專利名稱：一種適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸，該液壓缸不需要添加額外的順序閥等控制元件，成本少、壓降損失小、能耗少，且能有效控制順序伸出運動的可靠性。
背景技術：
目前，多個液壓缸順序動作在起重設備伸縮臂伸出工作中應用的十分廣泛，但受起重機吊臂的臂架結構空間限制，增加過多的外圍元件不利于整體設計和部件安裝，且增加的控制元件的零件重量對起重臂來講也是一種負載。現技術條件下，起重臂伸縮液壓缸為了保證順序伸出運動，均采取壓力控制閥進行順序運動控制，即在除第一個液壓缸外的其余后續串聯液壓缸的每個油缸的無桿腔進油 口處加裝順序閥，利用順序閥所設定的開啟壓力的高低來控制液壓缸的順序運動。如圖2所示，當換向閥執行至左側位時，液壓源的壓力油進入第一個液壓缸的無桿腔，隨著壓力的上升并當壓力達到第一個液壓缸的啟動壓力后，第一個液壓缸的活塞桿開始外伸運動；當第一個液壓缸運行至終點后，系統壓力繼續上升，在系統壓力達到相鄰下一個液壓缸無桿腔進油口處所連接的順序閥設定開啟壓力后，液壓油打開液壓缸進油口前的進油順序閥并進入第二個液壓缸的無桿腔，使第二個液壓缸的活塞桿開始外伸運動并最終完成串聯液壓缸的順序運動控制。現技術條件在較少個數液壓缸的順序動作控制中應用較為廣泛。但隨著吊臂臂節(即執行機構)的增多，多個液壓缸順序閥的壓力設定以及順序閥所帶來的系統能量損失將成為一個突出的問題。以圖3現技術(力士樂)管式順序閥為例，該閥低壓開啟系列的最低調定開啟壓力區間為IOlObar，若將其應用到系統最高工作壓力350bar、需要6個液壓缸順序伸出動作且相鄰兩個順序閥的開啟壓差設定值為20bar的控制系統中，從理論上講，僅就順序閥的運用，將使系統工作壓力傳遞至最后第6個液壓缸的壓力只能達到250bar，系統壓力損失達28. 6%，因此，現技術無論是順序運動控制的可靠性還是應用范圍均存在一定的局限性。
發明內容本實用新型的目的正是針對上述現有技術中所存在的不足之處而提供一種適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸。本實用新型的液壓缸通過液壓缸內油道、孔口、密封圈等的相對位置隨活塞桿的運動來實現下一級液壓缸伸出運動的油路順序開啟。本實用新型的液壓缸不需要添加額外的電氣、液壓閥等元件即可實現多液壓缸串聯順序伸出運動控制，方便、節能、高效。本實用新型的目的可通過下述技術措施來實現本實用新型的適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸包括液壓缸體，安裝在液壓缸體內的中空柱體結構的活塞體，與活塞體前端相固接的活塞桿，由前至后依次安裝在活塞體外圓面上加工出的相應環槽內的活塞密封、活塞密封，以及安裝在活塞體上的單向閥、固接在液壓缸體上的集油塊；在所述的活塞密封與活塞密封之間的活塞體上加工有一橫貫活塞體的穿通孔(此孔是保證前后相鄰液壓缸有桿腔聯通的重要通道)，在位于活塞密封的另一側的活塞體上加工有連通活塞體中空腔與液壓缸的有桿腔的用于安裝單向閥的螺紋孔；所述活塞體的中空腔為臺階孔結構，其中位于穿通孔后部的中空腔的孔徑小于位于穿通孔前部的中空腔的孔徑；所述活塞桿的中后部為中空柱體結構，所述活塞桿的中空腔通過以共軸線方式設置在中空腔內的由前向后延伸的內導管構成內、外雙層油道，所述的內導管的后延伸端穿裝在活塞體的中空腔內，并與位于穿通孔后部的中空腔壁形成緊配合關系；所述內層油道的一端與液壓缸的無桿腔連接，另一端與活塞桿前端設置的V2油口相聯通，且V2油口通過連接管路連向相鄰的下一液壓缸的無桿腔；所述外層油道的一端通過位于活塞桿穿通孔后部的中空腔與內導管之間的環形腔與由橫貫活塞體的穿通孔構成的聯通油腔連接，另一端與活塞桿前端設置的C2油口相聯通，且C2油口通過連接管路連向相鄰的下一液壓缸的集油塊上設置的Cl油口 ；在集油塊上設置有K4聯通孔和K5聯通孔，其中K5聯通孔始終與液壓缸的有桿腔相聯通，K4聯通孔在活塞桿伸出至最大行程位置時與由橫貫活塞體的穿通孔構成的聯通油腔連接。與集油塊上的Cl油口相對應的另一側油道口為安裝有壓力傳感器的封閉式結 構。所述單向閥的作用在于提供一條串聯多液壓缸執行縮回運動時備用的回油通道；單向閥應用情形為，當液壓缸執行回縮運動時，如果受意外負載突變等的干擾而導致除最后一個液壓缸外的其余某個液壓缸先回縮，這樣后方液壓缸有桿腔的正常縮回導通油道就被封閉，使后方液壓缸就無法完成縮回運動；此種情況下，單向閥在壓力油的作用下打開并為后方液壓缸建立起另一條聯通油道，從而使后幾個液壓缸可以完成全縮回運動。本實用新型的工作原理如下以三個串聯液壓缸順序運動控制為例說明具體伸出動作順序情況當第一個液壓缸做伸出運動并伸出到結構設定位置時，第一個液壓缸中本實用新型結構自動接通第二個油缸的回油油路從而使第二個液壓缸開始做伸出運動；當第二個油缸做伸出運動并伸出到結構設定位置時，第二個液壓缸中本實用新型結構自動接通第三個油缸的回油油路從而使第三個液壓缸開始做伸出運動；上述伸出運動過程中，正在運動的液壓缸當其活塞未運動到結構設定位置時，由于其后方液壓缸的回油油路未被接通(即被阻斷)，因此可確保正在做伸出運動的液壓缸的后方液壓缸此時不能夠做伸出運動，以此保證多液壓缸伸出運動過程中實現順序伸出動作控制的可靠性。對于多個串聯液壓缸順序運動控制的實現過程同上，即前一個液壓缸伸出運動并到達規定控制點后方才自動接通相鄰的下一個液壓缸的回油油路并使相鄰的下一個液壓缸做伸出運動，直至順序接通最后一個液壓缸的回油油路并使最后一個液壓缸能夠實現伸出運動。本實用新型的有益效果如下I、壓力損耗小，不受多級順序閥壓降困擾。2、不受液壓缸節數限制，尤其適用于多節液壓缸系統，或復雜系統的順序動作。3、無需額外的電氣液壓外圍元件，外形結構緊湊與常用液壓缸外觀幾乎一致。[0017]4、在緊湊型液壓系統中，降低了外部管路布局對設計和安裝的要求，同時也減少了管路連接中的泄露機率。5、可避免缸桿外伸時受負載和干擾影響導致的亂序問題，抗干擾能力強。6、經濟、節能、高效。
圖I是本實用新型的結構圖。圖2是現技術液壓缸順序開啟控制液壓原理圖。圖3是現技術管式順序閥原理圖。圖4是圖I中活塞的結構圖。圖5是圖4的左視圖。圖6是圖5的A-A剖視圖。圖7是圖4的B-B剖視圖。圖8是液壓缸I伸出運動圖。圖9是液壓缸II伸出運動圖。圖10是液壓缸縮回運動圖。圖11是折臂吊6節伸縮臂液壓原理圖。
具體實施方式
本實用新型以下將結合實施例(附圖)作進一步描述如圖1、4、5、6、7所示，本實用新型的適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸，它包括液壓缸體1，安裝在液壓缸體內的中空柱體結構的活塞體2，與活塞體前端相固接的活塞桿7，由前至后依次安裝在活塞體外圓面上加工出的相應環槽內的活塞密封3、活塞密封5，以及安裝在活塞體上的單向閥6、固接在液壓缸體上的集油塊4 ;在所述的活塞密封3與活塞密封5之間的活塞體2上加工有一橫貫活塞體的穿通孔K1，在位于活塞密封5的另一側的活塞體2上加工有連通活塞體中空腔與液壓缸的有桿腔X2的用于安裝單向閥6的螺紋孔K2 ;所述活塞體2的中空腔為臺階孔結構，其中位于穿通孔Kl后部的中空腔的孔徑小于位于穿通孔Kl前部的中空腔的孔徑；所述活塞桿7的中后部為中空柱體結構，所述活塞桿7的中空腔通過以共軸線方式設置在中空腔內的由前向后延伸的內導管構成內、夕卜雙層油道Yl、Y2，所述的內導管的后延伸端穿裝在活塞體2的中空腔內，并與位于穿通孔Kl后部的中空腔壁形成緊配合關系；所述內層油道Yl的一端與液壓缸的無桿腔Xl連接，另一端與活塞桿7前端設置的V2油口相聯通，且V2油口通過連接管路連向相鄰的下一液壓缸的無桿腔Xl ;所述外層油道Y2的一端通過位于活塞桿穿通孔后部的中空腔與內導管之間的環形腔與由橫貫活塞體的穿通孔Kl構成的聯通油腔X3連接，另一端與活塞桿7前端設置的C2油口相聯通，且C2油口通過連接管路連向相鄰的下一液壓缸的集油塊4上設置的Cl油口 ；所述集油塊4焊接于液壓缸體I上，在集油塊4上設置有K4聯通孔和K5聯通孔，其中K5聯通孔始終與液壓缸的有桿腔X2相聯通，K4聯通孔在活塞桿7伸出至最大行程位置時與由橫貫活塞體的穿通孔Kl構成的聯通油腔X3連接，使得液壓缸的Cl油口通過K4聯通孔、聯通油腔X3、管內有桿腔油道Y2與通往下級有桿腔C2油口相聯通，也即在此條件下(活塞桿7伸出到結構設定位置時)方可實現液壓缸Cl油口與C2油口間的液壓油雙向流通；與集油塊上的Cl油口相對應的另一側油道口為安裝有壓力傳感器的封閉式結構(未在附圖中顯示)。在液壓缸活塞桿7伸出運動過程中(即活塞桿7未伸出并到達結構設定位置)，由于聯通油腔X3被活塞密封3、液壓缸體I、活塞密封5所封閉而不能與K4聯通孔相聯通，因此Cl油口經K4聯通孔、聯通油腔X3而與通往下級有桿腔C2油口相連通的雙向流通通路被阻斷，此時由于受單向閥6單方向流通功能的限制，液壓缸Cl油口與C2油口間的唯一通路和液壓流向只能是液壓油從Cl油口進入集油塊4經流道到達K5聯通孔并進入有桿腔X2，在推動活塞2并帶動活塞桿7共同執行縮回運動的同時，壓力油推開單向閥6而進入管內有桿腔油道Y2并流向通往下級有桿腔C2油口，再經外部管路連通至相鄰下一個液壓缸的Cl油口，使下一油缸也可執行縮回運動；正如單向閥6單方向流通功能要求的那樣，在多液壓缸執行伸出運動的過程中，正在運動的液壓缸不允許液壓油從C2油口進入管內有桿腔油道Y2反方向流經單向閥6而流向Cl油口，由此可見，在伸出運動過程中，正在做伸出動作運行的液壓缸不允許液壓油從C2油口向油口流通Cl。 本實用新型的結構具體實現方法及液壓原理如下
以下結合附圖進一步介紹本實用新型的多個串聯液壓缸實現順序伸出運動控制的方法(以兩根液壓缸為例)(I)液壓缸I開始伸出運動而液壓缸II仍處于靜止狀態(如圖8所示)。在執行伸出運動過程中，高壓油通過外部管路I到達液壓缸I油口 Vl并進入液壓缸I的無桿腔XI，在無桿腔Xl處，液壓油的推力作用在活塞2上并欲使活塞2以及活塞2所處在的活塞桿7向右產生伸出運動，而此時，液壓缸I有桿腔X2中的液壓油經液壓缸I上集油塊4的聯通口 K5到達聯通口 K4并流向液壓缸I的Cl油口，再經與Cl油口相連通的外部管路II流回液壓系統，從而使液壓缸I形成無桿腔Xl進油、有桿腔X2回油的完整回路，因此液壓缸I的活塞桿7可在前述液壓油的推力作用下向右做伸出運動；與此同時，雖然作用在液壓缸I無桿腔Xl處的壓力油可以將壓力通過液壓缸I中的管內無桿腔油道Yl傳遞至通往下級無桿腔V2油口，并經與通往下級無桿腔V2油口相連通的外部管路III到達液壓缸II的油口 Vl處并進入液壓缸II的無桿腔XI，在液壓缸II的無桿腔Xl處，液壓油的壓力雖然同樣會產生一個欲使液壓缸II的活塞桿7向右產生伸出運動的推力，但此時，液壓缸II有桿腔X2中的液壓油經液壓缸II上集油塊4的聯通口 K5到達聯通口 K4并流向液壓缸II的Cl油口，再經與Cl油口相連通的外部管路IV連通至液壓缸I的通往下級有桿腔C2油口，再經液壓缸I的管內有桿腔油道Y2到達液壓缸I中的聯通油腔X3，由于此時液壓缸I中的單向閥6不允許液壓油從管內有桿腔油道Y2經單向閥6流向有桿腔X2，同時還由于液壓缸I的活塞桿7在做伸出運動的過程中，液壓缸I中活塞2的聯通油腔X3未能與液壓缸I上集油塊4的K4聯通孔對正并連通，并在液壓缸I的液壓缸體I、活塞密封3、活塞密封5三者共同作用下被封閉，因此液壓缸II有桿腔X2中的液壓油此刻不能形成回路，液壓缸II的活塞桿7不能夠做伸出運動；結合以上分析可知，在本實用新型液壓缸應用條件下，當前一液壓缸做伸出運動的過程中，其后方相連液壓缸由于回油油路被阻斷而確保不能夠做伸出運動。(2)液壓缸I伸出運動達到停止位后，液壓缸II方開始啟動伸出運動(如圖9所示)。當液壓缸I的活塞桿7在無桿腔Xl處的壓力油作用下持續向外伸出并最終到達結構設定位置后，液壓缸I聯通油腔X3與K4聯通孔得以聯通，此時液壓缸II有桿腔X2中的液壓油經液壓缸II上集油塊4的聯通口 K5到達聯通口 K4并流向液壓缸II的Cl油口，經與Cl油口相連通的外部管路IV連通至液壓缸I的通往下級有桿腔C2油口，再經液壓缸I的管內有桿腔油道Y2、聯通油腔X3、K4聯通孔與液壓缸I的Cl油口相聯通，最后再經與液壓缸I的Cl油口相連通的外部管路II流回液壓系統，從而使液壓缸II形成無桿腔Xl進油、有桿腔X2回油的完整回路，因此在前一個液壓缸伸出運動到達結構設定位置、液壓缸II回油油路被聯通的條件下，液壓缸II的活塞桿7方可在前述液壓油的推力作用下向右做伸出運動并直至液壓缸II伸出運動到達結構設定位置后停止。同理，利用本實用新型同樣可以實現多個液壓缸伸出運動過程的順序伸出控制，并直至最后一個液壓缸伸出到結構設定位置后停止、整個多油缸順序伸出運動過程結束。(3)液壓缸縮回運動過程(如圖10所示)。 液壓缸I、液壓缸II在執行縮回運動時，壓力油通過外部管路II到達液壓缸I的集油塊4，通過K5聯通孔直接進入液壓缸I的有桿腔X2，并將壓力作用于液壓缸I活塞2的圖示右端面，使液壓缸I的活塞桿7具有向左做縮回運動的趨勢；與此同時，進入液壓缸I的集油塊4內的液壓油還可通過K4聯通孔直接進入聯通油腔X3并到達管內有桿腔油道Y2，同時也可以通過K5聯通孔打開單向閥6而到達管內有桿腔油道Y2 (當聯通油腔X3封閉時)，并經由管內有桿腔油道Y2到達液壓缸I的通往下級有桿腔C2油口，再經過外部管路IV到達液壓缸II的集油塊4內，在液壓缸II的集油塊4內部，液壓油通過液壓缸II的K5聯通孔直接進入液壓缸II的有桿腔X2，并將壓力作用于液壓缸II活塞2的圖示右端面，使液壓缸II的活塞桿7具有向左做縮回運動的趨勢；對于低壓回油油路，液壓缸II無桿腔Xl中的液壓油經Vl油口與外部管路III聯通并到達液壓缸I通往下級無桿腔V2油口，再經液壓缸I的管內無桿腔油道Yl到達液壓缸I無桿腔XI，在液壓缸I的無桿腔Xl中，液壓缸II的回流液壓油與液壓缸I的回流液壓油回流并經與液壓缸I的Vl油口相聯通的外部管路I流回液壓系統，從而形成液壓缸I、液壓缸II的有桿腔X2進油、無桿腔Xl回油的完整回路，因此液壓缸I、液壓缸II的活塞桿7在壓力油的作用下實現縮回運動。本實用新型可應用于液壓、氣動系統多節缸的順序開啟動作。下面結合圖11進行應用方面的介紹。在圖11中，液壓油經油泵到達換向閥，當換向閥切換至左位，高壓油液到達液壓缸I的無桿腔，通過液壓缸I的有桿腔內部油道到達下一級液壓缸的無桿腔，直至最后一節液壓缸6的無桿腔。六節液壓缸無桿腔通過管路串聯在一起，整個過程始終導通。回油管路通過有桿腔的內部油道串聯在一起。在整個順序伸出過程中，僅有液壓缸I的有桿腔始終與換向閥聯通可流回油箱。隨著進油管路壓力的抬升，當達到液壓缸I啟動壓力后，液壓缸I開始伸出。當液壓缸I執行伸出運動且運行到行程終點時，液壓缸2的有桿腔回油油路方導通，液壓缸2的活塞桿開始伸出并直到液壓缸2伸出運行到行程終點，隨后，與液壓缸2相鄰連接的下節液壓缸有桿腔回油管路才能開啟并開始液壓缸3執行伸出運動。上述伸出運動控制方式重復實現直至液壓缸6完全伸出，從而完成折臂吊6節伸縮臂的順序伸出過程。
權利要求1.一種適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸，其特征在于它包括液壓缸體，安裝在液壓缸體內的中空柱體結構的活塞體，與活塞體前端相固接的活塞桿，由前至后依次安裝在活塞體外圓面上加工出的相應環槽內的活塞密封、活塞密封，以及安裝在活塞體上的單向閥、固接在液壓缸體上的集油塊；在所述的活塞密封與活塞密封之間的活塞體上加工有一橫貫活塞體的穿通孔，在位于活塞密封的另一側的活塞體上加工有連通活塞體中空腔與液壓缸的有桿腔的用于安裝單向閥的螺紋孔；所述活塞體的中空腔為臺階孔結構，其中位于穿通孔后部的中空腔的孔徑小于位于穿通孔前部的中空腔的孔徑；所述活塞桿的中后部為中空柱體結構，所述活塞桿的中空腔通過以共軸線方式設置在中空腔內的由前向后延伸的內導管構成內、外雙層油道，所述的內導管的后延伸端穿裝在活塞體的中空腔內，并與位于穿通孔后部的中空腔壁形成緊配合關系；所述內層油道的一端與液壓缸的無桿腔連接，另一端與活塞桿前端設置的V2油口相聯通，且V2油口通過連接管路連向相鄰的下一液壓缸的無桿腔；所述外層油道的一端通過位于活塞桿穿通孔后部的中空腔與內導管之間的環形腔與由橫貫活塞體的穿通孔構成的聯通油腔連接，另一端與活塞桿前端設置的C2油口相聯通，且C2油口通過連接管路連向相鄰的下一液壓缸的集油塊上設置的Cl油口 ；在集油塊上設置有K4聯通孔和K5聯通孔，其中K5聯通孔始終與液壓缸的有桿腔相聯通，K4聯通孔在活塞桿伸出至最大行程位置時與由橫貫活塞體的穿通孔構成的聯通油腔連接。
專利摘要本實用新型公開了一種適用于控制多個液壓缸順序伸出運動的液壓缸，它包括液壓缸體，安裝在液壓缸體內的中空柱體結構的活塞體，與活塞體前端相固接的活塞桿，由前至后依次安裝在活塞體外圓面上加工出的相應環槽內的活塞密封、活塞密封，以及安裝在活塞體上的單向閥、固接在液壓缸體上的集油塊；本實用新型的特點在于不增加外部控制元件(如現技術中所用的順序閥)的情況下，能夠實現多液壓缸串聯時的順序平穩伸出，且不受液壓缸個數限制和實際載荷波動的影響。
文檔編號F15B15/08GK202520687SQ20122018369
公開日2012年11月7日 申請日期2012年4月27日 優先權日2012年4月27日
發明者劉世亮, 劉朋, 尹志紅, 李貴強, 段俊鋒, 畢崢, 王成虎, 王昉, 石宇東, 符磊, 趙志剛, 鄭磊 申請人:鄭州宇通重工有限公司