)緊固；缸筒(5)與缸底(53)為焊接方式，缸筒上裝完O形圈(12)及通過螺紋聯接在缸筒上的法蘭(17)後，用內六角螺釘將其緊固在本體(26)上；兩對角油缸通過與油缸缸底(53)相連的油缸法蘭(3)、SAE插入式焊接法蘭(20)、浮動油管(4)、油管浮動法蘭(10)與本體(26)內部的孔道之間的連接，兩兩相通；用內六角螺釘(27)安裝部件(28)在本體(26)的上構成。
2、 根據權利要求1所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所述 的安裝部件是用內六角螺釘(27)將兩個吊耳(28)分別裝在本體(26) 的上構成。
3、 根據權利要求1所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所述 的安裝部件是用內六角螺釘(27)將一個安裝法蘭(28)裝在本體(26)的上構成。
4、 根據權利要求1所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所 述的安裝部件是用內六角螺釘(27)將一個腳架(28)裝在本體(26)的上 構成。
5、 根據權利要求1所述的重型齒輪齒條擺動液壓缸，其特徵在於所 述的齒輪、齒條採用42CrMo做為材料，其熱處理硬度在HB320 350之間， 並且對其表面進行雷射淬火處理構成。
專利摘要本實用新型屬於機械設備技術領域，特別是涉及一種重型齒輪齒條擺動液壓缸，該設備由本體、缸筒、缸底、法蘭、齒條、DUW組合瓦、齒輪軸、軸承前蓋、軸承後蓋組成，採用浮動油管聯接的設計方案，用一靜一動的密封方式，保證了擺動缸在超重負載下使用的可靠性與安全性，額定工作壓力是21MPa，在額定工作壓力下的最大輸出出扭矩是1158120N·m(約116噸米)，當前國內市場上各系列的擺動缸在其額定壓力16MPa下的最大輸出扭矩是129000N·m(約13噸米)，可見UBZ擺動缸在市場上佔有著絕對的優勢，國內市場上普通的擺動缸在工作效率及傳遞的扭矩上根本無法與之比擬。適合於冶金及重型機械行業的環境使用。
文檔編號F15B15/00GK201170224SQ20072009929
公開日2008年12月24日 申請日期2007年12月26日 優先權日2007年12月26日
發明者王建中 申請人:天津優瑞納斯液壓機械有限公司