四腔室液压缸的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种液压缸，其特征是液压缸具有四个腔室，各个腔室与不同的 压力连接可产生不同的输出力。
【背景技术】
[0002] 目前，液压缸多为两腔室液压缸，近年来出现了三腔室组合液压缸，例如第二石油 机械厂设计研究所的马晓珂、马青芳编写的《三腔室组合液压缸结构》，张路军、谢恒述编写 的《组合液压缸节能液压抽油机的研究》都有提到三腔室液压缸的相关设计。在第十三届 斯堪的纳维亚国际国际流体动力会议中，瑞典林雪平大学的AlessandroDell'Amico等人 编写的《InvestigationofaDigitalHydraulicActuationSystemonExcavatorArm》 提到了四腔室液压缸。常用的液压系统一般都存在速度变化和载荷变化，为了实现工作需 求需要调节供油压力和供油量或设计较为复杂的速度变换液压回路和负载变换液压回路， 这样存在如下问题：增加设备成本，增加设备重量，增加液压系统的故障点，浪费液压能源， 增加操作维护的困难，速度和负载变换稳定性差。液压缸的出力可根据工作腔室的数量m 与系统提供的压力级数N，得出液压缸的总的输出力个数Nm，液压缸输出力个数越多，阶梯 式分布越明显越均匀，这将提高在特定工况下的工作效率，完善其工作效果。系统压力级数 的增多将导致系统控制、搭建越来越复杂，因此，可以考虑增加液压缸工作腔室的数量来实 现多输出力。 【实用新型内容】
[0003] 1、要解决的技术问题
[0004] 本液压缸的目的是实现特殊工况下对液压缸的要求，与传统的液压缸不同，本液 压缸有四个工作腔室，每个腔室与不同的压力级连接，可实现不同的压力组合，从而输出不 同的作用力，并可呈阶梯式分布，在变负载工况下使工作运行平稳。
[0005] 2、技术方案
[0006] 本液压缸包括缸筒、大活塞杆、小活塞杆、前缸盖、后缸盖、前端盖以及后端盖。该 液压缸由一个大的单作用活塞缸和一个小的单作用活塞缸组合而成。缸筒两端与法兰螺纹 连接，缸筒内腔安装有一大活塞将缸筒分隔成A、B两腔并装配在大活塞杆上，大活塞杆做 成中空，其内腔装有一小活塞，将大活塞杆的空腔分隔成C、D两个腔并装配在小活塞杆上； 后端盖设一沉孔，将小活塞杆与后端盖用螺母固定连接；在小活塞杆上安装活塞的端部设 一沉孔，用两个螺塞堵住使C腔、D腔不相通；前缸盖与前端盖、前端盖与法兰使用长螺栓连 接，后缸盖与后端盖、后端盖与法兰使用长螺栓连接，采用双耳环支座安装方式，各接触面 间采用不同的相应密封方式。这样，该液压缸被分为qA、qB、qc、qD四个腔室，其中qA、qJ空室 通高压油时，在油压的作用下液压缸产生向上的作用力使活塞杆伸出，qB、qD腔室通高压油 时，在油压的作用下液压缸产生向下的作用力使活塞杆缩回，如图1。
[0007] 这台液压缸包含四个不同面积的腔室，其面积的相对比值是27:9:3:1，2个腔室 使液压缸活塞杆伸出，2个腔室使液压缸活塞杆缩回，依靠N个压力在液压缸4个腔室的压 力的变化下可以获得N4种不同的输出阶梯力。
[0008] 本液压缸的输出力计算公式如下：
[0013] f-为液压缸的负载效率，一般取(/7=0.5~0.7，
[0014] n-为液压缸的总效率，一般取n= 〇? 7~〇? 9，
[0015] d-为小活塞杆直径；
[0016] Se-为C腔壁厚。
[0017] 3、有益效果
[0018] 在相同尺寸下，增加液压缸工作腔的数量，使用不同的面积组合与压力组合，使液 压缸的输出力个数增多，并可呈阶梯式输出，使液压缸在变负载工况下工作平稳，效率提 高。该液压缸节省了使用空间，提高了工作效率，改善了工作效果，节约了成本。
【附图说明】
[0019] 图1为四腔室液压缸原理的简图
[0020] 图2为本四腔室液压缸的结构示意图
[0021] 图中：1 一耳环；2 -大活塞杆；3 -单唇形防尘圈；4 -前缸盖；5 -斯特封；6 -导 向环；7 -前端盖；8 -法兰；9一缸筒；10 -导向环；11 -大活塞；12 -格莱圈；13 -法兰； 14 -后端盖；15 -后缸盖；16 -螺母；17 -垫片；18 -小活塞杆；19 -弹性挡圈；20 -卡 键帽；21-卡键；22-斯特封；23-导向环；24-螺塞；25-导向环；26-格莱圈；27-小 活塞；28-锁紧垫片；29-锁紧螺母
[0022] 图3为局部放大图 具体实施方案
[0023] 该液压缸由一个大的单作用活塞缸和一个小的单作用活塞缸组合而成。大的单作 用活塞缸的活塞杆做成空心的，兼做小的单作用活塞缸的缸筒，小的单作用活塞缸的活塞 杆固定在大的单作用活塞缸的底盖上，因此小的单作用活塞缸的活塞杆固定不动，缸筒进 行运动。这样，该液压缸被分为qA、qB、qc、qD四个腔室，其中qA、qc腔室通高压油时，在油压 的作用下液压缸产生向上的作用力使活塞杆伸出，qB、qD腔室通高压油时，在油压的作用下 液压缸产生向下的作用力使活塞杆缩回，如图1。
[0024] 本液压缸结构如图2,王体包括耳环1、大活塞杆2、如缸盖4、肖U2而盖7、缸同9、后 端盖14、后缸盖15以及小活塞杆18。耳环1与大活塞杆2螺纹连接，前缸盖4、前端盖7以 及法兰8用长螺栓连接固定。法兰13、后端盖14以及后缸盖15用长螺栓连接固定。缸筒 9两端车螺纹与法兰8、法兰13螺纹连接。后端盖上设有大油口通往A腔，前端盖上设有大 油口通往B腔，大活塞杆端部设有小油口通往C腔，后缸盖设有小油口通过后端盖、小活塞 杆内腔以及内腔两侧的通孔通往D腔。后端盖中间钻一通孔并在端部设有沉孔，把小活塞 杆插入通孔中，在与后端盖用螺母16连接固定。大活塞杆2做成中空，里面安装小活塞杆 18以及小活塞27,小活塞杆18中间钻一通孔，在安装小活塞27的端部设有沉孔，沉孔中用 螺塞24堵住小通孔，在用一螺塞堵住沉孔另一端。大活塞11与缸筒9之间用组合密封格 莱圈密封并用两个导向环10导向，小活塞27与大活塞杆2的内腔用组合密封格莱圈密封 并用两个导向环25导向，大活塞杆2与小活塞杆18之间用三组组合密封斯特封22进行密 封并用四个导向环23导向，前缸盖4与大活塞杆2之间用两组组合密封斯特封5进行密封 并用三个导向环6导向。大活塞11与大活塞杆2的连接采用弹性挡圈19、卡键帽20和卡 键21组合紧固连接，小活塞27与小活塞杆18的连接采用锁紧垫片28和锁紧螺母组合紧 固连接，如图3。
[0025] 各腔室分别与系统提供的压力相连，因此组成不同的压力与面积的组合，即可产 生不同的输出力。
【主权项】
1. 一种具有四个腔室的液压缸，包括四个腔室，其特征在于：缸筒两端与法兰螺纹连 接，缸筒内腔安装有一大活塞分隔成A、B两腔，大活塞杆做成中空，其内腔装有一小活塞， 分隔成C、D两个腔，在大活塞杆上设有C腔油口，前端盖上设有B腔油口，后端盖上设有A 腔油口，后缸盖上设有D腔油口，小活塞杆与后端盖用螺母固定连接，小活塞杆做成中空并 在靠近连接小活塞位置处设有通孔使油液经D腔油口通往D腔，在小活塞杆端部用螺塞堵 住使C腔、D腔不相通，前缸盖与前端盖、前端盖与法兰使用长螺栓连接，后缸盖与后端盖、 后端盖与法兰使用长螺栓连接，采用双耳环支座安装方式。2. 根据权利1所述的四腔室液压缸，其特征在于：所述后端盖端部设有沉孔保证小活 塞杆与螺母的连接。3. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述大活塞配合槽中安装有活塞密封 及导向。4. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述小活塞配合槽中安装有活塞密封 以及导向。5. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述前缸盖配合槽中安装有大活塞杆 密封以及导向。6. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述大活塞杆配合槽中安装有密封以 及导向。7. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述前端盖配合槽中安装有密封，以及 外圆槽装有密封挡圈。8. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述后端盖配合槽中安装有密封，以及 外圆槽内安装有密封及密封挡圈。9. 根据权利1所述四腔室液压缸，其特征在于：所述小活塞杆端部沉孔配合处安装有 螺塞。
【专利摘要】一种具有四个腔室的液压缸，包括四个腔室，缸筒内腔安装有一大活塞分隔成A、B两腔，大活塞杆做成中空，其内腔装有一小活塞，分隔成C、D两个腔，小活塞杆与后端盖用螺母固定连接，小活塞杆做成中空并在靠近连接小活塞位置处设有通孔使油液经D腔油口通往D腔，在小活塞杆端部用螺塞堵住使C腔、D腔不相通，输出力可根据工作腔室的数量4与系统提供的压力级数N，得出液压缸的总的输出力个数N4。本实用新型在变负载工况下，输出力可与负载和速度相适应，使工作平稳，节省了使用空间，提高了工作效率，改善了工作效果，节约了成本。
【IPC分类】F15B15/14
【公开号】CN204729383
【申请号】CN201520300144
【发明人】吴晓明, 骆倩, 李欣, 罗星, 赵超泽
【申请人】燕山大学
【公开日】2015年10月28日
【申请日】2015年5月12日