專利名稱：一種油缸驅(qū)動的動力裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型主要涉及動力系統(tǒng)及液壓領(lǐng)域，具體地說，涉及一種油缸驅(qū)動的動力裝置，特別涉及一種輸出大扭矩的動力裝置。
背景技術(shù)：
在柴油發(fā)動機(jī)、汽油發(fā)動機(jī)等常用的動力裝置中，氣缸是產(chǎn)生其驅(qū)動力的源頭。燃料在氣缸內(nèi)部燃燒后推動圖1所示的活塞11’運動，然后通過連桿12’、曲軸2’的傳遞，將動力輸出至相應(yīng)的執(zhí)行部件。連桿12’是連接活塞11’和曲軸2’的連接部件，工作過程中，連桿12’小頭端隨活塞11’作往復(fù)運動，連桿12’大頭端隨曲軸連桿軸頸繞曲軸2’的軸線作旋轉(zhuǎn)運動，連桿12’大小頭間的桿身作復(fù)雜的搖擺運動。該過程中，氣缸的缸套10’始終處于固定狀態(tài)，在連桿12的桿身進(jìn)行搖擺運動時，會對固定的缸套10’施加偏載，該偏載會產(chǎn)生側(cè)向力。如圖1所示，桿身會對活塞11’及缸套10’施加斜向力F’，從而增加活塞11’和缸套10’的摩擦，加劇活塞11’和缸套10’的疲勞和磨損，降低其使用壽命和可靠性。眾所周知，前述動力裝置的工作循環(huán)由進(jìn)氣、壓縮、燃燒膨脹、排氣四個過程組成，該工作循環(huán)既可以通過活塞11’的兩沖程實現(xiàn)，也可以通過活塞11’的四沖程實現(xiàn)。以四沖程發(fā)動機(jī)為例，只有在燃油燃燒使得活塞11’從上止點推至下止點的沖程時，活塞11’才對外做功，其它三個沖程中活塞11’的運動則需要依靠曲軸2’的慣性力帶動，并不對外做功。由于并非全沖程做功，因此對發(fā)動機(jī)的最大功率和扭矩造成了限制。在工程機(jī)械、礦山機(jī)械、石油機(jī)械及船用機(jī)械等工作環(huán)境中，要求動力裝置輸出足夠的扭矩以驅(qū)動相應(yīng)的執(zhí)行部件。隨著設(shè)備大型化、重載化的發(fā)展，對動力裝置輸出的扭矩和功率提出了更大的要求，傳統(tǒng)的動力裝置常需要配備大尺寸的齒輪傳動裝置才可以實現(xiàn)大扭矩輸出，該方案具有體積龐大、耗材多、自重大等明顯的缺點。作為另一種替代方案，為了輸出大扭矩，現(xiàn)有技術(shù)中也采用電傳動技術(shù)，即通過發(fā)動機(jī)帶動發(fā)電機(jī)，然后用發(fā)電機(jī)發(fā)出的電供給電動機(jī)，電動機(jī)的輸出軸連接減速機(jī)從而實現(xiàn)大扭矩的輸出，該系統(tǒng)具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、控制困難、體積重量大、能量利用率低、制造成本高等缺點。隨著機(jī)械設(shè)備對輸出扭矩的要求不斷增大，對動力裝置的制造要求也越來越多。因此，如何提供一種偏載小、可靠性高、結(jié)構(gòu)緊湊、易于控制、成本低廉的動力裝置，以滿足大型化、重型化設(shè)備不斷提升的性能需求，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

實用新型內(nèi)容本實用新型旨在提供一種油缸驅(qū)動的動力裝置，該動力裝置能夠直接輸出大扭矩，并可以消除活塞運動的偏載，提高活塞運動的穩(wěn)定性。本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置，包括至少一個液壓油缸、曲軸和固定部件，其中所述液壓油缸包括缸筒、活塞和活塞桿，所述缸筒可擺動地設(shè)置于所述固定部件上，所述活塞與所述活塞桿的第一端固定連接；[0009]所述曲軸包括主軸頸和連桿軸頸，所述主軸頸設(shè)置于所述固定部件上，所述活塞桿的第二端設(shè)置于所述連桿軸頸上，整體形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將所述活塞桿的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成所述曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。進(jìn)一步地，所述曲軸包括多個連桿軸頸，多個液壓油缸的活塞桿的第二端設(shè)置于對應(yīng)的連桿軸頸上。 進(jìn)一步地，所述液壓油缸排成一排，形成直列式結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述液壓油缸分為兩組，各組液壓油缸排成一排，兩排液壓油缸之間互成角度，形成“V”字形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述液壓油缸分為兩組，各組液壓油缸排成一排，兩排液壓油缸之間的角度為180°，形成水平對置結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述液壓油缸分為四組，各組液壓油缸排成第一、第二、第三和第四排，第一和第三排液壓油缸形成第一個“V”字形結(jié)構(gòu)，第二和第四排液壓油缸形成第二個“V”字形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，以所述曲軸的軸線為軸心構(gòu)成圓柱面，所述液壓油缸分布于所述圓柱面的不同徑向位置，形成星形結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述液壓油缸為雙作用油缸，其有桿腔和無桿腔交替進(jìn)回油，所述活塞桿伸出時，所述無桿腔進(jìn)油、有桿腔回油；所述活塞桿縮回時，所述有桿腔進(jìn)油、無桿腔回油。進(jìn)一步地，所述液壓油缸為單作用油缸，僅有其無桿腔進(jìn)回油，所述活塞桿伸出時，所述無桿腔進(jìn)油；所述活塞桿縮回時，所述無桿腔回油。進(jìn)一步地，還包括第一電磁換向閥、壓力傳感器和第一控制器，其中所述第一電磁換向閥用于控制所述液壓油缸的進(jìn)回油方向；所述壓力傳感器設(shè)置于所述液壓油缸的有桿腔和/或無桿腔，用于檢測活塞運動至相應(yīng)位置時的液壓油壓力；所述第一控制器連接所述第一電磁換向閥和所述壓力傳感器，并根據(jù)所述壓力傳感器的壓力信號，控制所述第一電磁換向閥換向。進(jìn)一步地，所述第一電磁換向閥為包括第一工作油口、第二工作油口、第一進(jìn)油口和第一回油口的二位四通換向閥或三位四通換向閥，所述第一工作油口和第二工作油口分別連接所述液壓油缸的有桿腔和無桿腔，所述第一進(jìn)油口連接液壓泵，所述第一回油口連接油箱。進(jìn)一步地，所述第一電磁換向閥為二位三通換向閥，所述二位三通換向閥包括第三工作油口、第二進(jìn)油口和第二回油口，所述第三工作油口連接所述液壓油缸的無桿腔，所述第二進(jìn)油口連接液壓泵，所述第二回油口連接油箱。進(jìn)一步地，還包括機(jī)械式換向閥、凸輪、第一桿件和第二桿件，其中所述機(jī)械式換向閥上設(shè)置有控制端；所述凸輪連接所述曲軸的主軸頸，并隨所述主軸頸進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)；所述第一桿件的第一端設(shè)置于所述凸輪的周面上并在所述凸輪作用下進(jìn)行往復(fù)運動；所述第二桿件相對于所述固定部件可擺動地設(shè)置，所述第二桿件的第一端連接所述機(jī)械式換向閥的控制端，所述第二桿件的第二端連接所述第一桿件的第二端。進(jìn)一步地，還包括第二電磁換向閥、角位移傳感器和第二控制器，其中所述第二電磁換向閥用于控制所述液壓油缸的進(jìn)回油方向；所述角位移傳感器用于檢測所述曲軸旋轉(zhuǎn)運動的角位移；所述第二控制器連接所述第二電磁換向閥和所述角位移傳感器，并根據(jù)所述角位移傳感器的角位移信號，控制所述第二電磁換向閥換向。進(jìn)一步地，所述液壓油缸的缸筒的端部設(shè)置有鉸接座，所述液壓油缸通過所述鉸接座鉸接于所述固定部件上。進(jìn)一步地，所述液壓油缸的缸筒的外壁對稱設(shè)置有兩組耳座，所述液壓油缸通過所述耳座鉸接于所述固定部件上。進(jìn)一步地，所述動力裝置還包括飛輪和/或平衡塊，其中所述飛輪設(shè)置于所述曲軸的主軸頸上，所述平衡塊為重量部件，用于平衡曲軸重心。本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置的活塞桿和曲軸之間形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過液壓力帶動曲軸并實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運動的輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型驅(qū)動力大，能輸出很大的扭矩，尤其適用于低速大扭矩的應(yīng)用環(huán)境；此外，本實用新型的液壓油缸整體上為二力桿結(jié)構(gòu)，消除了側(cè)向力，改善了受力狀況，提升了曲軸運行的平穩(wěn)性。對于本實用新型的雙作用油缸而言，在活塞從上止點到下止點、以及從下止點到上止點的各沖程中，除死點外，活塞都會在液壓力的驅(qū)動下對外做功，因此能提升曲軸運行的效率，提高輸出功率和輸出扭矩。而且，本實用新型還可以通過引用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)液壓油缸的協(xié)同動作控制，從而提高裝置的控制性能，保證系統(tǒng)的良好運行。此外，本實用新型也不需要像柴油、汽油發(fā)動機(jī)等動力裝置一樣設(shè)置復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、凸輪配氣系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，只要通過液壓泵和液壓管路等形成液壓系統(tǒng)即可，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實施、結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、適用性廣等顯著的優(yōu)點。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的動力裝置的受力原理圖；圖2是本實用新型一實施例的動力裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖3是圖2所示實施例的動力裝置的受力原理圖；圖4是本實用新型一實施例的直列式動力裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖5是本實用新型另一實施例的“V”字形動力裝置的結(jié)構(gòu)原理圖；圖6是本實用新型一實施例的動力裝置的液壓原理圖；圖7是本實用新型另一實施例的動力裝置的液壓原理圖；圖8是本實用新型又一實施例的動力裝置的液壓原理圖；圖9是本實用新型又一實施例的動力裝置的液壓原理圖。
具體實施方式
為了能夠更清楚地理解本實用新型的上述目的、特征和優(yōu)點，
以下結(jié)合附圖和具體實施方式
對本實用新型進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)描述。[0049]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本實用新型，但是，本實用新型還可以采用其他不同于在此描述的其他方式來實施，因此，本實用新型并不限于下面公開的具體實施例的限制。圖2所示是本實用新型一實施例的動力裝置的結(jié)構(gòu)原理圖。從圖中可以看出，本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置包括至少一個液壓油缸I和曲軸2，并且還包括用于安裝所述液壓油缸I和曲軸2的固定部件S。該固定部件s構(gòu)成本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置的骨架，起到支撐和安裝其它部件的作用，其可以是機(jī)體或殼體等結(jié)構(gòu)部件。本實用新型的固定部件s既可以指單獨的一個部件，也可以指多個獨立或不同的部件，只要其固定設(shè)置即符合本實用新型固定部件s的定義。液壓油缸I包括缸筒10、活塞11和活塞桿12，缸筒10可擺動地設(shè)直于固定部件s上，活塞11與活塞桿12的第一端固定連接。活塞11和活塞桿12沿缸筒10進(jìn)行直線式往復(fù)運動，該液壓油缸I的活塞11在液壓油的作用下進(jìn)行往復(fù)運動，其既可以是單作用油缸，也可以是雙作用油缸，本實用新型并不受限于此。液壓油缸I的缸筒10相對于固定部件s擺動設(shè)置,作為一種實施方式,可以在缸筒10的端部設(shè)置有鉸接座(參考圖5)，液壓油缸I通過鉸接座鉸接于固定部件s上；作為另一種實施方式，可以在缸筒10的外壁對稱設(shè)置有兩組耳座(參考圖4)，液壓油缸I通過耳座鉸接于固定部件s上。值得說明的是，與現(xiàn)有技術(shù)的動力裝置相比，本實用新型的缸筒10并非固定設(shè)置，液壓油缸I整體上為二力桿結(jié)構(gòu)，因此可以避免側(cè)向力的形成，消除了偏載，改善了受力狀況。此外，本實用新型的活塞11與活塞桿12的第一端之間并非通過活塞銷活動連接，而是固定連接，極大地提高了活塞11和活塞桿12運動的可靠性。本實用新型的曲軸2包括圖2所示的主軸頸21和連桿軸頸22，主軸頸21設(shè)置于固定部件s上，活塞桿12的第二端設(shè)置于連桿軸頸22上，整體形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將活塞桿12的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成曲軸2的旋轉(zhuǎn)運動。曲軸2的主軸頸21位于曲軸軸線所在的位置，連桿軸頸22和該軸線之間具有一定的偏心距離。曲軸2以主軸頸21軸線為中心進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運動。曲軸2 —般選用強(qiáng)度高、耐沖擊韌度和耐磨性能好的優(yōu)質(zhì)中碳結(jié)構(gòu)鋼、優(yōu)質(zhì)中碳合金鋼或高強(qiáng)度球墨鑄鐵來鍛造或鑄造。優(yōu)選地，曲軸2包括多個連桿軸頸22，液壓油缸I的活塞桿12的第二端設(shè)置于對應(yīng)的連桿軸頸22上。在圖2所示的實施例中，液壓油缸I包括4個，應(yīng)當(dāng)清楚，其也可以是其它數(shù)量，本實用新型并不受限于此。進(jìn)一步地，鑒于曲軸2旋轉(zhuǎn)的不均勻性，本實用新型在曲軸2的主軸頸21上還設(shè)置有圖2所示的飛輪3。飛輪3可以為圓盤狀結(jié)構(gòu)。該飛輪3可以儲存曲軸2運動過程中的運動能量，它具有較大的轉(zhuǎn)動慣量，當(dāng)曲軸2轉(zhuǎn)速增高時，飛輪3的動能增加，可以將能量儲存起來；當(dāng)曲軸2轉(zhuǎn)速降低時，飛輪3的動能減少，可以將能量釋放出來。飛輪3可以減小運轉(zhuǎn)過程中的速度波動，便于帶動曲軸2平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。本實用新型在曲軸2上還可以設(shè)置有平衡塊，平衡塊為重量部件，用于平衡曲軸2重心。該平衡塊可以保證曲軸2的平衡性，減小曲軸2運行的振動。該平衡塊設(shè)置于曲軸2偏重部分的相對側(cè)。應(yīng)當(dāng)清楚，還可以在曲軸2上鉆去一部分重量，以達(dá)到平衡的目的。[0059]曲柄連桿機(jī)構(gòu)是本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置的動力傳遞機(jī)構(gòu)，其將活塞桿12的直線式往復(fù)運動轉(zhuǎn)換為曲軸2的旋轉(zhuǎn)運動，并對外輸出動力。在前文中已經(jīng)提及，對于四沖程發(fā)動機(jī)而言，只有燃燒膨脹的沖程時，活塞11’才對外做功，即曲軸2’轉(zhuǎn)720° (兩周)時才做功一次。突出地，本實用新型對于雙作用油缸而言，除了死點外，活塞11都會在液壓力的驅(qū)動下對外做功，實現(xiàn)了全沖程做功，顯著提高了輸出功率和輸出扭矩；即使對于單作用油缸而言，曲軸2每轉(zhuǎn)360° (—周)時也會做功一次，提高了曲軸2運行的效率。作為本實用新型的一個實施例，液壓油缸I工作過程中，部分液壓油缸I停缸，僅另外一部分液壓油缸I對曲軸2做功。在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，可以根據(jù)執(zhí)行部件的運行及負(fù)載狀況，僅控制部分液壓油缸I對外做功，而停缸的部分液壓油缸I不對外做功(其活塞桿在曲軸的帶動下運動)，從而能夠調(diào)整本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置的輸出功率，提高能量利用率。圖3是圖2所示實施例的動力裝置的受力原理圖。由于本實用新型液壓油缸I的缸筒10與固定部件s之間采用活動連接，而活塞桿12的第二端與曲軸2的連桿軸頸22也采用活動連接，整體上液壓油缸I為二力桿結(jié)構(gòu)，其兩端受力沿著液壓油缸I的軸線方向，不會發(fā)生彎曲和扭轉(zhuǎn)形變，保證了液壓油缸I整體的平衡，消除了側(cè)向力，改善了受力狀況，提升了曲軸2運行的平穩(wěn)性。當(dāng)液壓油缸I為多個時，各液壓油缸I在曲軸2上可以有多種排列布置方式。圖4是本實用新型一實施例的直列式動力裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，在該圖中各液壓油缸I排成一排，形成直列式結(jié)構(gòu)。各液壓油缸I可以如圖4所示豎向排成一排，為了降低高度，也可以布置成傾斜的甚至水平的結(jié)構(gòu)，具有體積緊湊、布局靈活等優(yōu)點。作為本實用新型另一個實施例，如圖5所示，液壓油缸I分為兩組，各組液壓油缸I排成一排，兩排液壓油缸I之間互成角度，形成“V”字形結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可以降低本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置的整體機(jī)體長度和高度，而且油缸成一定角度對向布置，可以抵消一部分振動。前述“V”字形結(jié)構(gòu)的夾角可以為60°或者其它角度。此外，在前述“V”字形結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，還可以將兩排液壓油缸I之間的角度調(diào)整為180°，形成水平對置結(jié)構(gòu)。由于相鄰兩個液壓油缸I之間水平對置，可以相互抵消振動，從而使得曲軸2運轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。作為本實用新型又一個實施例，還可以將液壓油缸I分為四組，各組液壓油缸I排成第一、第二、第三和第四排，第一和第三排液壓油缸I形成第一個“V”字形結(jié)構(gòu)，第二和第四排液壓油缸I形成第二個“V”字形結(jié)構(gòu)，液壓油缸I整體上可以形成近似“W”字形排列，從而可以縮短曲軸長度、節(jié)省整體空間。另外，作為又一種排列方式，可以以曲軸2的軸線為軸心構(gòu)成圓柱面，液壓油缸I分布于所述圓柱面的不同徑向位置，形成星形結(jié)構(gòu)。例如在液壓油缸I為5個時，可以形成投影為類似五角星的結(jié)構(gòu)。應(yīng)當(dāng)清楚的是，各液壓油缸既可以在曲軸2上具有相同的軸向位置，也可以為不同的軸向位置。需要說明的是，本實用新型在液壓油缸I為多個時，液壓油缸I之間相互需要協(xié)同作業(yè)，方能保證曲軸2運動的一致性。各液壓油缸I的進(jìn)出油動作可以通過電控技術(shù)控制，也可以采用機(jī)械結(jié)構(gòu)控制，本實用新型并不受限于此。在圖6所示的實施例中，液壓油缸I為雙作用油缸，其有桿腔和無桿腔交替進(jìn)回油，并且當(dāng)活塞桿12伸出時，無桿腔進(jìn)油、有桿腔回油；當(dāng)活塞桿12縮回時，有桿腔進(jìn)油、無桿腔回油。此外，圖6所示為多個液壓油缸I排成一排的直列式結(jié)構(gòu)。液壓油缸I的動作可以通過包括第一電磁換向閥41、壓力傳感器5和第一控制器61的系統(tǒng)來控制。第一電磁換向閥41用于控制液壓油缸I的進(jìn)回油方向，其既可以控制一個液壓油缸，也可以同時控制多個液壓油缸(如位差相同的其中兩個液壓油缸)。優(yōu)選第一電磁換向閥41與液壓油缸I的數(shù)量相同。在圖6所不的雙作用油缸中，該第一電磁換向閥41為三位四通換向閥，并包括第一工作油口、第二工作油口、第一進(jìn)油口和第一回油口。其中，第一工作油口和第二工作油口分別連接液壓油缸I的有桿腔和無桿腔，第一進(jìn)油口連接液壓泵40，第一回油口連接油箱。在第一狀態(tài)，第一工作油口進(jìn)油、第二工作油口回油；在第二狀態(tài)，第一工作油口回油、第二工作油口進(jìn)油；在第三狀態(tài)，第一工作油口和第二工作油口均為截止?fàn)顟B(tài)。應(yīng)當(dāng)清楚，在該第一電磁換向閥41為二位四通換向閥(包括同樣的油口)時，同樣能夠?qū)崿F(xiàn)本實用新型的技術(shù)效果。壓力傳感器5設(shè)置于液壓油缸I的有桿腔和/或無桿腔，用于檢測活塞11運動至相應(yīng)位置時的液壓油壓力。該壓力傳感器5可以設(shè)置于緩沖套上，當(dāng)該處緩沖壓力大于預(yù)設(shè)值時，則可以判斷活塞11已經(jīng)完全伸出或縮回，并需要立刻進(jìn)行換向運動，從而保證活塞11在上止點(活塞頂部離曲軸中心最大距離時的位置)和下止點(活塞頂部離曲軸中心最小距離時的位置)之間的準(zhǔn)確定位。需要說明的是，本實用新型也可以采用接近開關(guān)、行程開關(guān)等裝置來實現(xiàn)對上止點和/或下止點的定位。 第一控制器61連接第一電磁換向閥41和壓力傳感器5，并根據(jù)壓力傳感器5的壓力信號，控制第一電磁換向閥41換向。第一電磁換向閥41換向后,活塞11在缸筒10內(nèi)變向運動，從而達(dá)到往復(fù)式運動的目的。在圖7所示的實施例中，液壓油缸I為單作用油缸，僅有其無桿腔進(jìn)回油，活塞桿12伸出時，無桿腔進(jìn)油；活塞桿12縮回時，無桿腔回油。此外，圖7所示為多個液壓油缸I排成一排的直列式結(jié)構(gòu)。液壓油缸I可以通過包括第一電磁換向閥41、壓力傳感器5和第一控制器61的系統(tǒng)來控制。在圖7所示的單作用油缸中，該第一電磁換向閥41為二位三通換向閥，包括第三工作油口、第二進(jìn)油口和第二回油口。第三工作油口連接液壓油缸I的無桿腔，第二進(jìn)油口連接液壓泵40，第二回油口連接油箱。在第一狀態(tài)，液壓油經(jīng)過第二進(jìn)油口和第三工作油口進(jìn)入液壓油缸I的無桿腔；在第二狀態(tài)，液壓油經(jīng)過第三工作油口和第二回油口回入油箱。圖7的壓力傳感器5僅設(shè)置于液壓油缸I的無桿腔，其結(jié)構(gòu)和作用與圖6相似，此外第一控制器61的結(jié)構(gòu)和作用與圖6相似，本文在此不再贅述。圖8是本實用新型又一實施例的動力裝置的液壓原理圖，其通過包括第二電磁換向閥42、角位移傳感器8和第二控制器62的系統(tǒng)來控制液壓油缸I的動作。其中，第二電磁換向閥42用于控制液壓油缸I的進(jìn)回油方向，其既可以控制一個液壓油缸，也可以同時控制多個液壓油缸(如位差相同的其中兩個液壓油缸)。優(yōu)選第二電磁換向閥42與液壓油缸I的數(shù)量相同。角位移傳感器8用于檢測曲軸2旋轉(zhuǎn)運動的角位移；第二控制器62連接第二電磁換向閥42和角位移傳感器8,并根據(jù)角位移傳感器8的角位移信號,控制第二電磁換向閥42換向。[0076]由于液壓油缸I在曲軸2的連桿軸頸22上安裝完成后，各液壓油缸I之間具有固定的角度關(guān)系，因而根據(jù)角度測量可以精確地控制液壓油缸I上止點和下止點的定位。該角位移傳感器8可以是設(shè)置于曲軸2的主軸頸21上的編碼器。圖9是本實用新型又一實施例的動力裝置的液壓原理圖，與前述圖6-8中采用的計算機(jī)技術(shù)不同，圖9采用的是一種機(jī)械控制的結(jié)構(gòu)，液壓油缸I可以通過包括機(jī)械式換向閥43、凸輪20、第一桿件71和第二桿件72的系統(tǒng)來控制。機(jī)械式換向閥43既可以控制一個液壓油缸，也可以同時控制多個液壓油缸(如位差相同的其中兩個液壓油缸)。優(yōu)選機(jī)械式換向閥43與液壓油缸I的數(shù)量相同。其中，機(jī)械式換向閥43上設(shè)置有控制端43a。該控制端43a可以是和閥芯連接的閥桿，該閥桿可以位于機(jī)械式換向閥43的端部。該控制端43a相對于閥體位于不同位置時，機(jī)械式換向閥43具有不同的換向狀態(tài)。凸輪20連接曲軸2的主軸頸21，并隨主軸頸21進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)。該凸輪20可以固定于主軸頸21上并與其同步旋轉(zhuǎn)，也可以通過傳動部件連接主軸頸21，凸輪20的轉(zhuǎn)速可以與主軸頸21相同，也可以具有一定的差速比，本實用新型并不受限于此。第一桿件71的第一端設(shè)置于凸輪20的周面上并在凸輪20作用下進(jìn)行往復(fù)運動，第一桿件71可以套裝在一套筒內(nèi)，以限制其徑向移動。第二桿件72相對于固定部件s可擺動地設(shè)置，第二桿件72的第一端連接機(jī)械式換向閥43的控制端43a，第二桿件72的第二端連接第一桿件71的第二端。第二桿件72與固定部件s之間的鉸接點位于其第一端和第二端之間。第二桿件72可以為圖9所示的倒“V”字形結(jié)構(gòu)，也可以是弧形結(jié)構(gòu)或其它可能的結(jié)構(gòu)。在圖9所示的方位中，假如曲軸2進(jìn)行順時針轉(zhuǎn)動，當(dāng)活塞桿12下行時，第一桿件71向下移動,相應(yīng)地帶動第二桿件72以鉸接點為中心逆時針擺動,并向左拉動機(jī)械式換向閥43的控制端43a ;當(dāng)活塞桿12下行至下止點時，第二桿件72拉動換向閥實現(xiàn)換向，此時液壓油進(jìn)回油方向改變，在液壓油的作用下，活塞桿12上行，第一桿件71向上移動,相應(yīng)地第二桿件72順時針擺動，并向右推動換向閥的控制端43a，直至活塞桿12上行至上止點后，再次實現(xiàn)換向。如此反復(fù)，從而實現(xiàn)活塞桿12的直線式往復(fù)運動和曲軸2連續(xù)的旋轉(zhuǎn)運動。綜上所述，本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置整體形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，通過液壓力帶動曲軸2并實現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)運動的輸出。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型主要具有以下優(yōu)點I)輸出扭矩大本實用新型采用液壓油缸I驅(qū)動，與柴油、汽油發(fā)動機(jī)等動力裝置相比，驅(qū)動力大，能輸出很大的扭矩，尤其適用于低速大扭矩的應(yīng)用環(huán)境。2)運行平穩(wěn)、無偏載本實用新型液壓油缸I的缸筒10與固定部件s之間采用活動連接，而活塞桿12的第二端與曲軸2的連桿軸頸22也采用活動連接，整體上液壓油缸I為二力桿結(jié)構(gòu)，不會產(chǎn)生現(xiàn)有技術(shù)中因缸套10’固定而形成的偏載，消除了側(cè)向力，改善了受力狀況，提升了曲軸2運行的平穩(wěn)性。此外，本實用新型曲軸2上還可以設(shè)置飛輪3和平衡重，進(jìn)一步提高了曲軸2的平衡性能。3)全沖程做功[0089]對于雙作用油缸而言，其有桿腔和無桿腔可以交替進(jìn)回油，在活塞11從上止點到下止點、以及從下止點到上止點的各沖程中，除死點外，活塞11都會在液壓力的驅(qū)動下對外做功，因此能提升曲軸2運行的效率，提高輸出功率和輸出扭矩。4)控制方便本實用新型可以通過引用先進(jìn)的計算機(jī)技術(shù)來實現(xiàn)對本實用新型液壓油缸的協(xié)同動作控制，可以提高裝置的控制性能，保證系統(tǒng)的良好運行。5)結(jié)構(gòu)簡單、易于實施相比于柴油、汽油發(fā)動機(jī)，本實用新型不需要設(shè)置復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)、進(jìn)排氣系統(tǒng)、凸輪配氣系統(tǒng)等結(jié)構(gòu)，只要通過液壓泵和液壓管路等形成液壓系統(tǒng)即可，具有結(jié)構(gòu)簡單、易于實施等優(yōu)點。此外，本實用新型油缸驅(qū)動的動力裝置相比于現(xiàn)有技術(shù)還具有結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、重量輕、適用性廣等顯著的優(yōu)點。以上所述僅為本實用新型的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本實用新型，對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，本實用新型可以有各種更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求1.一種油缸驅(qū)動的動力裝置，其特征在于，包括至少一個液壓油缸(I)、曲軸(2)和固定部件(S)，其中 所述液壓油缸(I)包括缸筒(10)、活塞(11)和活塞桿(12)，所述缸筒(10)可擺動地設(shè)置于所述固定部件(s)上，所述活塞(11)與所述活塞桿(12)的第一端固定連接； 所述曲軸(2)包括主軸頸(21)和連桿軸頸(22)，所述主軸頸(21)設(shè)置于所述固定部件(s)上，所述活塞桿(12)的第二端設(shè)置于所述連桿軸頸(22)上，整體形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將所述活塞桿(12)的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成所述曲軸(2)的旋轉(zhuǎn)運動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力裝置，其特征在于，所述曲軸(2)包括多個連桿軸頸(22)，多個液壓油缸(I)的活塞桿(12)的第二端設(shè)置于對應(yīng)的連桿軸頸(22)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)排成一排，形成直列式結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)分為兩組，各組液壓油缸(I)排成一排，兩排液壓油缸(I)之間互成角度，形成“V”字形結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)分為兩組，各組液壓油缸(I)排成一排，兩排液壓油缸(I)之間的角度為180°，形成水平對置結(jié)構(gòu)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)分為四組，各組液壓油缸(I)排成第一、第二、第三和第四排，第一和第三排液壓油缸(I)形成第一個“V”字形結(jié)構(gòu)，第二和第四排液壓油缸(I)形成第二個“V”字形結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的動力裝置，其特征在于，以所述曲軸(2)的軸線為軸心構(gòu)成圓柱面，所述液壓油缸(I)分布于所述圓柱面的不同徑向位置，形成星形結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)為雙作用油缸，其有桿腔和無桿腔交替進(jìn)回油，所述活塞桿(12)伸出時，所述無桿腔進(jìn)油、有桿腔回油；所述活塞桿(12)縮回時，所述有桿腔進(jìn)油、無桿腔回油。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)為單作用油缸，僅有其無桿腔進(jìn)回油，所述活塞桿(12 )伸出時，所述無桿腔進(jìn)油；所述活塞桿(I 2 )縮回時，所述無桿腔回油。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力裝置，其特征在于，還包括第一電磁換向閥(41)、壓力傳感器(5)和第一控制器(61),其中 所述第一電磁換向閥(41)用于控制所述液壓油缸(I)的進(jìn)回油方向； 所述壓力傳感器(5)設(shè)置于所述液壓油缸(I)的有桿腔和/或無桿腔，用于檢測活塞(11)運動至相應(yīng)位置時的液壓油壓力； 所述第一控制器(61)連接所述第一電磁換向閥(41)和所述壓力傳感器(5 )，并根據(jù)所述壓力傳感器(5 )的壓力信號，控制所述第一電磁換向閥(41)換向。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動力裝置，其特征在于，所述第一電磁換向閥(41)為包括第一工作油口、第二工作油口、第一進(jìn)油口和第一回油口的二位四通換向閥或三位四通換向閥，所述第一工作油口和第二工作油口分別連接所述液壓油缸(I)的有桿腔和無桿腔，所述第一進(jìn)油口連接液壓泵(40)，所述第一回油口連接油箱。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的動力裝置，其特征在于，所述第一電磁換向閥(41)為二位三通換向閥，所述二位三通換向閥包括第三工作油口、第二進(jìn)油口和第二回油口，所述第三工作油口連接所述液壓油缸(I)的無桿腔，所述第二進(jìn)油口連接液壓泵(40)，所述第二回油口連接油箱。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力裝置，其特征在于，還包括機(jī)械式換向閥(43)、凸輪(20)、第一桿件(71)和第二桿件(72)，其中 所述機(jī)械式換向閥(43)上設(shè)置有控制端(43a)； 所述凸輪(20)連接所述曲軸(2)的主軸頸(21)，并隨所述主軸頸(21)進(jìn)行相應(yīng)的旋轉(zhuǎn); 所述第一桿件(71)的第一端設(shè)置于所述凸輪(20)的周面上并在所述凸輪(20)作用下進(jìn)行往復(fù)運動； 所述第二桿件(72)相對于所述固定部件(s)可擺動地設(shè)置，所述第二桿件(72)的第一端連接所述機(jī)械式換向閥(43)的控制端(43a)，所述第二桿件(72)的第二端連接所述第一桿件(71)的第二端。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的動力裝置，其特征在于，還包括第二電磁換向閥(42)、角位移傳感器(8)和第二控制器(62)，其中 所述第二電磁換向閥(42)用于控制所述液壓油缸(I)的進(jìn)回油方向； 所述角位移傳感器(8 )用于檢測所述曲軸(2 )旋轉(zhuǎn)運動的角位移； 所述第二控制器(62 )連接所述第二電磁換向閥(42 )和所述角位移傳感器(8 )，并根據(jù)所述角位移傳感器(8)的角位移信號，控制所述第二電磁換向閥(42)換向。
15.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)的缸筒(10)的端部設(shè)置有鉸接座，所述液壓油缸(I)通過所述鉸接座鉸接于所述固定部件(S)上。
16.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項所述的動力裝置，其特征在于，所述液壓油缸(I)的缸筒(10)的外壁對稱設(shè)置有兩組耳座，所述液壓油缸(I)通過所述耳座鉸接于所述固定部件(S)上。
17.根據(jù)權(quán)利要求1-14任一項所述的動力裝置，其特征在于，還包括飛輪(3)和/或平衡塊，其中所述飛輪(3)設(shè)置于所述曲軸(2)的主軸頸(21)上，所述平衡塊為重量部件，用于平衡曲軸(2)重心。
專利摘要本實用新型提出了一種油缸驅(qū)動的動力裝置，包括至少一個液壓油缸、曲軸和固定部件，其中所述液壓油缸包括缸筒、活塞和活塞桿，所述缸筒可擺動地設(shè)置于所述固定部件上，所述活塞與所述活塞桿的第一端固定連接；所述曲軸包括主軸頸和連桿軸頸，所述主軸頸設(shè)置于所述固定部件上，所述活塞桿的第二端設(shè)置于所述連桿軸頸上，整體形成曲柄連桿機(jī)構(gòu)，將所述活塞桿的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)換成所述曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。本實用新型通過液壓力帶動曲軸并輸出旋轉(zhuǎn)運動，具有輸出扭矩大、運行平穩(wěn)、無偏載、全沖程做功、控制方便、結(jié)構(gòu)簡單、易于實施等顯著的優(yōu)點，尤其適用于低速大扭矩的應(yīng)用環(huán)境。
文檔編號F03C1/40GK202832959SQ20122029801
公開日2013年3月27日 申請日期2012年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月25日
發(fā)明者易小剛, 李 東, 張作良 申請人:三一重工股份有限公司