作动器末端阻尼缓冲机构的制作方法

1.本发明涉及一种主要用于航空、航天、船舶、车辆、大型工程设备等行业液压系统执行机构的带末端阻尼作用的液压作动器。


背景技术：

2.作动器是实施振动主动控制的关键部件，是主动控制系统的重要环节。作动器的作用是按照确定的控制律对控制对象施加控制力。随着振动主动控制技术的发展,对作动器的要求愈来愈高。在液压气动传动系统中，功率是通过在密闭回路内的受压液体气体来传递和控制的。作动器(actuator)是液压气动传动系统中常见的一类执行元件，工作介质一般有液体和气体两种。作动器一般分为往复直线式作动器和往复摆动式作动器两种类型，它是将气压或液压功率转换成机械力和运动的装置。作动器驱动大质量的运动部件并且运动速度较大时，运动部件的惯性较大，当作动器的活塞/活塞杆运动到极限位置时，易发生因机械碰撞引起的冲击和噪声。在液压缸内部的行程末端设置缓冲机构可使带动负载的活塞部件在到达行程末端时减速，目的是降低因活塞部件的惯性力和液压力所造成的活塞与端盖之间的机械撞击。液压缸的行程末端缓冲机构通常采用能量缓冲法的缓冲器,使液压缸低压腔内最后要排回油箱的液压油封闭起来,通过节流孔或缝隙流出,以达到减速的目的。同时,缓冲腔内的流体产生内压,以抵抗惯性力及其他外力的作用而实现缓冲。其能量转化机理是把动能转化为热能,热能则由循环的流体带出到液压缸外。缓冲机构的结构型式一般有小孔节流、环缝节流或小孔与环缝相结合。环缝节流是通过筒与轴的间隙配合形成环向缝隙使得流体的流通不畅实现节流的，筒和轴配合间隙小，加工精度要求高，加工难度大。受加工精度影响，装配后筒与轴不同心概率大，调试困难，性能一致性较差。小孔节流是通过小孔阻挡流体的自由流通实现节流的，小孔加工简单，产品调试容易，性能一致性较好。在液压作动器缓冲设计中，环缝节流常用于末端缓冲，小孔节流常用于全程缓冲，而采用小孔节流实现末端缓冲并不多见。


技术实现要素：

3.本发明的目的是针对现有技术存在的问题，旨在提供一种结构紧凑，制造成本低,响应速度快，尤其是具有小孔节流式末端缓冲功能的液压作动器。
4.本发明的上述目的可以通过下述技术方案予以实现，一种作动器末端阻尼缓冲机构，包括：带有径向管嘴2的端盖1，与端盖1封装的工作缸筒6，在工作缸筒6中往复运动直接对外做功的一体式变截面活塞杆8，固联在活塞杆8一阶台阶轴螺纹上的套筒7，紧固在活塞杆8二阶悬臂阀杆端部螺纹上的锁紧螺母12，套装有缓冲弹簧10被约束在锁紧螺母12 与活塞杆8阀杆外套弹簧座之间的缓冲阀芯11，其特征在于：密封在工作缸筒6中运行的活塞杆8将工作缸筒6分隔为缓冲腔5和液压腔9，管嘴2流道分别经节流孔19和偏心流道18与端盖1中位的中心台阶孔3和下方的偏心台阶孔14连通，单向阀芯16和复位弹簧 15设置在所述偏心台阶孔14中并受固定在端盖1和工作缸筒6间的限位垫圈4支撑，偏心台阶孔14和缓冲腔5
由限位垫圈4上的偏心通孔13连通。套筒7用于活塞杆8左向运动限位，缓冲阀芯11和中心台阶孔3孔口均设有密封锥面，缓冲阀芯11可在活塞杆8阀杆上往复运动且运动面被密封，单向阀芯16在自由状态下与偏心流道18孔口呈锥面密封。液压油进入液压腔9推动活塞杆8向左运动，在缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合前，缓冲腔5中的油液可经“中心台阶孔3—节流孔19”及“偏心通孔13—偏心台阶孔14 —阻尼孔17—偏心流道18”两条路径排入管嘴2流道，油液流通不受限制，缓冲腔5中油液压力不升高，对活塞杆8无反推力，无缓冲；活塞杆8继续左向运动，带动锁紧螺母12 进入中心台阶孔3，缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合，缓冲阀芯11受阻不再随活塞杆8运动，在缓冲弹簧10预压力作用下缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面接触密封，经“中心台阶孔3—节流孔19”排入管嘴2的通道被阻断，缓冲腔5中的油液只能通过“偏心通孔13—偏心台阶孔14—阻尼孔17—偏心流道18”排入管嘴2流道；活塞杆8压缩缓冲弹簧10带动锁紧螺母12继续向中心台阶孔3内部运动，受阻尼孔17的限流作用，缓冲腔5中的压力升高，在缓冲弹簧10力和缓冲腔5液压力的共同作用下缓冲阀芯 11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合更加紧密。缓冲腔5中的液压力对活塞杆8产生向右的反推力，受该反推力作用活塞杆8的运动速度减小，根据液压工作原理，该反推力最终与活塞杆8受到的左向载荷平衡，活塞杆8最终变为匀速运动，直至套筒7与限位垫圈4接触后停止运动。在整个过程的运行中，活塞杆8运动速度从初始值逐渐减小直至以较小速度匀速运动并最终停止，活塞杆撞底能量减弱，实现缓冲。
5.本发明相比于现有技术具有如下有益效果。
6.本发明采用带有径向管嘴2的端盖1，与端盖1封装的工作缸筒6，在工作缸筒6中往复运动直接对外做功的一体式变截面活塞杆8，固联在活塞杆8一阶台阶轴螺纹上的套筒 7，紧固在活塞杆8二阶悬臂阀杆端部螺纹上的锁紧螺母12，套装有缓冲弹簧10被约束在锁紧螺母12与活塞杆8阀杆外套弹簧座之间的缓冲阀芯11，设置在偏心台阶孔14中的单向阀芯16和复位弹簧15，固定在端盖1和工作缸筒6之间并带有偏心通孔13的限位垫圈4 构成末端阻尼缓冲机构，结构紧凑，简单，制造成本低。
7.本发明采用密封在工作缸筒6中运行的活塞杆8将工作缸筒6分隔为缓冲腔5和液压腔9，管嘴2流道分别经节流孔19和偏心流道18与端盖1中位的中心台阶孔3和下方的偏心台阶孔14连通，缓冲阀芯11套装有缓冲弹簧10并被约束在锁紧螺母12与活塞杆8阀杆外套弹簧座之间，缓冲阀芯11可在活塞杆8阀杆上往复运动且运动面被密封，单向阀芯 16和复位弹簧15设置在所述偏心台阶孔14中并受固定在端盖1和工作缸筒6间的限位垫圈4支撑，偏心台阶孔14和缓冲腔5由限位垫圈4上的偏心通孔13连通。套筒7用于活塞杆8左向运动限位，缓冲阀芯11和中心台阶孔3孔口均设有密封锥面，单向阀芯16在自由状态下与偏心流道18孔口呈锥面密封。活塞杆8受载后向左运动，缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合前，缓冲腔5中的油液流出不受阻碍，对活塞杆8无反推力作用，无缓冲，可以保证活塞杆8要求的运动速度。缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合后，缓冲腔5中的流体被阻尼孔17限流使得液压力升高对活塞杆产生反推力，实现缓冲。通过控制节流孔19和阻尼孔17的孔径，还可以实现活塞杆8缓冲前运动速度和缓冲区运动速度的同时控制。
8.本发明的缓冲结构把活塞杆8的动能转化为缓冲段液压油的热能，并通过油液流出带出到压力缸外，有效地减小了设备受冲击、振动的影响，解决了作动器运动速度过快而引起的冲击载荷较大的问题。
9.本发明作动器各部件均为机械式连接，可靠性良好。结构紧凑、体积小，响应速度快，无特殊限制要求，可以广泛应用于有阻尼要求的液压设备。
附图说明
10.图1是本发明作动器末端阻尼缓冲机构的剖视图；图2是图1缓冲阀芯段的局部放大示意图；图3是图1单向阀段的局部放大示意图；图中：1端盖，2管嘴，3中心台阶孔，4限位垫圈，5缓冲腔，6工作缸筒，7套筒，8活塞杆，9液压腔，10缓冲弹簧，11缓冲阀芯，12锁紧螺母，13偏心通孔，14偏心台阶孔，15 复位弹簧，16单向阀芯，17阻尼孔，18偏心流道，19节流孔。
11.下面结合附图和实施例进一步说明本发明，但并不因此将本发明限制在所述的实施例范围之中。所有这些构思应视为本技术所公开的内容和本专利的保护范围。
具体实施方式
12.参阅图1-图3。在以下描述的示意性优选实施例中，一种作动器末端阻尼缓冲机构，包括：带有径向管嘴2的端盖1，与端盖1封装的工作缸筒6，在工作缸筒6中往复运动直接对外做功的一体式变截面活塞杆8，固联在活塞杆8一阶台阶轴螺纹上的套筒7，紧固在活塞杆8二阶悬臂阀杆端部螺纹上的锁紧螺母12，套装有缓冲弹簧10被约束在锁紧螺母12 与活塞杆8阀杆外套弹簧座之间的缓冲阀芯11，其特征在于：密封在工作缸筒6中运行的活塞杆8将工作缸筒6分隔为缓冲腔5和液压腔9，管嘴2流道分别经节流孔19和偏心流道18与端盖1中位的中心台阶孔3和下方的偏心台阶孔14连通，单向阀芯16和复位弹簧 15设置在所述偏心台阶孔14中并受固定在端盖1和工作缸筒6间的限位垫圈4支撑，偏心台阶孔14和缓冲腔5由限位垫圈4上的偏心通孔13连通。套筒7用于活塞杆8左向运动限位，缓冲阀芯11和中心台阶孔3孔口均设有密封锥面，缓冲阀芯11可在活塞杆8阀杆上往复运动且运动面被密封，单向阀芯16在自由状态下与偏心流道18孔口呈锥面密封。液压油进入液压腔9推动活塞杆8向左运动，在缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合前，缓冲腔5中的油液可经“中心台阶孔3—节流孔19”及“偏心通孔13—偏心台阶孔14 —阻尼孔17—偏心流道18”两条路径排入管嘴2流道，油液流通不受限制，缓冲腔5中油液压力不升高，对活塞杆8无反推力，无缓冲；活塞杆8继续左向运动，带动锁紧螺母12 进入中心台阶孔3，缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合，缓冲阀芯11受阻不再随活塞杆8运动，在缓冲弹簧10预压力作用下缓冲阀芯11与中心台阶孔3孔口的密封锥面接触密封，经“中心台阶孔3—节流孔19”排入管嘴2的通道被阻断，缓冲腔5中的油液只能通过“偏心通孔13—偏心台阶孔14—阻尼孔17—偏心流道18”排入管嘴2流道；活塞杆8压缩缓冲弹簧10带动锁紧螺母12继续向中心台阶孔3内部运动，受阻尼孔17的限流作用，缓冲腔5中的压力升高，在缓冲弹簧10力和缓冲腔5液压力的共同作用下缓冲阀芯 11与中心台阶孔3孔口的密封锥面贴合更加紧密。缓冲腔5中的液压力对活塞杆8产生向右的反推力，受该反推力作用活塞杆8的运动速度减小，根据液压工作原理，该反推力最终与活塞杆8受到的左向载荷平衡，活塞杆8最终变为匀速运动，直至套筒7与限位垫圈4接触后停止运动。在整个过程的运行中，活塞杆8运动速度从初始值逐渐减小直至以较小速度匀速运动并最终停止，活塞杆撞底能量减弱，实现缓冲。
13.在活塞杆8由向左到底状态需要向右运动时，从管嘴2反向通油，液压介质可以经3 条路径进入缓冲腔5，一是经偏心流道18、阻尼孔17、偏心台阶孔14和偏心通孔13进入缓冲腔5；二是经偏心流道18克服复位弹簧15的力推开单向阀芯16，经单向阀芯16外圆表面上的轴向沟槽、偏心台阶孔14和偏心通孔13进入缓冲腔5；三是经节流孔19和中心台阶孔3克服缓冲弹簧10的力推开缓冲阀芯11进入缓冲腔5。液压油不受限流作用，推动活塞杆8向右运动。
14.参阅图2。套筒7固联在活塞杆8台阶轴螺纹上，锁紧螺母12紧固在活塞杆8阀杆端部螺纹上，缓冲阀芯11套接在活塞杆8阀杆上，缓冲弹簧10套接在缓冲阀芯11外侧，缓冲阀芯11和中心台阶孔3孔口均有密封锥面。套筒7用于活塞杆8左向运动限位，缓冲阀芯11的一侧受锁紧螺母12的限位，另一侧受缓冲弹簧10的力，并可在活塞杆8阀杆上往复运动且运动面被密封，活塞杆8可带动锁紧螺母12沿轴向在端盖1的中心台阶孔3中运动。
15.参阅图3。端盖1的偏心台阶孔14经偏心流道18与管嘴2流道连通，设置在偏心台阶孔14中的单向阀芯16受复位弹簧15支撑并与偏心流道18孔口呈锥面密封，固定在端盖 1和工作缸筒6间的限位垫圈4支撑复位弹簧15，其上的偏心通孔13将偏心台阶孔14和所述缓冲腔5连通。
16.本发明尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。