專利名稱：一種液壓油缸及液壓緩沖系統(tǒng)、挖掘機和混凝土泵車的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及液壓技術領域，尤其是涉及一種液壓油缸。本發(fā)明同時提供用于上述液壓油缸的相關裝置，以及使用該液壓油缸的液壓緩沖系統(tǒng)，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。當活塞桿伸出到極限位置時，活塞端面會對端蓋產生很大的沖擊，有可能造成液壓油缸的損壞。為此，需要在該部位設置緩沖裝置，避免上述沖擊作用對液壓油缸的損壞?，F(xiàn)有的緩沖裝置根據(jù)液壓油缸應用場合和尺寸的不同，存在很大的區(qū)別。小型油缸可以直接采用壓簧作為緩沖裝置，但是，對于大缸徑、大行程的液壓油缸，若采用壓簧作為緩沖裝置，將很難獲得彈性足夠的彈簧，并且由于其壓力很大，彈簧很快就會由于反復壓縮而損壞。因此，對于大缸徑、大行程的液壓油缸，通常采用圖1所示的液壓緩沖機構。請參看圖1，該圖示出，所述緩沖裝置包括在活塞桿附加段開設的中間環(huán)槽上安裝的小緩沖環(huán)06以及套在活塞桿附加段的小緩沖套04 ；對應小緩沖套04，在油缸的無桿腔端蓋01的蓋口部，設置內徑和所述小緩沖套04的外徑相配合的緩沖內孔07。當所述活塞桿縮回時，所述小緩沖套04首先插入所述緩沖內孔07中，使缸筒02內無桿腔的回油油路被堵塞，與此同時，小緩沖套04和緩沖內孔07之間的間隙形成節(jié)流油道；這樣，活塞05能夠繼續(xù)向縮回方向運動，同時受到節(jié)流油道阻尼作用，其運動速度下降。并且，活塞05離活塞桿03縮回終點位置越近，小緩沖套04和緩沖內孔07之間的節(jié)流油道越長，節(jié)流油道的阻尼越大，活塞05的運動越慢，直到最終平穩(wěn)的到達活塞桿03縮回運動終點位置。上述緩沖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沖保。但是，上述緩沖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，上述緩沖機構中的大緩沖套04需要以高速反復插入所述緩沖內孔07， 而兩者之間的配合間隙本來就非常小，而活塞桿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(xiàn)緩沖套04無法插入緩沖內孔07中的緩沖機構故障，造成整個液壓油缸不能正常使用。上述緩沖機構的另一個關鍵問題在于，大緩沖套04的外徑尺寸必須和所述緩沖內孔07的內徑精確配合，否則就無法實現(xiàn)緩沖作用；這就造成該緩沖機構的制造精度要求極高，一般廠家的制造水平難以達到。由于上述制造精度的過高要求，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，嚴重限制了處于下游環(huán)節(jié)的各個廠商的生產能力。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種液壓油缸，該液壓油缸的緩沖機構能夠在大載荷、高頻率的工況下可靠的實現(xiàn)緩沖效果，具有更長的使用壽命。并且該液壓油缸的制造精度要求低，便于組織生產。該液壓油缸特別適用于大缸徑、長行程液壓油缸的制造。本發(fā)明同時提供上述液壓油缸相關的裝置，包括其使用的活塞桿、有桿腔端蓋和緩沖套。本發(fā)明同時提供一種使用上述液壓油缸的液壓緩沖系統(tǒng)。本發(fā)明同時提供一種使用上述液壓油缸的挖掘機。本發(fā)明同時提供一種使用上述液壓油缸的混凝土泵車。本發(fā)明提供一種液壓油缸，該液壓油缸在位于無桿腔的活塞桿附加段，套有能夠沿所述活塞桿附加段軸向滑動的緩沖套；該緩沖套朝向缸筒筒底的端面稱為緩沖套第一端面；在無桿腔過油孔和活塞桿縮回運動的活塞無桿腔端面的終點位置之間的油缸腔體內， 設有能夠阻擋緩沖套并且能夠與所述緩沖套第一端面貼合形成密封面的無桿腔密閉端面； 還設置有至少一個節(jié)流油道，在活塞桿縮回運動過程中，從緩沖套第一端面與所述無桿腔密閉端面貼合、所述密封面形成開始，到活塞桿回退到所述縮回運動終點位置時，在所述密封面靠活塞一側的液壓油能夠通過該節(jié)流油道流向無桿腔過油孔。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道沿軸向直線設置在活塞桿和緩沖套之間。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道靠近活塞的一端稱為第一端，靠近無桿腔過油孔的一端稱為第二端，節(jié)流油道的橫截面積從所述第一端向第二端逐漸增大。優(yōu)選地，當所述活塞桿縮回至終點位置時，所述緩沖套離其朝活塞方向滑動的終點有一定間距。優(yōu)選地，當所述緩沖套第一端面與所述無桿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沖套的軸向作用面積大于靠近無桿腔過油孔一側的液壓油對所述緩沖套的軸向作用面積。優(yōu)選地，所述無桿腔中安裝的具有壓彈性的彈性元件將所述緩沖套頂在活塞桿附加段末端的止肩部上。優(yōu)選地，所述活塞桿附加段末端的止肩部采用包括兩個半圓鍵的卡鍵結構。優(yōu)選地，在所述活塞桿的縮回運動終點位置，設置有允許所述緩沖套通過、但能夠將活塞阻擋在該位置的活塞阻擋肩。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道主體為在活塞桿附加段表面軸向設置的節(jié)流槽。優(yōu)選地，所述節(jié)流槽的橫截面積從靠近活塞的第一端到靠近無桿腔過油孔的第二端逐漸增加；在其寬度不變的情況下，該橫截面積的增加具體表現(xiàn)為其深度的增加。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道主體為在活塞桿附加段表面軸向設置的節(jié)流槽，所述節(jié)流槽的橫截面積從靠近活塞的第一端到靠近無桿腔過油孔的第二端逐漸增加；所述卡鍵靠活塞的端面設置環(huán)形槽，所述節(jié)流槽的出口連通該環(huán)形槽。
優(yōu)選地，在所述活塞桿附加段設置一個或者若干個環(huán)槽作為平衡槽；或者，在緩沖套內徑面設置一個或者多個環(huán)槽作為平衡槽，該環(huán)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(yōu)選地，所述節(jié)流油道包括兩段，靠近第一端的前段為軸向設置在活塞桿表面的節(jié)流槽，靠近第二端的后段為在活塞桿中軸向延伸的暗油道；所述節(jié)流槽的深度從第一端向第二端方向逐漸加深。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道包括在活塞桿中軸向延伸的暗油道，以及若干連通活塞桿表面和該暗油道的節(jié)油孔，上述節(jié)油孔沿活塞桿表面軸向分布，并且越接近節(jié)流油道第二端的節(jié)油孔，其孔徑越大；所述節(jié)流油道的第二端就是暗油道出口，所述節(jié)油孔即節(jié)流油道
的第一端。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道為在活塞桿表面上軸向設置的斜切面，該斜切面由活塞端面向活塞桿附加段末端方向傾斜。優(yōu)選地，所述無桿腔密閉端面設置在無桿腔端蓋上。本發(fā)明同時提供一種液壓油缸的相關裝置，具體是活塞桿，該活塞桿在位于無桿腔的附加段設置至少一個軸向延伸的節(jié)流油道，該節(jié)流油道的一端接近于安裝活塞后的活塞無桿腔端面所在位置，稱為第一端；其另一端至少位于緩沖套未被阻擋時的緩沖套第一端面所在位置，或者在更靠近附加段末端的位置，稱為第二端；所述附加段末端設置有止肩部。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道為開設在活塞桿表面的節(jié)流槽，節(jié)流槽沿軸向直線設置，并且其橫截面積從第一端到第二端逐漸增加。優(yōu)選地，所述活塞桿附加段的外徑面上設置有若干環(huán)槽作為平衡油槽。本發(fā)明同時提供另外一種液壓油缸的相關裝置，具體是緩沖套，其外徑小于所工作的液壓油缸的缸筒內徑，其內徑使其能夠套在活塞桿緩沖位上并軸向自由滑動；其安裝時遠離活塞一側的第一端面能夠與油缸腔體內、位于無桿腔過油孔和活塞無桿腔端面的縮回運動終點位置之間的無桿腔密閉端面貼合，形成密封面。優(yōu)選地，該緩沖套與緩沖套密閉端面相對的緩沖套第二端面上設置與壓簧配合的中心凸臺。本發(fā)明提供一種液壓油缸的相關裝置，具體是活塞桿附加段，其前部設有與活塞桿本體尾端端面的螺紋孔配合的具有外螺紋的頭部；末端設置卡鍵結構；在其本體設置有節(jié)流油道，該節(jié)流油道的一端接近于安裝活塞后的活塞無桿腔端面所在位置，其另一端至少位于緩沖套未被阻擋時的緩沖套密閉端面所在位置，或者在更靠近活塞桿附加段末端的位置。優(yōu)選地，所述節(jié)流油道為開設在活塞桿附加段表面的節(jié)流槽，該節(jié)流槽沿軸向設置，并且其橫截面積從第一端到第二端逐漸增加。本發(fā)明提供一種液壓緩沖系統(tǒng)，該緩沖系統(tǒng)使用上述任意一項技術方案所述的液壓油缸。本發(fā)明同時提供一種挖掘機，該挖掘機至少使用上述任意一項技術方案所述的液壓油缸。本發(fā)明同時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(fā)明提供的液壓油缸，其緩沖套第一端面能夠在活塞桿縮回運動達到需要緩沖的位置時，和設置在無桿腔內的無桿腔密閉端面配合，形成隔斷油路的密封面，該密封面將無桿腔分為兩個腔體，其中位于密封面靠活塞一側的腔體稱為緩沖油腔；另一個腔體則位于密封面靠無桿腔過油孔一側。所述緩沖油腔中的液壓油在活塞推動下具有較大的油壓， 能夠將所述緩沖套第一端面牢固的壓緊在所述無桿腔密閉端面上，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(jié)流油道，該節(jié)流油道在所述密封面形成，到活塞到達所述縮回運動終點位置為止的這段時間中，能夠為緩沖油腔中的液壓油提供流向過油孔一側的油路。由于所述隔斷油路的密封面形成后，液壓油只能通過節(jié)流油道流向過油孔， 而節(jié)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，起到緩沖作用。在本發(fā)明的優(yōu)選實施方案中，上述節(jié)流油道沿軸向直線設置在活塞桿附加段和緩沖套之間，其第一端在有桿腔中接近活塞的有桿腔端面的位置，其出口位于緩沖套第一端面到有桿腔頂端之間的任何一個位置，并且該位置在活塞桿伸出到終點時，仍然在缸筒內； 通過上述設置，能夠在密封面形成后，就能形成節(jié)流油道，避免活塞卡滯。在進一步的優(yōu)選方案中，所述節(jié)流油道主體為軸向設置在活塞桿表面的節(jié)流槽， 并且節(jié)流槽的橫截面積從第一端到出口逐漸加大。這樣，隨著活塞向縮回運動終點位置運動，所述緩沖套在活塞桿上的相對位置逐漸接近節(jié)流油道第一端位置，從所述密封面的緩沖油腔一側向過油孔一側的泄流能力逐漸減小，活塞繼續(xù)縮回的阻力逐漸加大，活塞運動速度逐漸降低，獲得良好的緩沖效果。由于采用軸向直線設置的節(jié)流槽，在節(jié)流槽的寬度不變的情況下，只要控制好節(jié)流槽的深度變化就可以很好的控制節(jié)流效果，達到緩沖過程平順的目的。在本發(fā)明的進一步優(yōu)選實施方式中，在設置節(jié)流槽的情況下，在活塞桿附加段外徑面或者緩沖套內徑面上設置若干環(huán)形槽作為平衡油槽，該平衡油槽能夠與所述節(jié)流槽相配合，使液壓油在緩沖套內徑面上獲得均勻分布，使所述緩沖套第一端面和有桿腔密閉端面貼合時不會出現(xiàn)偏斜，確保密封面牢固。在本發(fā)明的另一個優(yōu)選實施方式中，要求如下條件成立當所述緩沖套的第一端面與所述無桿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沖套的軸向作用面積大于靠近無桿腔過油孔一側的液壓油對所述緩沖套的軸向作用面積。上述要求通過對緩沖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，緩沖套第一端面以一定的速度抵靠無桿腔密閉端面，可能會在該瞬間無法壓實，影響該時間點的緩沖的平順性。確保上述條件成立以后，則密封面的靠近活塞一側的油壓乘以這一端的緩沖套軸向作用面積獲得總壓力VI，密封面靠近無桿腔出油孔一側的油壓乘以緩沖套在這一端的面積獲得總壓力V2 ；由于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，緩沖套就被壓實在所述無桿腔密閉端面上，保證了緩沖過程的平順。本發(fā)明的其他優(yōu)選實施方式還提供了其他形式的節(jié)流油道，這些節(jié)流油道都可以獲得良好的泄流效果。本發(fā)明還提供了用于上述液壓油缸的活塞桿、有桿腔端蓋和大緩沖套等零件，這
7些零件均為實現(xiàn)上述緩沖機構進行了特別設計。本發(fā)明還同時提供了使用上述液壓油缸的緩沖系統(tǒng)，使用該液壓油缸的液壓緩沖系統(tǒng)可以獲得良好穩(wěn)定的緩沖效果。本發(fā)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是背景技術中采用緩沖套插入緩沖內孔形式的緩沖機構的液壓油缸；圖2是本發(fā)明第一實施例提供的液壓油缸的機械結構圖，圖中活塞尚未縮回到無桿腔緩沖位置；圖3是本發(fā)明第一實施例的活塞桿的零件圖；圖4是該圖為活塞桿3的A-A向視圖；圖5是本發(fā)明第一實施例的液壓油缸處于密封面開始形成的位置時的狀態(tài)；圖6是本發(fā)明第一實施例的液壓油缸處于活塞運動到終點位置時的狀態(tài)；圖7是節(jié)流油道采用斜切面形式的活塞桿零件圖；圖8是活塞附加段末端的卡鍵結構圖。
具體實施例方式本發(fā)明第一實施例提供一種液壓油缸，該液壓油缸在其無桿腔一側設置有緩沖裝置。請參看圖2，該圖是本發(fā)明第一實施例提供的液壓油缸的機械結構圖。該圖中，活塞尚未縮回到無桿腔緩沖位置。如圖2所示，該液壓油缸包括無桿腔端蓋1、缸筒2、活塞桿3、緩沖套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軸向移動的活塞6分為有桿腔2-1和無桿腔2-2，所述活塞桿3主體所在的腔體即為有桿腔2-1。所述活塞6的外徑面與缸筒2的內徑面配合，并且在該外徑面上設置了多道密封圈，使上述有桿腔2-1和無桿腔2-2的液壓油被彼此完全隔絕。為了安置無桿腔的緩沖裝置，所述活塞桿3還設置有位于無桿腔一側的活塞桿附加段3a，該活塞桿附加段3a與活塞桿3連接為一體，具體可以通過其頭部的外螺紋與活塞桿3主體尾端端面的螺紋孔配合，將其和活塞桿3主體連接為一體。當然，該活塞桿附加段3a完全可以與活塞桿3的主體部分一體制成。所述無桿腔端蓋1在缸筒2的無桿腔2-2 —側的端頭將所述缸筒2密封住，并且在該無桿腔端蓋1上提供了無桿腔過油孔1-1，該無桿腔過油孔1-1連接油管，為整個缸筒 2內腔的液壓油提供進出無桿腔2-2的通道。液壓油進出有桿腔2-1的通道則由設置在缸筒2的端蓋上的有桿腔過油孔提供。本實施例僅僅介紹無桿腔一側的緩沖裝置，并不涉及有桿腔2-1 —側的情況。該液壓油缸的緩沖機構包括緩沖套4、彈簧5，以及在活塞6、活塞桿3和無桿腔端蓋1。
所述緩沖套4套在活塞桿3位于無桿腔2-2的活塞桿附加段3a上。所述活塞桿附加段3a是為了安置緩沖結構而在活塞桿3本體末端增加的一段，該段位于活塞的無桿腔中。在該活塞桿附加段3a的末端，設置有止肩部3-2，使所述緩沖套4不會從活塞桿附加段 3a滑脫。緩沖套4的內徑使其可以在活塞桿3上軸向滑動，同時兩者之間的間隙又較??； 緩沖套4的外徑則明顯小于所述缸筒2的內徑。緩沖套4朝向油缸底端即無桿腔端蓋1一側的端面為一個具有外緣倒角的平面，該平面稱為緩沖套第一端面4-1。緩沖套4的另一端稱為緩沖套第二端面4-2，還設置有用于固定彈簧5的凸臺4-3。所述彈簧5為具有壓縮張力的壓簧，該彈簧5套在所述活塞桿附加段3a上，其底端頂著活塞6在無桿腔2-2 —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沖套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沖套4，使緩沖套4在活塞桿3沒有縮回到緩沖位置時，其緩沖套第一端面4-1頂住所述活塞桿附加段3a的止肩部3-2。該彈簧6的彈力足以使所述緩沖套4未被阻擋時能夠頂住止肩部3-2即可，即該彈簧6所起的作用為復位作用。所述無桿腔端蓋1從蓋頂?shù)缴w口依次設置有無桿腔過油孔1-1、無桿腔密閉端面 1-2。所述無桿腔密閉端面1-2為無桿腔端蓋1內腔中設置的呈完整環(huán)形的臺階面，其臺階面朝向活塞6的方向。該密閉端面1-2能夠在活塞桿3回退到需要緩沖的位置時，與所述緩沖套第一端面4-1相配合形成隔斷無桿腔2-2中的液壓油的密閉面。無桿腔端蓋1的蓋口部分緊貼缸筒內壁面，所述緩沖套4的直徑小于該蓋口部分的內徑使其回退時能夠通過該段，而活塞6則會被蓋口端面擋住，因此，無桿腔端蓋1的蓋口還形成了能夠對活塞6的運動終點定位的活塞阻擋肩1-3。所述活塞桿附加段3上設置的與緩沖機構有關的結構比較多，除止肩部3-2以外， 還設置有節(jié)流槽、平衡油槽等，以下進行詳細說明。請同時參看圖3，該圖為活塞桿3的零件圖；請同時參看圖4，該圖為活塞桿附加段3a的A-A向視圖。在活塞桿3上設置有至少一個節(jié)流油道，其主體是位于活塞桿3外徑面上沿軸向延伸的節(jié)流槽3-1。該節(jié)流槽3-1設置在活塞桿上，其起始點(或者稱為第一端)在接近活塞的無桿腔端面的位置，其終點(或者稱為第二端)到達活塞桿附加段3a末端的所述止肩部3-2上安裝卡鍵的卡鍵凹槽的側壁。所述第一端在接近活塞的無桿腔端面的位置，是相對其終點而言的；實際上，該節(jié)流槽3-1的第一端需要與活塞桿3的縮回運動終點位置配合，使活塞桿3縮回到終點位置之前存在合適的液壓緩沖能力。在本實施例中，活塞桿3回退到終點位置之前，該第一端已經(jīng)被所述緩沖套4完全遮蔽。所述活塞桿3的尾端設置有用于緩沖套定位的止肩部3-2，所述止肩部包括卡鍵 3-2-1、卡鍵帽3-2-2和擋圈3-2-3 ；所述卡鍵3_2_1為兩個半圓環(huán)狀結構，其橫截面為L型， 其L型的一邊卡裝在所述活塞桿附加段3a尾端相應的卡鍵凹槽內，另外一邊則朝向活塞方向。在朝向活塞的一邊上設置有環(huán)形凹槽3-2-4，該環(huán)形凹槽3-2-4的位置使其可以與所述節(jié)流槽3-1第二端相銜接。所述卡鍵帽3-2-2為環(huán)形，套在安裝了卡鍵3-2-1的卡鍵凹槽位置，起到固定所述卡鍵3-2-1的作用；所述擋圈3-2-3則嵌在最末端的擋圈槽中，用于對所述卡鍵帽3-2-2定位。該止肩部結構可以作為通用的卡口結構，用于其它場合。由于對應所述節(jié)流槽3-1的第二端，在所述卡鍵3-2-1上設置有環(huán)形凹槽3-2-4，從圖4可以看出，該環(huán)形凹槽3-2-4的位置正好對準所述節(jié)流槽3-1的出口。由于卡鍵3-2-1分為上下兩片，從節(jié)流槽3-1流入環(huán)形凹槽3-2-4的液壓油可以通過卡鍵3-2-1上下兩部分之間的間隙流出，因此，該環(huán)形凹槽3-2-4為所述節(jié)流槽3-1出口流出的液壓油提供流出的出口通道，尤其是在所述緩沖套第一端面4-1與所述無桿腔密閉端面1-2剛剛貼合的剎那提供液壓油的出口，避免出現(xiàn)阻力液壓阻尼驟然增大的情況，保證運行平穩(wěn)。在所述活塞桿附加段3的周面上均勻布置有若干環(huán)槽，這些環(huán)槽稱為平衡油槽 3-3。這些平衡油槽3-3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(jīng)過試驗確定。這些平衡油槽3-3的作用是在節(jié)流槽3-1泄流時，能夠實現(xiàn)周向的油壓平衡，避免緩沖套4在不平衡的油壓作用下出現(xiàn)傾斜，導致緩沖時的密封面密閉不嚴。以下介紹本實施例的液壓油缸的緩沖機構的工作過程。前述圖2是活塞6尚未到達緩沖位置時的情況；請同時參看圖5，該圖示出緩沖過程開始時的情況；請同時參看圖6， 該圖示出緩沖過程結束時的情況。在圖2所示位置，活塞桿3剛剛開始縮回運動，尚未達到需要緩沖的位置。此時， 所述緩沖套4在彈簧5的彈性力作用下，其緩沖套第一端面4-1頂住活塞桿附加段3a末端上的止肩部3-2。在活塞6尚未運動到緩沖位置之前，以及活塞桿3縮回運動使緩沖套第一端面4-1與所述無桿腔密閉端面1-2分離后，緩沖套4都會被頂在止肩部3-2的位置，因此，所述彈簧5起復位作用。隨著活塞桿3的縮回移動，無桿腔2-1中的液壓油受到活塞的推動，向無桿腔過油孔1-1方向流動，并從所述無桿腔過油孔1-1流出。緩沖套4隨活塞6 和活塞桿3移動，移動一段距離后，緩沖套4即經(jīng)過所述無桿腔端蓋1的蓋口部，由于所述緩沖套4的外徑小于所蓋口部，該緩沖套4能夠繼續(xù)隨著活塞桿3移動，而不會被擋住。緩沖套4通過所述蓋口部后，很快其第一端面4-1就會與無桿腔端蓋1上的無桿腔密閉端面1-2貼合。即運動到圖5所示位置，所述緩沖套第一端面4-1與所述無桿腔端蓋1上的無桿腔密閉端面1-2抵靠，兩個端面相互貼合形成完整的密封面，無桿腔2-1中被活塞6推動的液壓油原來流向無桿腔過油口的通路被阻斷，緩沖套4由于被所述密閉端面 1-2擋住而停止跟隨活塞桿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，緩沖套第一端面4-1以一定的速度抵靠無桿腔密閉端面1-2，可能會在該瞬間無法壓實，影響該時間點的緩沖的平順性。為此，在設計中，確保了以下條件的成立當所述緩沖套的第一端面4-1與所述有桿腔密閉端面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沖套的軸向作用面積大于靠近無桿腔過油孔一側的液壓油對所述緩沖套的軸向作用面積。在該實施例中，緩沖套4的兩個端面的面積是一致的，但是在密封面形成后，由于第一端面4-1被部分遮蔽，使上述條件得以成立。上述條件成立以后，則密封面的靠近活塞一側的油壓乘以這一端的緩沖套軸向作用面積獲得總壓力VI，密封面靠近有桿腔出油孔一側的油壓乘以緩沖套在這一端的面積獲得總壓力V2 ；由于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，緩沖套就被壓實在所述無桿腔密閉端面1-2上，保證了密封面建立過程的平順。密封面建立后，緩沖套4和所述無桿腔端蓋1相當于形成了一個單向閥，油路被阻斷。此時，無桿腔的液壓油被所述密封面分為兩個腔體，其中靠活塞3 —側的稱為緩沖油腔 T，該緩沖油腔T中的液壓油受到活塞6的推動，而其流向無桿腔過油孔的主要通路又由于所述密封面的形成而受到限制，使該緩沖油腔的壓力進一步提高，該增高的油壓足以將所述緩沖套4壓緊在所述無桿腔密閉端面1-2上，使密封面更加可靠。液壓油此時只能通過節(jié)流槽3-1流向上述密閉面的無桿腔過油孔1-1 一側。在密封面形成初期，由于所述節(jié)流槽3-1的深度在出口一側相對較深，即節(jié)流槽3-1的流量通過能力較高，使通過節(jié)流槽3-1流出的液壓油相對較多。隨著活塞桿3的繼續(xù)運動，所述密封面相對于活塞桿附加段3向后移動，連接所述密封面兩側的節(jié)流槽3-1的深度逐漸變淺，造成節(jié)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(jīng)過節(jié)流槽3-1的同時，經(jīng)過所述平衡油槽3-3在所述緩沖套所在的軸段上充滿，使緩沖套受到的油壓在周向的各個位置平衡，保證了緩沖套4不會偏斜，確保了所述密封面的密閉效果。達到圖6所示的位置后，活塞6被無桿腔端蓋1的無桿腔端蓋蓋口端面形成的活塞阻擋肩1-3擋住無法繼續(xù)前進，活塞桿3達到其縮回的終點位置；所述節(jié)流槽3-1的第一端在此時已經(jīng)進入了緩沖套4內，節(jié)流油道被基本封閉，緩沖過程結束。需要注意的是，活塞桿3收回至行程終端時，為了使無桿腔快速進油，緩沖套4未到達終點位置，仍可以朝活塞6方向滑動一定間距L?；钊麠U3伸出時，過油孔1-1進油，在壓力油的作用下推動緩沖套4向活塞6方向滑動，壓縮復位彈簧5，緩沖套4的第一端面4-1與無桿腔端蓋1的密閉端面1-2分離，過油過1-1直接與無桿腔相通，液壓油進入無桿腔內，推動活塞6運動。活塞桿3在伸出過程中，緩沖套4與無桿腔端蓋1相互作用起到了單向閥的作用。緩沖套4 離其朝活塞6方向滑動的終點之間的間距L。L越大，緩沖套4的第一端面4-1與有桿腔端蓋1的密閉端面1-2分離距離就越大，液壓油進入無桿腔內的流量就越多。L越小，緩沖套 4的第一端面4-1與有桿腔端蓋1的密閉端面1-2分離距離就越小，液壓油進入無桿腔內的流量就越小。在活塞6運動到終點位置后，所述緩沖套4的第二端面4-2和活塞6的無桿腔端面尚存在間距L，這一間距保證了所述緩沖套4不會阻擋活塞6的正常運動。實際上，由于緩沖套4和活塞桿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(jié)流槽3-1并實現(xiàn)泄流，這樣，在節(jié)流槽3-1第一端完全被緩沖套4 遮蔽后，活塞6也不會因為存在緩沖油腔中存在過多的液壓油而被卡滯；當然，所述節(jié)流槽 3-1的第一端也完全可以在活塞桿3到達其縮回終點位置時，還露出在緩沖套4外。節(jié)流槽 3-1的第一端位置具體的設計在何處以及和緩沖套4的位置關系可以根據(jù)緩沖阻尼的需要設計。在上述緩沖過程中，液壓油的阻尼作用從密封面形成開始增強；尤其是通過所述節(jié)流槽3-1的深度變化，使節(jié)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，最后一小段距離上，甚至可能僅僅利用緩沖套4和活塞桿附加段3a之間的間隙形成節(jié)流油路，使整個緩沖過程中，液壓阻尼逐漸加大，避免了對無桿腔端蓋1和缸筒2的沖擊。上述緩沖機構中，在保證寬度不變的情況下，可以通過對節(jié)流槽3-1的深度變化的控制，控制其節(jié)流能力的變化曲線，保證活塞6能夠獲得非常平穩(wěn)的緩沖過程。實際上，平衡油槽也可以不設置在活塞桿3上，而是設置在緩沖套4的內徑面上， 其效果和設置在活塞桿3上相同。另外，所述平衡油槽3-3實際上也可以不是環(huán)槽形式，例如可以采用螺紋槽，但是以本實施例中使用的環(huán)槽為佳，因為其加工比較方便，并且具有更好的平衡效果。
在上述實施例中，密封面形成后連接密封面兩側腔體的通道統(tǒng)稱為節(jié)流油道，在上述實施例中，節(jié)流油道的主體是所述節(jié)流槽，但是，在不同時刻，節(jié)流油道的組成也不相同。在密封面剛剛形成的剎那，在卡鍵3-2-1上對應所述節(jié)流槽設置的環(huán)形凹槽3-2-4承擔了節(jié)流通道的出口的作用，對于緩沖過程的平順起到重要作用。在緩沖套4滑動到緩沖位終點時，如果節(jié)流槽被緩沖套完全遮蔽，則緩沖套4和活塞桿3之間的間隙也構成節(jié)流油道的一部分。上述實施例中，節(jié)流油道的出口設置在卡鍵凹槽側壁上，實際上，節(jié)流油道可以設置到更末端的位置，例如在活塞桿附加段的末端端面上。在上述實施例中，所述無桿腔密閉端面和所述緩沖套第一端面貼合形成的為面接觸的面密封面，實際上，也可以對無桿腔密閉端面和緩沖套第一端面進行對應設計，使兩者貼合后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線密封中的任意一種形式。盡管上述實施例中，節(jié)流油道主體采用了設置在活塞桿附加段3a表面的節(jié)流槽的形式，實際上，節(jié)流油道可以選擇其它結構形式。例如，節(jié)流油道可以包括兩段，靠近第一端的前段為軸向設置在活塞桿附加段表面的節(jié)流槽，靠近出口的后段為在活塞桿附加段中軸向延伸的暗油道，這樣也可以起到節(jié)流作用。所述節(jié)流槽一段也可以設置為從第一端到出口逐漸加深的形式，以起到平穩(wěn)的緩沖效果。另外一種方式是，所述節(jié)流油道包括在緩沖軸套中軸向延伸的暗油道，以及若干連通活塞桿附加段表面和該暗油道的節(jié)油孔，上述節(jié)油孔沿活塞桿表面軸向分布，并且越接近末端位置的節(jié)油孔，其孔徑越大；這樣，隨著緩沖套在活塞桿上的滑動，活塞桿3越接近縮回終點位置，其泄流能力越小，液壓阻尼作用越大，使活塞速度逐漸降低，獲得較為平穩(wěn)的緩沖過程。所述節(jié)流油道還可以是圖7所示的在活塞桿附加段3a表面上軸向設置的斜切面 3-5。該斜切面3-5從靠近活塞部位向止肩部3-2傾斜，斜切面可以設置一個或者多個。這樣，液壓油在所述緩沖套第一端面4-1和無桿腔端蓋1上的密閉端面1-2形成密閉面后，可以通過該斜切面3-5流出，形成節(jié)流油道。采用該斜切面3-5作為節(jié)流油道，同樣可以使活塞桿3在越接近縮回終點的位置，泄流能力越小，液壓阻尼作用越大，使活塞6速度逐漸降低，獲得較為平穩(wěn)的緩沖過程。將本發(fā)明提供的液壓油缸用于液壓緩沖系統(tǒng)中代替現(xiàn)有油缸，即可獲得本發(fā)明的液壓緩沖系統(tǒng)的實施例。將本發(fā)明提供的液壓油缸用于挖掘機，即可獲得本發(fā)明的挖掘機的實施例。將本發(fā)明提供的液壓油缸用于混凝土泵車，即可獲得本發(fā)明的混凝土泵車的實施例。還可以將本發(fā)明提供的液壓油缸用于其它類型的工程機械中。本發(fā)明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領域技術人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和修改，因此本發(fā)明的保護范圍應當以本發(fā)明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1. 一種液壓油缸，其特征在于，在位于無桿腔的活塞桿附加段，套有能夠沿所述活塞桿附加段軸向滑動的緩沖套；該緩沖套朝向缸筒筒底的端面稱為緩沖套第一端面；在無桿腔過油孔和活塞桿縮回運動的活塞無桿腔端面的終點位置之間的油缸腔體內，設有能夠阻擋緩沖套并且能夠與所述緩沖套第一端面貼合形成密封面的無桿腔密閉端還設置有至少一個節(jié)流油道，在活塞桿縮回運動過程中，從緩沖套第一端面與所述無桿腔密閉端面貼合、所述密封面形成開始，到活塞桿回退到所述縮回運動終點位置時，在所述密封面靠活塞一側的液壓油能夠通過該節(jié)流油道流向無桿腔過油孔；所述節(jié)流油道主體為軸向設置在活塞桿和緩沖套之間的節(jié)流槽；當所述活塞桿縮回至終點位置時，所述緩沖套離其朝活塞方向滑動的終點有一定間距；所述無桿腔中安裝的具有壓彈性的彈性元件，該彈性元件將所述緩沖套頂在活塞桿附加段末端的止肩部上。
2.根據(jù)權利要求1所述的液壓油缸，其特征在于，所述節(jié)流油道靠近活塞的一端稱為第一端，靠近無桿腔過油孔的一端稱為第二端，節(jié)流油道的橫截面積從所述第一端向第二端逐漸增大。
3.根據(jù)權利要求1所述的液壓油缸，其特征在于，當所述緩沖套第一端面與所述無桿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沖套的軸向作用面積大于靠近無桿腔過油孔一側的液壓油對所述緩沖套的軸向作用面積。
4.根據(jù)權利要求1所述的液壓油缸，其特征在于，所述活塞桿附加段末端的止肩部采用包括兩個半圓鍵的卡鍵結構。
5.根據(jù)權利要求1所述的液壓油缸，其特征在于，在所述活塞桿的縮回運動終點位置， 設置有允許所述緩沖套通過、但能夠將活塞阻擋在該位置的活塞阻擋肩。
6.根據(jù)權利要求1至5任意一項所述的液壓油缸，其特征在于，所述節(jié)流槽的橫截面積從靠近活塞的第一端到靠近無桿腔過油孔的第二端逐漸增加；在其寬度不變的情況下，該橫截面積的增加具體表現(xiàn)為其深度的增加。
7.根據(jù)權利要求1至5任意一項所述的液壓油缸，其特征在于，所述卡鍵靠活塞的端面設置環(huán)形槽，所述節(jié)流槽的出口連通該環(huán)形槽。
8.根據(jù)權利要求1至5任意一項所述的液壓油缸，其特征在于，在所述活塞桿附加段設置一個或者若干個環(huán)槽作為平衡槽；或者，在緩沖套內徑面設置一個或者多個環(huán)槽作為平衡槽，該環(huán)形槽的截面可以是V型、U型或者方型或者其他截面形式。
9.根據(jù)權利要求1至5任意一項所述的液壓油缸，其特征在于，所述節(jié)流油道包括兩段，靠近第一端的前段為軸向設置在活塞桿附加段表面的節(jié)流槽，靠近第二端的后段為在活塞桿附加段中軸向延伸的暗油道；所述節(jié)流槽的深度從第一端向第二端方向逐漸加深。
10.根據(jù)權利要求1至5任意一項所述的液壓油缸，其特征在于，所述節(jié)流油道為在活塞桿附加段表面上軸向設置的斜切面，該斜切面由活塞端面向活塞桿附加段末端方向傾斜。
11.根據(jù)權利要求1至5任意一項所述的液壓油缸，其特征在于，所述無桿腔密閉端面設置在無桿腔端蓋上。
12.—種液壓緩沖系統(tǒng)，其特征在于，包括權利要求1-權利要求11任意一項所述的液壓油缸。
13.一種挖掘機，其特征在于，至少使用一個權利要求1-權利要求11任意一項所述的液壓油缸。
14.一種混凝土泵車，其特征在于，至少使用一個權利要求1-權利要求11任意一項所述的液壓油缸。
全文摘要
本發(fā)明公開一種液壓油缸，在位于無桿腔的活塞桿附加段，套有能夠沿所述活塞桿附加段軸向滑動的緩沖套；在無桿腔過油孔和活塞桿縮回運動的活塞無桿腔端面的終點位置之間的油缸腔體內，設有能夠阻擋緩沖套并且能夠與所述緩沖套第一端面貼合形成密封面的無桿腔密閉端面；還設置有至少一個節(jié)流油道，在活塞桿縮回運動過程中，從緩沖套第一端面與所述無桿腔密閉端面貼合、所述密封面形成開始，到活塞桿回退到所述縮回運動終點位置時，在所述密封面靠活塞一側的液壓油能夠通過該節(jié)流油道流向無桿腔過油孔。上述液壓油缸具有緩沖結構加工簡單、效果好的優(yōu)點。本發(fā)明同時提供使用上述液壓油缸的液壓緩沖系統(tǒng)、挖掘機和混凝土泵車。
文檔編號F15B15/14GK102155461SQ20111010301
公開日2011年8月17日 申請日期2010年7月23日 優(yōu)先權日2010年7月23日
發(fā)明者劉永東, 易小剛, 陳兵兵 申請人:三一重工股份有限公司