一種液壓油缸及其相關裝置、及液壓緩衝系統、挖掘機和混凝土泵車的製作方法

2023-04-22 20:53:31

專利名稱：一種液壓油缸及其相關裝置、及液壓緩衝系統、挖掘機和混凝土泵車的製作方法
技術領域：
本發明涉及液壓技術領域，尤其是涉及一種液壓油缸。本發明同時提供用於上述 液壓油缸的有杆腔端蓋相關裝置，以及使用該液壓油缸的液壓緩衝系統，使用該液壓油缸 的挖掘機、混凝土泵車。
背景技術：
液壓油缸是工程機械中廣泛使用的部件，在其工作過程中，活塞需要不斷往復運 動。當活塞杆伸出到極限位置時，活塞端面會對端蓋產生很大的衝擊，有可能造成液壓油缸 的損壞。為此，需要在該部位設置緩衝裝置，避免上述衝擊作用對液壓油缸的損壞。現有的緩衝裝置根據液壓油缸應用場合和尺寸的不同，存在很大的區別。小型油 缸可以直接採用壓簧作為緩衝裝置，但是，對於大缸徑、大行程的液壓油缸，若採用壓簧作 為緩衝裝置，將很難獲得彈性足夠的彈簧，並且由於其壓力很大，彈簧很快就會由於反覆壓 縮而損壞。因此，對於大缸徑、大行程的液壓油缸，通常採用圖1所示的液壓緩衝機構。請參看圖1，該圖示出，所述緩衝裝置包括在活塞杆的緩衝位置開設的中間環槽上 安裝的大緩衝環06以及套在緩衝位置的大緩衝套04 ；對應大緩衝套04，在油缸的有杆腔端 蓋01的蓋口部位，設置內徑和所述大緩衝套04的外徑相配合的緩衝內孔07。當所述活塞 杆伸出時，所述大緩衝套04首先插入所述緩衝內孔07中，使缸筒02內有杆腔的回油油路 被堵塞，與此同時，大緩衝套04和緩衝內孔07之間的間隙形成節流油道；這樣，活塞05能 夠繼續向伸出方向運動，同時受到節流油道阻尼作用，其運動速度下降。並且，活塞05離活 塞杆03伸出終點位置越近，大緩衝套04和緩衝內孔07之間的節流油道越長，節流油道的 阻尼越大，活塞05的運動越慢，直到最終平穩的到達活塞杆03伸出終點位置。上述緩衝機構目前廣泛應用在大缸徑、大行程的液壓油缸中，為液壓油缸提供較 好的緩衝保護。但是，上述緩衝機構也存在明顯的缺陷。首先，在上述大缸徑、大行程液壓油缸中， 液壓油缸往往工作在大載荷、高頻率的工作條件下。例如，挖掘機的挖掘臂驅動等場合使用 的驅動油缸。此時，上述緩衝機構中的大緩衝套04需要以高速反覆插入所述緩衝內孔07， 而兩者之間的配合間隙本來就非常小，而活塞杆03很重，在重力的作用下其容易向一側傾 斜；因此，上述場合使用的液壓油缸很容易出現緩衝套04無法插入緩衝內孔07中的緩衝機 構故障，造成整個液壓油缸不能正常使用。上述緩衝機構的另一個關鍵問題在於，大緩衝套04的外徑尺寸必須和所述緩衝 內孔07的內徑精確間隙配合，否則就無法實現緩衝作用；這就造成該緩衝機構的製造精度 要求極高，一般廠家的製造水平難以達到。由於上述製造精度的過高要求，致使大行程、大 缸徑的液壓油缸成為挖掘機等工程機械生產的瓶頸問題，嚴重限制了處於下遊環節的各個 廠商的生產能力。

發明內容
本發明提供一種液壓油缸，該液壓油缸的緩衝機構能夠在大載荷、高頻率的工況 下可靠的實現緩衝效果，具有更長的使用壽命。並且該液壓油缸的製造精度要求低，便於組 織生產。該液壓油缸特別適用於大缸徑、長行程液壓油缸的製造。本發明同時提供上述液壓油缸相關的裝置，包括其使用的活塞杆、有杆腔端蓋和 緩衝套。本發明同時提供一種使用上述液壓油缸的液壓緩衝系統。本發明同時提供一種使用上述液壓油缸的挖掘機。本發明同時提供一種使用上述液壓油缸的混凝土泵車。本發明提供的液壓油缸，在活塞杆位於有杆腔的緩衝位上套有能夠沿著活塞杆軸 向滑動的緩衝套，該緩衝套遠離活塞一側的端面稱為緩衝套第一端面；在有杆腔過油孔和 活塞伸出運動的活塞有杆腔端面終點位置之間的油缸腔體內，設有能夠阻擋緩衝套並且能 夠與緩衝套第一端面貼合形成密封面的有杆腔密閉端面；還設置有至少一個節流油道，在 活塞伸出運動過程中，從緩衝套第一端面和所述有杆腔密閉端面貼合、所述密封面形成開 始，到活塞到達所述伸出運動終點位置時，在所述密封面靠近活塞一側的液壓油能夠通過 該節流油道流向有杆腔過油孔。優選地，所述節流油道沿軸向直線設置在活塞杆和緩衝套之間。優選地，所述節流油道靠近活塞的一端稱為第一端，靠近有杆腔過油孔的一端稱 為第二端，節流油道的橫截面積從所述第一端向第二端逐漸增大。優選地，當所述活塞杆伸出至行程終端時，所述緩衝套離其朝活塞方向滑動的終 點有一定間距。優選地，當所述緩衝套的第一端面與所述有杆腔密閉端面接觸形成密封面時，密 封面靠近活塞一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作用面積大於靠近有杆腔過油孔一側的 液壓油對所述緩衝套的軸向作用面積。優選地，所述活塞杆上設置有緩衝位止肩，在所述緩衝套未被所述有杆腔密閉端 面阻擋住時，緩衝套第一端面在具有壓彈性的彈性元件的作用下抵靠在該緩衝位止肩上。優選地，在所述活塞的伸出運動終點位置，設置有允許所述緩衝套通過、但能夠將 活塞阻擋在該位置的活塞阻擋肩。優選地，所述緩衝套第一端面與有杆腔密閉端面貼合後形成面密封或線密封。優選地，所述節流油道的主體為軸向直線設置在活塞杆表面的節流槽。優選地，當所述緩衝套被所述有杆腔密閉端面阻擋，在所述活塞杆朝所述活塞方 向相對滑動時，所述節流槽流通截面積隨著變小優選地，所述緩衝位止肩上開設有出油凹槽，該出油凹槽對應節流槽的終點設置。優選地，在活塞杆的所述緩衝位位置的外表面，設置一個或者若干個環槽作為平 衡槽；或者，在緩衝套內徑面設置一個或者多個環槽作為平衡槽；該環形槽的截面可以是V 型、U型或者方型或者其他截面形式。優選地，所述節流油道包括兩段，靠近活塞的前段，其主體為軸向設置在活塞杆表 面的節流槽，靠近有杆腔過油孔後段的主體為在活塞杆中軸向延伸的暗油道。優選地，所述節流油道包括在活塞杆中軸向延伸的暗油道，以及若干連通活塞杆表面和該暗油道的節油孔，上述進油孔沿活塞杆表面軸向分布，並且越接近暗油道出口的 節油孔，其孔徑越大；所述節流油道的第二端就是暗油道出口，所述節油孔即節流油道第一端。優選地，所述節流油道主體為在活塞杆表面上軸向設置的斜切面。優選地，在緩衝位置套有與活塞杆配合的過渡套，所述節流油道設置在該過渡套 上。優選地，所述過渡套上設置有一個或者若干個環槽作為平衡槽；該環形槽的截面 可以是V型、U型或者方型或者其他截面形式。優選地，所述有杆腔密閉端面設置在有杆腔端蓋上。優選地，所述活塞阻擋肩就是有杆腔端蓋蓋口端面。本發明還提供一種液壓油缸的相關裝置，具體是活塞杆，該活塞杆在緩衝位起點 設置有緩衝位止肩，沿活塞杆表面設置有至少一個軸向延伸的節流油道，該節流油道的一 端接近安裝活塞後的活塞有杆腔端面位置，稱為第一端；另一端在所述緩衝位止肩退刀槽 側壁，稱為第二端。優選地，所述節流油道的橫截面積由第一端向第二端方向逐漸增加。優選地，所述節流油道主體為在活塞杆表面軸向延伸的節流槽；所述節流油道的 橫截面積由第一端向第二端方向逐漸增加，具體是通過節流槽的深度逐漸增加實現。優選地，所述活塞杆的緩衝位位置設置有若干環形凹槽作為平衡油槽。本發明還提供另外一種液壓油缸的相關裝置，具體是有杆腔端蓋，該有杆腔端蓋 從其頂端到有杆腔端蓋蓋口依次設置有過油孔、有杆腔密閉端面，所述有杆腔密閉端面為 設置在有杆腔端蓋內腔中的呈完整環形的臺階面。優選地，所述有杆腔端蓋的蓋口作為所述活塞阻擋肩。本發明還提供一種液壓油缸的相關裝置，具體是緩衝套，該緩衝套外徑小於所工 作的液壓油缸的缸筒內徑，其內徑使其能夠套在活塞杆緩衝位上並軸向自由滑動；其安裝 時遠離活塞一側的第一端面的結構使該端面能夠與油缸腔體內、位於有杆腔過油孔和活塞 伸出運動終點位置之間的密閉端面貼合，形成密封面。優選地，與緩衝套第一端面相對的端面設置有與壓簧配合的中心凸臺。本發明還提供一種液壓緩衝系統，該液壓緩衝系統包括上述任意一項技術方案所 述的液壓油缸。本發明還提供一種挖掘機，該挖掘機至少使用一個上述任意一項技術方案所述的 液壓油缸。本發明還提供一種混凝土泵車，該混凝土泵車至少使用一個上述任意一項技術方 案所述的液壓油缸。本發明提供的液壓油缸，其緩衝套第一端面能夠在活塞杆伸出運動達到緩衝位置 時，和設置在有杆腔一側的油缸腔體內的有杆腔密閉端面配合，形成隔斷油路的密封面，該 密封面將有杆腔分為兩個腔體，其中位於密封面靠活塞一側的腔體稱為緩衝油腔；另一個 腔體則位於密封面靠有杆腔過油孔一側。所述緩衝油腔中的液壓油在活塞推動下具有較大 的油壓，能夠將所述緩衝套第一端面牢固的壓緊在所述有杆腔密閉端面上，使兩者貼合形 成的密封面的密封效果更加牢靠；該油缸還設置有節流油道，該節流油道在所述密封面形成，到活塞到達所述伸出運動終點位置為止的這段時間中，能夠為緩衝油腔中的液壓油提 供流向過油孔一側的油路。由於所述隔斷油路的密封面形成後，液壓油只能通過節流油道 流向過油孔，而節流油道的油路很窄，液壓油通過能力有限，使活塞運動必然受到極大的阻 力，起到緩衝作用。在本發明的優選實施方案中，上述節流油道沿軸向直線設置在活塞杆和緩衝套之 間，該結構能夠順暢直接地將緩衝油腔中的液壓油洩流到有杆腔過油孔一側，並且容易設 置節流油道的軸向範圍，確保密封面形成後，就能形成節流油道，避免緩衝過程出現卡滯。 另外，該節流油道的橫截面積可以根據需要變化，具體是靠近活塞一端橫截面積較小，而靠 近有杆腔過油孔一端的橫截面積較大。在進一步的優選方案中，所述節流油道主體為軸向設置在活塞杆表面的節流槽， 並且節流槽的橫截面積從第一端到第二端逐漸增加。這樣，隨著活塞杆向終點位置運動，所 述緩衝套在活塞杆上的相對滑動，逐漸接近節流油道第一端位置，從所述密封面的緩衝油 腔一側向過油孔一側的洩流能力逐漸減小，活塞繼續伸出的阻力逐漸加大，活塞運動速度 逐漸降低，獲得良好的緩衝效果。由於採用軸向直線設置的節流槽，在寬度不變的情況下， 只要控制好節流槽的深度變化就可以很好的控制節流效果，達到緩衝過程平順的目的。該 節流槽的深度便於加工過程中進行控制，具有良好的工藝性。在本發明的進一步優選實施方式中，在設置節流槽的情況下，在活塞杆外徑面或 者緩衝套內徑面上設置若干環形槽作為平衡油槽，該平衡油槽能夠與所述節流槽相配合， 使液壓油在緩衝套內徑面上獲得均勻分布，使所述緩衝套第一端面和有杆腔密閉端面貼合 時不會出現偏斜，確保密封面牢固。在本發明的另一個優選實施方式中，要求如下條件成立當所述緩衝套的第一端 面與所述有杆腔密閉端面接觸形成密封面時，密封面靠近活塞一側的液壓油對所述緩衝套 的軸向作用面積大於靠近有杆腔過油孔一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作用面積。上述 要求通過對緩衝套兩個端面的適當設計容易保證。如果上述條件不成立，在所述密封面形 成的剎那，密封面兩側的油壓基本相同，緩衝套第一端面以一定的速度抵靠有杆腔密閉端 面，可能會在該瞬間無法壓實，影響該時間點的緩衝的平順性。確保上述條件成立以後，則 密封面的靠近活塞一側的油壓乘以這一端的緩衝套軸向作用面積獲得總壓力VI，密封面靠 近有杆腔出油孔一側的油壓乘以緩衝套在這一端的面積獲得總壓力V2 ；由於密封面兩側 的油壓在形成密封面的剎那是相同的，所以面積較大的一側的總壓力較大，即Vl >V2，這 樣，緩衝套就被壓實在所述有杆腔密閉端面上，保證了緩衝過程的平順。本發明的其他優選實施方式還提供了其他形式的節流油道，這些節流油道都可以 獲得良好的洩流效果。本發明還提供了用於上述液壓油缸的活塞杆、有杆腔端蓋和大緩衝套等零件，這 些零件均為實現上述緩衝機構進行了特別設計。本發明還同時提供了使用上述液壓油缸的緩衝系統，使用該液壓油缸的液壓緩衝 系統可以獲得良好穩定的緩衝效果。本發明還同時提供了使用上述液壓油缸的挖掘機和混凝土泵車，通過使用上述液 壓油缸，挖掘機和混凝土泵車可以獲得更長的無故障使用時間。


圖1是背景技術中採用緩衝套插入緩衝內孔形式的緩衝機構的液壓油缸；圖2是本發明第一實施例提供的液壓油缸的機械結構圖；圖3是本發明第一實施例的活塞杆的零件圖；圖4是該圖為活塞杆3的A-A向視圖；圖5是活塞杆3的C-C截面圖；圖6是本發明第一實施例的液壓油缸處於密閉面開始形成的位置時的狀態；圖7是本發明第一實施例的液壓油缸處於活塞運動到終點位置時的狀態；圖8是本發明第二實施例提供的液壓油缸的機械結構圖；圖9是本發明第二實施例中使用的過渡套的零件圖；圖10是本發明第二實施例使用的內徑面上設置有平衡油槽的緩衝套的零件圖；圖11是一種比較合適用於設置有過渡套的緩衝機構中的節流油道的示意圖；圖12是另外一種比較合適用於設置有過渡套的緩衝機構中的節流油道的示意 圖；圖13是一種適合於不設置過渡套的緩衝機構中的節流油道的示意圖。
具體實施例方式本發明第一實施例提供一種液壓油缸，該液壓油缸在其有杆腔一側設置有緩衝裝置。請參看圖2，該圖是本發明第一實施例提供的液壓油缸的機械結構圖。如圖2所示，該液壓油缸包括有杆腔端蓋1、缸筒2、活塞杆3、緩衝套4、彈簧5、活
塞6等。所述缸筒2為該液壓油缸提供密閉液壓油的空間，該缸筒2的內腔被可沿著內腔 腔體徑向移動的活塞6分為有杆腔2-1和無杆腔2-2，所述活塞杆3所在的腔體即為有杆腔 2-1。所述活塞6的外徑面與缸筒2的內徑面配合，並且在該外徑面上設置了多道密封圈， 使上述有杆腔2-1和無杆腔2-2的液壓油被彼此完全隔絕。所述有杆腔端蓋1在缸筒2的有杆腔2-1 —側的端頭將所述缸筒2密封住，並且 在該有杆腔端蓋1上提供了有杆腔過油孔1-1，該有杆腔過油孔1-1連接油管，為整個缸筒 2內腔的液壓油提供進出有杆腔2-1的通道。液壓油進出無杆腔2-2的通道則由設置在缸 筒2的無杆腔端蓋上的無杆腔過油孔提供。本實施例僅僅介紹有杆腔一側的緩衝裝置，並 不涉及無杆腔2-2 —側的情況。該液壓油缸的緩衝機構包括緩衝套4、彈簧5，以及在活塞6、活塞杆3和有杆腔端 蓋1上為構成緩衝機構設置的結構。所述緩衝套4套在活塞杆3位於有杆腔2-1的緩衝位上。所述緩衝位是指活塞杆 3上從活塞6在有杆腔2-1 —側的端面開始的一段具有特定長度的活塞杆杆段，在該杆段 必須進行緩衝，避免活塞6的直接衝擊損壞有杆腔端蓋1。在該活塞杆3上，距離活塞6的 端面一定距離的位置，設置有緩衝位止肩3-4，所述緩衝位就是從緩衝位止肩3-4開始，到 活塞6伸出運動達到終點位置時，所述緩衝套4的第二端面4-2所在位置為止的活塞杆段。 該位置範圍內是緩衝套4在活塞杆3上滑動的範圍。緩衝套4的內徑使其可以在活塞杆3上軸向滑動，同時兩者之間的間隙又較小；緩衝套4的外徑則明顯小於所述缸筒2的內徑， 其長度則佔緩衝位長度的一部分。緩衝套4朝向油缸頂端即有杆腔端蓋1一側的端面為一 個具有外緣倒角的平面，該平面稱為緩衝套第一端面4-1。緩衝套4的另一端稱為緩衝套第 二端面4-2，則設置有用於固定彈簧5的凸臺4-3。緩衝套的設計需要優選地保證如下條件 的成立，當所述緩衝套的第一端面與所述有杆腔密閉端面接觸形成密封面時，密封面靠近 活塞一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作用面積大於靠近有杆腔過油孔一側的液壓油對 所述緩衝套的軸向作用面積。例如，在第一實施例中，由於緩衝套第一端面被所述有杆腔密 閉端面1-2遮擋了一部分，使其液壓油軸向作用面積明顯小於另一端面。所述彈簧5為具有壓縮張力的壓簧，該彈簧5套在所述活塞杆3上，其底端頂著活 塞6在有杆腔2-1 —側的端面上，活塞6在該端面上設置有彈簧凸臺，以固定該彈簧。彈簧 5的末端則頂住所述緩衝套4的凸臺4-3。該彈簧5以所述活塞6的端面為依靠，以其彈力 頂住所述緩衝套4，使緩衝套4在活塞6沒有運動到緩衝位置時，其緩衝套第一端面4-1頂 住所述活塞杆3的緩衝位止肩3-1。該彈簧6的彈力足以使所述緩衝套4未被阻擋時能夠 頂住緩衝位止肩3-1即可，即該彈簧6所起的作用主要為復位作用。所述有杆腔端蓋1從蓋頂到蓋口依次設置有有杆腔過油孔1-1、有杆腔密閉端面 1-2。所述有杆腔密閉端面1-2為有杆腔端蓋1內腔中設置的呈完整環形的臺階面，其臺階 面朝向活塞6的方向。該有杆腔密閉端面1-2能夠在緩衝開始後與所述緩衝套第一端面 4-1相配合形成隔斷有杆腔2-1中的液壓油的密閉面。該有杆腔端蓋1上還具有從有杆腔 密閉端面1-2開始向活塞6延伸的緩衝套通過段1-3，該緩衝套通過段1-3的腔體內徑比有 杆腔密閉端面1-2所在位置的腔體內徑大，但比活塞6所在缸筒2的內徑小，該緩衝套通過 段1-3的腔體內徑還大於所述緩衝套4的外徑，使緩衝套4可以順利進入該段。有杆腔端 蓋1的蓋口端面則緊貼缸筒內壁面，形成能夠對活塞6的運動終點定位的活塞阻擋肩1-4。所述活塞杆3上設置的與緩衝機構有關的結構比較多，除以上與緩衝套4的安裝 相關的緩衝位以及緩衝位止肩3-4以外，還設置有節流槽、平衡油槽、出油凹槽等，以下進 行詳細說明。請同時參看圖3，該圖為活塞杆3的零件圖；請同時參看圖4，該圖為活塞杆3 的A-A向視圖；請同時參看圖5，該圖為活塞杆3的C-C截面圖。在活塞杆3上設置有至少一個節流油道，其主體是位於活塞杆3外徑面上沿軸向 延伸的節流槽3-1。該節流槽3-1設置在活塞杆上，其起始點(稱為第一端)在接近活塞的 有杆腔端面的位置，其終點(稱為第二端)到達活塞杆3的所述緩衝位止肩3-4的退刀槽 側壁。所述第一端在接近活塞的有杆腔端面的位置，是相對其終點而言的；實際上，該節流 槽3-1的起始點位置需要根據活塞6的伸出運動終點位置配合，使活塞6達到終點位置之 前存在合適的液壓緩衝能力。在本實施例中，活塞6達到終點位置之前，該第一端已經被所 述緩衝套4完全遮蔽。對應所述節流槽3-1的出口，在所述緩衝位止肩3-4上設置有出油凹槽3-3，從圖 4可以看出，該出油凹槽3-3的位置正好對準所述節流槽3-1的出口，對應四個節流槽3-1 有四個出油凹槽3-3。這些出油凹槽3-3為所述節流槽3-1出口流出的液壓油提供流出的 出口通道，可以使節流槽3-1在緩衝過程中流出的液壓油的流向更為穩定，並且可以在所 述緩衝套第一端面4-1與所述有杆腔密閉端面剛剛貼合的剎那提供液壓油的出口，避免出 現液壓阻尼驟然增大的情況，保證運行平穩。
在所述活塞杆3的緩衝位位置，還在活塞杆3的周面上均勻布置有若干環槽，這些 環槽稱為平衡油槽3-2。這些平衡油槽3-2的截面可以為U型、V型或者方形底，以及其他 形式，視需要確定，其深度也可以視需要經過試驗確定。這些平衡油槽3-2的作用是在節流 槽3-1洩流時，能夠實現油壓平衡，避免緩衝套4在不平衡的油壓作用下出現傾斜，導致緩 衝時的密封面密閉不嚴。以下介紹本實施例的液壓油缸的緩衝機構的工作過程。前述圖2是活塞6尚未到 達緩衝位置時的情況；請同時參看圖6，該圖示出緩衝過程開始時的情況；請同時參看圖7， 該圖示出緩衝過程結束時的情況。在圖2所示位置，活塞6剛剛開始伸出運動，尚未達到需要緩衝的位置。此時，所 述緩衝套4在彈簧5的彈性力作用下，其緩衝套第一端面4-1頂住活塞杆3上的緩衝位止 肩3-4。在活塞6尚未運動到緩衝位置之前，以及活塞6縮回運動使緩衝套第一端面4-1與 所述有杆腔密閉端面1-2分離後，緩衝套4都會被頂在緩衝位止肩3-4的位置，因此，所述 彈簧5起復位作用。隨著活塞6的伸出移動，有杆腔2-1中的液壓油受到活塞的推動，向有 杆腔過油孔1-1方向流動，並從所述過油孔有杆腔過油孔1-1流出。緩衝套4隨活塞6和 活塞杆3移動，移動一段距離後，即經過所述有杆腔端蓋1上的緩衝套通過段1-3，由於所述 緩衝套4的外徑小於所述緩衝套通過段1-3，該緩衝套4能夠繼續隨著活塞杆3移動，而不 會被擋住。有杆腔2-1中的液壓油的油路隨著緩衝套4進入所述緩衝套通過段1-3而被部 分堵塞，液壓油只能通過緩衝套4與所述緩衝套通過段1-3之間的間隙流向所述有杆腔過 油孔1-1，活塞6受到的油路阻尼作用明顯增大；隨著緩衝套4逐漸深入所述緩衝套通過段 1-3，液壓油油路被堵塞的程度逐漸增加，活塞6所承受的液壓阻尼逐漸增加，直到緩衝套4 完全進入所述緩衝套通過段1-3，油路的阻尼作用處於基本不變的平臺期。緩衝套4在所述緩衝套通過段1-3後中移動一段時間後，緩衝套第一端面4-1逐 漸接近有杆腔端蓋1上的有杆腔密閉端面1-2。當運動到圖6所示位置時，所述緩衝套第一 端面4-1與所述有杆腔端蓋1上的有杆腔密閉端面1-2抵靠，兩個端面相互貼合形成完整 的密封面，有杆腔2-1中被活塞6推動的液壓油原來通過緩衝套4和有杆腔端蓋1的緩衝 套通過段1-3之間的間隙流入有杆腔過油孔1-1的油路被徹底阻斷，緩衝套4也由於被所 述密閉端面1-2擋住而停止跟隨活塞杆3向前運動。在所述密封面形成的剎那，密封面兩側的油壓基本相同，緩衝套第一端面4-1以 一定的速度抵靠有杆腔密閉端面1-2，可能會在該瞬間無法壓實，影響該時間點的緩衝的平 順性。為此，在設計中，確保了以下條件的成立當所述緩衝套的第一端面4-1與所述有杆 腔密閉端面1-2接觸形成密封面時，密封面靠近活塞一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作 用面積大於靠近有杆腔過油孔一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作用面積。在該實施例 中，緩衝套4的兩個端面的面積是一致的，但是在密封面形成後，由於第一端面4-1被部分 遮蔽，使上述條件得以成立。上述條件成立以後，則密封面的靠近活塞一側的油壓乘以這一 端的緩衝套軸向作用面積獲得總壓力VI，密封面靠近有杆腔出油孔一側的油壓乘以緩衝套 在這一端的面積獲得總壓力V2 ；由於密封面兩側的油壓在形成密封面的剎那是相同的，所 以面積較大的一側的總壓力較大，即Vl > V2，這樣，緩衝套就被壓實在所述有杆腔密閉端 面1-2上，保證了密封面建立過程的平順。密封面建立後，緩衝套4和所述有杆腔端蓋1相當於形成了一個單向閥，油路被阻斷。此時，有杆腔的液壓油被所述密封面分為兩個腔體，其中靠活塞3 —側的為緩衝油腔T， 該緩衝油腔T中的液壓油受到活塞6的推動，而其流向有杆腔過油孔1-1的主要通路又由 於所述密封面的形成而受到限制，使該緩衝油腔T的壓力進一步提高，該增高的油壓足以 將所述緩衝套4壓緊在所述有杆腔密閉端面1-2上，使該密封面更加可靠。液壓油只能通 過節流槽3-1流向上述密閉面的有杆腔過油孔1-1 一側。在密封面形成初期，由於所述節 流槽3-1的深度在第二端一側相對較深，即節流槽3-1的流量通過能力較高，使通過節流槽 3-1流出的液壓油相對較多。隨著活塞杆3的繼續運動，所述密封面相對於活塞杆3向後移 動，連接所述密封面兩側的節流槽3-1的深度逐漸變淺，造成節流槽3-1的流量通過能力逐 漸降低。在上述過程中，液壓油經過節流槽3-1的同時，經過所述平衡油槽3-2在所述緩衝 套所在的軸段上充滿，使緩衝套受到的油壓在周向的各個位置平衡，保證了緩衝套4不會 偏斜，確保了所述密封面的密閉效果。達到圖7所示的位置後，活塞6被有杆腔端蓋1的有杆腔端蓋蓋口端面形成的活 塞阻擋肩1-4擋住無法繼續前進，活塞6達到其伸出的終點位置；所述節流槽3-1的第一端 在此時已經進入了緩衝套4內，節流油道被基本封閉，緩衝過程結束。需要注意的是，在活 塞6運動到終點位置後，所述緩衝套4的第二端面和活塞6的有杆腔端面尚存在間距L，這 一間距保證了所述緩衝套4不會阻擋活塞6的正常運動。實際上，由於緩衝套4和活塞杆3之間存在間隙，因此，很少量的液壓油也可以通 過兩者之間的間隙進入節流槽3-1並實現洩流，這樣，在節流槽3-1第一端完全被緩衝套4 遮蔽後，活塞6也不會因為存在緩衝油腔中存在過多的液壓油而被卡滯；當然，所述節流槽 3-1的第一端也完全可以在活塞6到達其伸出終點位置時，還露出在緩衝套4外。節流槽 3-1的第一端位置具體的設計在何處以及和緩衝套4的位置關係可以根據緩衝阻尼的需要 設計。在上述緩衝過程中，液壓油的阻尼作用從緩衝套4進入所述有杆腔端蓋1的緩衝 套通過段1-3開始，逐漸增強；尤其是通過所述節流槽3-1的深度變化，使節流能力逐漸增 加，液壓阻尼逐漸增大，使活塞6達到終點位置前的速度逐漸降低，最後一小段距離上，甚 至可能僅僅利用緩衝套4和活塞杆3之間的間隙形成油路，使整個緩衝過程中，液壓阻尼逐 漸加大，避免了對有杆腔端蓋1和缸筒2的衝擊。上述緩衝機構中，在保證寬度不變的情況下，可以通過對節流槽3-1的深度變化 的控制，控制其節流能力的變化曲線，保證活塞6能夠獲得非常平穩的緩衝過程。實際上，平衡油槽也可以不設置在活塞杆3上，而是設置在緩衝套4的內徑面上， 其效果和設置在活塞杆3上相同。圖10示出內徑面上設置有平衡油槽4-4的緩衝套4。另 外，所述平衡油槽3-2實際上也可以不是環槽形式，例如可以採用螺紋槽，但是以本實施例 中使用的環槽為佳，因為其加工比較方便，並且具有更好的平衡效果。在上述實施例中，密封面形成後連接密封面兩側腔體的通道統稱為節流油道，在 上述實施例中，節流油道的主體是所述節流槽，但是，在不同時刻，節流油道的組成也不相 同。在密封面剛剛形成的剎那，在緩衝位止肩上對應所述節流槽設置的出油凹槽3-3承擔 了節流通道的第二端埠的作用，對於緩衝過程的平順起到重要作用。在緩衝套4滑動到 緩衝位終點時，如果節流槽被緩衝套完全遮蔽，則緩衝套4和活塞杆3之間的間隙也構成節 流油道的一部分。
上述實施例中，節流油道的第二端設置在緩衝位止肩側壁上，實際上，只要在活塞 達到終點位置時，節流油道第二端在液壓油缸的內腔中即可。在上述實施例中，所述有杆腔密閉端面和所述緩衝套第一端面貼合形成的為面接 觸形式的平面密封面，實際上，也可以對有杆腔密閉端面和緩衝套第一端面進行對應設計， 使兩者貼合後形成的密閉面為平面密封或錐面密封或曲面密封等面密封形式，或者採用線 密封形式。本發明第二實施例提供一種液壓油缸，該液壓油缸在其有杆腔一側設置有緩衝裝 置。該實施例與上述第一實施例基本相同，但是其活塞杆3的緩衝位上套有過渡套12。請參看圖8，該圖為本發明第二實施例提供的液壓油缸。該實施例是在第一實施例 基礎上稍加改動而成，以下介紹中，與第一實施例相同的部分採用同樣的圖標表示。與第一實施例不同，該液壓油缸在活塞杆3的緩衝位上套有過渡套12，其徑向長 度至少使其足以佔據緩衝位的大部分長度，其內徑則使其和活塞杆3的緩衝位的外徑相配 合，使其比較緊密的套在活塞杆3的緩衝位上。該過渡套12的零件圖見圖9。從圖9可以看出，該過渡套12外徑面設置了軸向延 伸的瀉流槽12-1，該節流槽12-1的深度從所述過渡套12的靠近活塞的後端向靠近有杆腔 進油孔的前端逐漸加深；節流槽12-1的第一端在靠近過渡套12的後端面的位置，第二端在 過渡套12的前端面。在該過渡套12外徑面上，一共均布布置有四個所述瀉流槽12-1，共同 構成節流油道。同時，該過渡套12的外徑面上還設置有若干環槽作為平衡油槽12-4。實際上，平衡油槽也可以不設置在過渡套12上，而是設置在緩衝套4的內徑面上， 其效果和設置在活塞軸套12上相同。圖10示出內徑面上設置有平衡油槽的緩衝套4。該液壓油缸的工作過程和上述第一實施例相同，在此不再贅述。該第二實施例的優點在於，採用該技術方案後，不再需要在活塞杆3的緩衝位位 置加工軸向延伸的節流槽，而活塞杆3由於長度較長，在其表面加工精度要求較高的的瀉 流槽難度較大。在長度較短的過渡套12上加工節流槽12-1則相對比較簡單方便。另外，節流槽的結構和尺寸實際上有多種選擇，採用該技術方案後，可以通過更換 活塞軸套的方式，選擇尺寸和結構不同的節流槽，靈活滿足緩衝要求。以上兩個實施例中，節流油道的主體均為節流槽，實際上，節流油道可以選擇其它 結構形式，具體可以參見圖11到圖13。圖11示出一種比較合適用於設置有過渡套的緩衝機構中的節流油道形式。該節 流油道包括兩段，靠近第一端的前段為軸向設置在過渡套12表面的節流槽12-1，靠近第二 端的後段為在過渡套中軸向延伸的暗油道12-2，這樣也可以起到節流作用。所述節流槽 12-1 一段也可以設置為從第一端到第二端方向逐漸加深的形式，以起到平穩的緩衝效果。圖12示出另外一種比較合適用於設置有過渡套的緩衝機構中的節流油道形式。 所示，所述節流油道包括在過渡套12中軸向延伸的暗油道12-2，以及若干連通活塞杆表面 和該暗油道的節油孔12-3，上述節油孔沿活塞杆表面軸向分布，並且越接近過渡套12前端 面位置的節油孔，其孔徑越大；這樣，隨著緩衝套在活塞杆上的滑動，活塞6越接近伸出終 點位置，其洩流能力越小，液壓阻尼作用越大，使活塞速度逐漸降低，獲得較為平穩的緩衝 過程。圖13示出另外一種節流油道形式。該節流油道是在活塞杆3表面上軸向設置的斜切面3-5。該斜切面3-5從靠近活塞部位向緩衝位止肩3-4部位傾斜，斜切面可以設置一 個或者多個。這樣，液壓油在所述緩衝套第一端面4-1和有杆腔端蓋1上的密閉端面1-2 形成密閉面後，可以通過該斜切面3-5流出，形成節流油道。採用該斜切面3-5作為節流油 道，同樣可以使活塞6在越接近伸出終點的位置，洩流能力越小，液壓阻尼作用越大，使活 塞6速度逐漸降低，獲得較為平穩的緩衝過程。將本發明提供的液壓油缸用於液壓緩衝系統中代替現有油缸，即可獲得本發明的 液壓緩衝系統的實施例。將本發明提供的液壓油缸用於挖掘機，即可獲得本發明的挖掘機的實施例。將本發明提供的液壓油缸用於混凝土泵車，即可獲得本發明的混凝土泵車的實施 例。還可以將本發明提供的液壓油缸用於其它類型的工程機械中。本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其並不是用來限定本發明，任何本領域技 術人員在不脫離本發明的精神和範圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發明的保 護範圍應當以本發明權利要求所界定的範圍為準。
權利要求
1.一種液壓油缸，其特徵在於，在活塞杆位於有杆腔的緩衝位上套有能夠沿著活塞杆軸向滑動的緩衝套，該緩衝套遠 離活塞一側的端面稱為緩衝套第一端面；在有杆腔過油孔和活塞伸出運動的活塞有杆腔端面終點位置之間的油缸腔體內，設有 能夠阻擋緩衝套並且能夠與緩衝套第一端面貼合形成密封面的有杆腔密閉端面；還設置有至少一個節流油道，在活塞伸出運動過程中，從緩衝套第一端面和所述有杆 腔密閉端面貼合、所述密封面形成開始，到活塞到達所述伸出運動終點位置時，在所述密封 面靠近活塞一側的液壓油能夠通過該節流油道流向有杆腔過油孔。
2.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，所述節流油道沿軸向直線設置在活 塞杆和緩衝套之間。
3.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，所述節流油道靠近活塞的一端稱為 第一端，靠近有杆腔過油孔的一端稱為第二端，節流油道的橫截面積從所述第一端向第二 端逐漸增大。
4.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，當所述活塞杆伸出至行程終端時，所 述緩衝套離其朝活塞方向滑動的終點有一定間距。
5.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，當所述緩衝套的第一端面與所述有 杆腔密閉端面接觸形成密封面時，密封面靠近活塞一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作用 面積大於靠近有杆腔過油孔一側的液壓油對所述緩衝套的軸向作用面積。
6.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，所述活塞杆上設置有緩衝位止肩，在 所述緩衝套未被所述有杆腔密閉端面阻擋住時，緩衝套第一端面在具有壓彈性的彈性元件 的作用下抵靠在該緩衝位止肩上。
7.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，在所述活塞的伸出運動終點位置，設 置有允許所述緩衝套通過、但能夠將活塞阻擋在該位置的活塞阻擋肩。
8.根據權利要求1所述的液壓油缸，其特徵在於，所述緩衝套第一端面與有杆腔密閉 端面貼合後形成面密封或線密封。
9.根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，所述節流油道的主體為 軸向直線設置在活塞杆表面的節流槽。
10.根據權利要求9所述的液壓油缸，其特徵在於，當所述緩衝套被所述有杆腔密閉端 面阻擋，在所述活塞杆朝所述活塞方向相對滑動時，所述節流槽流通截面積隨著變小。根據權利要求9所述的液壓油缸，其特徵在於，所述緩衝位止肩上開設有出油凹槽，該 出油凹槽對應節流槽的終點設置。根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，在活塞杆的所述緩衝位位 置的外表面，設置一個或者若干個環槽作為平衡槽；或者，在緩衝套內徑面設置一個或者多 個環槽作為平衡槽；該環形槽的截面可以是V型、U型或者方型或者其他截面形式。根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，所述節流油道包括兩段， 靠近活塞的前段，其主體為軸向設置在活塞杆表面的節流槽，靠近有杆腔過油孔後段的主 體為在活塞杆中軸向延伸的暗油道。
11.根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，所述節流油道包括在 活塞杆中軸向延伸的暗油道，以及若干連通活塞杆表面和該暗油道的節油孔，上述節油孔沿活塞杆表面軸向分布，並且越接近暗油道出口的節油孔，其孔徑越大。根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，所述節流油道主體為在活 塞杆表面上軸向設置的斜切面。
12.根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，在緩衝位置套有與活 塞杆配合的過渡套，所述節流油道設置在該過渡套上。
13.根據權利要求12所述的液壓油缸，其特徵在於，所述過渡套上設置有一個或者若 幹個環槽作為平衡槽；該環形槽的截面可以是V型、U型或者方型或者其他截面形式。
14.根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，所述有杆腔密閉端面 設置在有杆腔端蓋上。
15.根據權利要求1至8任意一項所述的液壓油缸，其特徵在於，所述活塞阻擋肩就是 有杆腔端蓋蓋口端面。
16.一種液壓油缸的相關裝置，具體是活塞杆，其特徵在於，在緩衝位起點設置有緩衝 位止肩，沿活塞杆表面設置有至少一個軸向延伸的節流油道，該節流油道的一端接近安裝 活塞後的活塞有杆腔端面位置，稱為第一端；節流油道的另一端在所述緩衝位止肩退刀槽 側壁，稱為第二端。
17.根據權利要求16所述的液壓油缸的相關裝置，其特徵在於，所述節流油道的橫截 面積由第一端向第二端方向逐漸增加。
18.根據權利要求17所述的液壓油缸的相關裝置，其特徵在於，所述節流油道主體為 在活塞杆表面軸向延伸的節流槽；所述節流油道的橫截面積由第一端向第二端方向逐漸增 加，具體是通過節流槽的深度逐漸增加實現。
19.根據權利要求16至18任意一項所述的液壓油缸的相關裝置，其特徵在於，所述活 塞杆的緩衝位位置設置有若干環形凹槽作為平衡油槽。
20.一種液壓油缸的相關裝置，具體是有杆腔端蓋，其特徵在於，從其頂端到有杆腔端 蓋蓋口依次設置有過油孔、有杆腔密閉端面，所述有杆腔密閉端面為設置在有杆腔端蓋內 腔中的呈完整環形的臺階面。
21.根據權利要求20所述的液壓油缸的相關裝置，其特徵在於，所述有杆腔端蓋的蓋 口作為所述活塞阻擋肩。
22.—種液壓油缸的相關裝置，具體是緩衝套，其特徵在於，其外徑小於所工作的液壓 油缸的缸筒內徑，其內徑使其能夠套在活塞杆緩衝位上並軸向自由滑動；其安裝時遠離活 塞一側的第一端面的結構使該端面能夠與油缸腔體內、位於有杆腔過油孔和活塞伸出運動 終點位置之間的密閉端面貼合，形成密封面。
23.根據權利要求22所述的液壓油缸的相關裝置，其特徵在於，與緩衝套第一端面相 對的端面設置有與壓簧配合的中心凸臺。
24.一種液壓緩衝系統或挖掘機或混凝土泵車，其特徵在於，該液壓緩衝系統或挖掘機 或混凝土泵車包括權利要求1-權利要求15任意一項所述的液壓油缸。
全文摘要
本發明公開一種液壓油缸，該液壓油缸在活塞杆的緩衝位上套有能夠沿著活塞杆軸向滑動的緩衝套；在有杆腔過油孔和活塞伸出運動的活塞有杆腔端面終點位置之間的油缸腔體內，設有能夠阻擋緩衝套並且能夠與緩衝套第一端面貼合形成密封面的有杆腔密閉端面；緩衝套和活塞杆之間設置有至少一個節流油道，在活塞伸出運動過程中，從緩衝套第一端面和所述有杆腔密閉端面貼合、所述密封面形成開始，到活塞到達所述伸出運動終點位置時，所述密封面靠近活塞一側的液壓油能夠通過該節流油道流向有杆腔過油孔。上述液壓油缸具有緩衝結構加工簡單、效果好的優點。本發明同時提供使用於上述液壓油缸的相關裝置及使用該液壓油缸的液壓緩衝系統、挖掘機和混凝土泵車。
文檔編號F15B15/14GK102108990SQ20101023513
公開日2011年6月29日 申請日期2010年7月23日 優先權日2010年7月23日
發明者劉永東, 易小剛, 陳兵兵 申請人:三一重工股份有限公司