專(zhuān)利名稱(chēng)：一種液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種將流體輸入轉(zhuǎn)化為扭矩和擺角輸出的驅(qū)動(dòng)裝置，特別 是液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸。
技術(shù)背景
目前，通過(guò)液壓油缸傳遞扭矩和擺角，是將帶有能量的流體輸入轉(zhuǎn)化為扭 矩和擺角輸出的方法之一，這類(lèi)的液壓擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸常用的有兩種結(jié)構(gòu)形 式，即齒輪齒條擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸和葉片擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸。
齒輪齒條擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸組成包括直線(xiàn)油缸、齒輪、齒條等，齒輪齒條 擺動(dòng)油缸是通過(guò)油缸推動(dòng)齒條，齒條搓動(dòng)齒輪從而達(dá)到把往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)輸入轉(zhuǎn) 變?yōu)閿[動(dòng)(回轉(zhuǎn))運(yùn)動(dòng)輸出的目的。如果齒輪的輸出角度為360度，則齒條的 最小有效長(zhǎng)度為一倍的齒輪節(jié)園周長(zhǎng)。如旋轉(zhuǎn)720度，則齒條的最小有效長(zhǎng)度 為兩倍的齒輪節(jié)園周長(zhǎng)，其余以次類(lèi)推。由于齒條搓動(dòng)齒輪的作用點(diǎn)在齒輪的 外側(cè)節(jié)圓上，故存在一個(gè)極大的徑向無(wú)效載荷，使齒輪回轉(zhuǎn)軸及齒條承受了一 個(gè)很大的彎曲應(yīng)力。同時(shí)，由于齒輪齒條在嚙合過(guò)程中，只有1-2個(gè)齒參與嚙 合，基于現(xiàn)有材料的限制，油缸推動(dòng)齒條輸出的作用在嚙合齒上的直線(xiàn)力不能
超過(guò)其所能承受的彎曲應(yīng)力，這就限制了過(guò)高壓力油液的輸入(《16Mpa)，大 大降低了液壓能驅(qū)動(dòng)油缸帶動(dòng)齒條輸入的直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為齒輪輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的 效率。同時(shí)由于齒輪的輸出轉(zhuǎn)角與其節(jié)園周長(zhǎng)的關(guān)系(JiX節(jié)園直徑)決定了 齒條的最小長(zhǎng)度，故這種油缸的外形尺寸很大，使應(yīng)用領(lǐng)域受到了極大的限制。 而且在油缸的設(shè)計(jì)中還需要考慮支承零件用以抵消嚙合點(diǎn)上的徑向無(wú)效載荷。
葉片擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸組成包括缸體、轉(zhuǎn)動(dòng)葉片、固定葉片等，葉片擺動(dòng) 油缸是在一個(gè)完全封閉的空間中通過(guò)固定葉片和轉(zhuǎn)動(dòng)葉片把該封閉空間分割成 兩個(gè)獨(dú)立的空間。當(dāng)其中一個(gè)空間由于液壓油的進(jìn)入而逐漸增大時(shí)，則另一個(gè)空間逐漸減小，從而推動(dòng)轉(zhuǎn)動(dòng)葉片繞其固定軸線(xiàn)轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到輸出回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的目 的。該種擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸存在兩個(gè)致命的弱點(diǎn)，第一，由于有固定葉片的存
在，使其輸出的最大轉(zhuǎn)角小于360度，也就是說(shuō)理論上無(wú)法實(shí)現(xiàn)36Q度旋轉(zhuǎn)。 第二，由于活動(dòng)葉片需要將完全封閉的大空間重新分割成兩個(gè)完全封閉的小空 間，且兩個(gè)小空間之間的大小完全處在變化中。故要求活動(dòng)葉片(外形長(zhǎng)方形) 的周邊必須形成極可靠的密封。目前國(guó)際上圓形零件已能做到極其可靠的密封， 耐壓程度已達(dá)到100MPa以上，但對(duì)矩形零件尚無(wú)有效地解決辦法，耐壓程度小 于等于6.3Mpa。由于密封問(wèn)題使其不能輸入高壓，這就大大降低了輸出扭矩的 大小
實(shí)用新型內(nèi)容
本實(shí)用新型目的是提供一種液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，在小的空間內(nèi)，使油 缸從小的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化到輸出大的擺動(dòng)(冋轉(zhuǎn))角度，輸出大扭矩，解 決背景技術(shù)中存在的上述問(wèn)題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是
液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，它包含缸筒、旋轉(zhuǎn)活塞、輸出軸，旋轉(zhuǎn)活塞設(shè) 置在缸筒內(nèi)，旋轉(zhuǎn)活塞為帶有內(nèi)、外螺旋槽的套，其旋向相反，套上的外螺旋 槽與缸筒內(nèi)壁上的內(nèi)螺旋槽匹配，套上的內(nèi)螺旋槽與輸出軸上的外螺旋槽匹配。
缸筒上設(shè)有流體孔，在缸筒、旋轉(zhuǎn)活塞、輸出軸之間設(shè)有密封，將缸筒內(nèi) 空間分割成兩個(gè)獨(dú)立的封閉空間，每個(gè)獨(dú)立空間分別與缸筒上的流體孔連通。 流體孔是帶能量的流體進(jìn)出缸筒的通道；上述兩個(gè)封閉空間充入帶能量的流體，
通過(guò)壓力變化，此消彼長(zhǎng)，總體積不變，驅(qū)動(dòng)缸筒內(nèi)的旋轉(zhuǎn)活塞移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)， 輸出軸輸出大的扭矩和擺角。
所說(shuō)的帶有能量的流體最好是油，也可以是乳化液、水等，所說(shuō)的缸筒就 是油缸的缸體。
在缸筒、旋轉(zhuǎn)活塞、輸出軸之間設(shè)置的密封，可以是如下結(jié)構(gòu)形式在輸出軸與缸筒內(nèi)壁之間設(shè)有支撐密封，流體孔旁的缸筒內(nèi)壁與旋轉(zhuǎn)活塞 之間設(shè)有孔用密封，旋轉(zhuǎn)活塞與輸出軸之間設(shè)有軸用密封，缸筒內(nèi)壁、旋轉(zhuǎn)活 塞、輸出軸之間通過(guò)上述密封形成一個(gè)獨(dú)立的封閉空間，該空間連通缸筒上的 一個(gè)流體孔；缸筒內(nèi)其余部分構(gòu)成另一個(gè)獨(dú)立的封閉空間，該空間連通缸筒上 的另一個(gè)流體孔，上述兩個(gè)封閉空間充入(能量流體)液壓油，通過(guò)壓力變化， 此消彼長(zhǎng)，總體積不變，驅(qū)動(dòng)缸體內(nèi)的旋轉(zhuǎn)活塞移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸輸出大的 扭矩和擺角。
輸出軸的輸出方式是任意的，例如通過(guò)法蘭輸出、雙軸輸出、單軸輸出、 內(nèi)孔輸出等等。
工作原理假定缸體固定，當(dāng)流體孔進(jìn)入(能量流體)高壓油時(shí)，與之連 通的封閉空間將增大，旋轉(zhuǎn)活塞假定向右移動(dòng)，與此同時(shí)在旋轉(zhuǎn)活塞上外螺旋 槽與缸體內(nèi)壁上內(nèi)螺旋槽的精確配合作用下又產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即邊移動(dòng)邊旋轉(zhuǎn)。 而旋轉(zhuǎn)活塞上的內(nèi)螺旋槽又與輸出軸上的外螺旋槽精確配合，將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞 給輸出軸。由于輸出軸與缸體在軸線(xiàn)方向上相對(duì)靜止，所以當(dāng)前述封閉空間增 大時(shí)，旋轉(zhuǎn)活塞相對(duì)于輸出軸也向右移動(dòng)，由于旋轉(zhuǎn)活塞上的內(nèi)螺旋槽與輸出 軸上的外螺旋槽的精確配合，使輸出軸又產(chǎn)生一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。至此，輸出軸輸 出的回轉(zhuǎn)角度為兩級(jí)螺旋轉(zhuǎn)角的矢量疊加，從而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)活塞很小的軸向位 移，便可使輸出軸輸出很大的旋轉(zhuǎn)角度，大大降低了油缸的軸向長(zhǎng)度。
由于理論上油缸的軸向長(zhǎng)度可以無(wú)限延長(zhǎng)，也就是說(shuō)上述封閉空間可以無(wú) 限大，旋轉(zhuǎn)活塞就可以一直向右運(yùn)動(dòng)，從而也就可以連續(xù)不斷輸出任意回轉(zhuǎn)角。 反之，當(dāng)另一流體孔進(jìn)入(能量流體)高壓油時(shí)，則輸出軸可以連續(xù)不斷輸出 反向任意回轉(zhuǎn)角度，從而完成油缸的擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))過(guò)程。如果輸出軸處于固定 狀態(tài)，則缸體可以輸出扭矩。
缸筒內(nèi)壁的形狀最好是圓筒，所有密封均采用圓形結(jié)構(gòu)，密封的可靠性極 好，可承受極高的壓強(qiáng)(常規(guī)情況《35Mpa)。而且同等條件下，由于該油缸在任何工作過(guò)程中，所有槽齒均參與嚙合，象花鍵聯(lián)結(jié)一樣，從而使該種油缸達(dá) 到了輸出(扭矩)功率極大的目的。
采用本實(shí)用新型，兩級(jí)螺旋擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸，由于巧妙地在液壓油缸中 采用了兩級(jí)螺旋傳動(dòng)，使每級(jí)(螺旋)轉(zhuǎn)角得到了矢量疊加，達(dá)到了較人的角 度，實(shí)現(xiàn)了油缸從小的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化到輸出大的擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))角度的目 的。同時(shí)又由于采用了可靠的高壓密封和任何過(guò)程中所有齒槽均參與嚙合，象 滑動(dòng)花鍵聯(lián)結(jié)一樣，故可實(shí)現(xiàn)輸出極大扭矩和功率的目的。
由于兩級(jí)螺旋擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))油缸的上述優(yōu)點(diǎn)，在空間極小，需要輸出扭矩 極大，輸出轉(zhuǎn)角范圍寬廣的領(lǐng)域中將有極大的應(yīng)用。同時(shí)，在兩級(jí)螺旋傳動(dòng)原 理不變的前提下，還可以在輸出方式、結(jié)構(gòu)上任意組合以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域設(shè)備的 需要。


圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例一的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為木實(shí)用新型實(shí)施例一的F—F剖視結(jié)構(gòu)示意圖。
圖中輸出軸l、支撐墊2、支撐密封3、孔用密封4、軸用密封5和9、旋 轉(zhuǎn)活塞6、缸筒7、端蓋8、緊定螺釘IO、封閉空間ll和12、流體孔14和15。
具體實(shí)施方式
以下通過(guò)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一歩說(shuō)明。
實(shí)施例一，參照附圖l和2。
本實(shí)施例是通過(guò)輸出軸上的法蘭輸出扭矩，輸出軸上設(shè)有法蘭連接孔。
液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，它包含缸筒7、旋轉(zhuǎn)活塞6、輸出軸l，缸筒上
設(shè)有兩個(gè)流體孔14和15，旋轉(zhuǎn)活塞設(shè)置在缸筒內(nèi)，旋轉(zhuǎn)活塞為帶有內(nèi)、外螺旋 槽的套，其旋向相反，套上的外螺旋槽與缸筒內(nèi)壁上的內(nèi)螺旋槽匹配，套上的 內(nèi)螺旋槽與輸出軸上的外螺旋匹配；在缸筒7、旋轉(zhuǎn)活塞6、輸出軸l之間設(shè)置 如下密封形式在輸出軸與缸筒內(nèi)壁之間設(shè)有支撐密封3，同時(shí)設(shè)有支撐墊2，流體孔14旁的缸筒7內(nèi)壁與旋轉(zhuǎn)活塞6之間設(shè)有孔用密封4，旋轉(zhuǎn)活塞6與輸 出軸1之間設(shè)有軸用密封5，缸筒內(nèi)壁、旋轉(zhuǎn)活塞、輸出軸之間通過(guò)上述密封形 成一個(gè)獨(dú)立的封閉空間11，該空問(wèn)連通缸筒上的一個(gè)流體孔14;缸筒內(nèi)其余部 分構(gòu)成另一個(gè)獨(dú)立的封閉空間12，該空間連通缸筒上的另一個(gè)流體孔15，上述 兩個(gè)封閉空間充入液壓油，通過(guò)壓力變化，此消彼長(zhǎng)，總體積不變，驅(qū)動(dòng)缸體 內(nèi)的旋轉(zhuǎn)活塞移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，輸出軸輸出大的扭矩和擺角。
缸筒的端部設(shè)有端蓋8，通過(guò)緊定螺釘10固定在輸出軸1上，端蓋與輸出 軸之間設(shè)有軸用密封9,端蓋與缸筒之間也設(shè)有密封。
缸筒7、旋轉(zhuǎn)活塞6、輸出軸1之間的關(guān)系旋轉(zhuǎn)活塞6安裝在輸出軸1上， 并使輸出軸1的外螺旋槽與旋轉(zhuǎn)活塞6上的內(nèi)螺旋槽精確配合，同時(shí)旋轉(zhuǎn)活塞6 又裝在缸體7的內(nèi)部，并使旋轉(zhuǎn)活塞6外螺旋槽與缸體7上的內(nèi)螺旋槽精確配 合。
工作過(guò)程假定缸體7固定，液壓油的壓強(qiáng)大于160MP，當(dāng)流體孔14進(jìn)入 高壓油時(shí)，與之連通的封閉空間ll將增大，旋轉(zhuǎn)活塞向右移動(dòng)，與此同時(shí)在旋 轉(zhuǎn)活塞上外螺旋槽與缸體內(nèi)壁上內(nèi)螺旋槽的精確配合作用下又產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)， 即邊移動(dòng)邊旋轉(zhuǎn)。而旋轉(zhuǎn)活塞上的內(nèi)螺旋槽又與輸出軸上的外螺旋槽精確配合， 將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)傳遞給輸出軸。由于輸出軸與缸體在軸線(xiàn)方向上相對(duì)靜止，所以當(dāng) 前述封閉空間ll增大時(shí)，旋轉(zhuǎn)活塞相對(duì)于輸出軸也向右移動(dòng)，由于旋轉(zhuǎn)活塞上 的內(nèi)螺旋槽與輸出軸上的外螺旋槽的精確配合，使輸出軸又產(chǎn)生一個(gè)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 至此，輸出軸輸出的回轉(zhuǎn)角度為兩級(jí)螺旋轉(zhuǎn)角的矢量疊加，從而實(shí)現(xiàn)了旋轉(zhuǎn)活 塞很小的軸向位移，便可使輸出軸輸出很大的旋轉(zhuǎn)角度，大大降低了油缸的軸 向長(zhǎng)度。反之，當(dāng)另一流體孔15進(jìn)入高壓油時(shí)，則輸出軸可以連續(xù)不斷輸出反 向仟意回轉(zhuǎn)角度，從而完成油缸的擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))過(guò)程。
權(quán)利要求1、一種液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，其特征在于包含缸筒(7)、旋轉(zhuǎn)活塞(6)、輸出軸(1)，旋轉(zhuǎn)活塞設(shè)置在缸筒內(nèi)，旋轉(zhuǎn)活塞為帶有內(nèi)、外螺旋槽的套，其旋向相反，套上的外螺旋槽與缸筒內(nèi)壁上的內(nèi)螺旋槽匹配，套上的內(nèi)螺旋槽與輸出軸上的外螺旋槽匹配。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述之液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，其特征在于缸筒上設(shè)有 流體孔(14、 15)，缸筒(7)、旋轉(zhuǎn)活塞(6)、輸出軸(1)之間設(shè)有密封，將 缸筒內(nèi)空間分割成兩個(gè)獨(dú)立的封閉空間，每個(gè)獨(dú)立空間分別與缸筒上的流體孔 連通。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述之液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，其特征在于缸筒(7)、 旋轉(zhuǎn)活塞(6)、輸出軸(1)之間設(shè)置的密封，是如下結(jié)構(gòu)在輸出軸與缸筒內(nèi) 壁之間設(shè)有支撐密封(3)，流體孔(14)旁的缸筒(7)內(nèi)壁與旋轉(zhuǎn)活塞(6) 之間設(shè)有孔用密封(4)，旋轉(zhuǎn)活塞(6)與輸出軸(1)之間設(shè)有軸用密封(5)， 缸筒內(nèi)壁、旋轉(zhuǎn)活塞、輸出軸之間通過(guò)上述密封形成一個(gè)獨(dú)立的封閉空間(11)， 該空間連通缸筒上的一個(gè)流體孔(14);缸筒內(nèi)其余部分構(gòu)成另一個(gè)獨(dú)立的封閉 空間(12)，該空間連通缸筒上的另一個(gè)流體孔(15)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述之液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸，其特征在于缸筒(7) 的端部設(shè)有端蓋(8)，通過(guò)緊定螺釘(10)固定在輸出軸(1)上，端蓋與輸出 軸(1)之間設(shè)有軸用密封(9)，端蓋與缸筒之間也設(shè)有密封。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型涉及一種將流體輸入轉(zhuǎn)化為扭矩和擺角輸出的驅(qū)動(dòng)裝置，特別是液壓兩級(jí)螺旋擺動(dòng)油缸。技術(shù)方案是包含缸筒(7)、旋轉(zhuǎn)活塞(6)、輸出軸(1)，旋轉(zhuǎn)活塞設(shè)置在缸筒內(nèi)，旋轉(zhuǎn)活塞為帶有內(nèi)、外螺旋槽的套，其旋向相反，套上的外螺旋槽與缸筒內(nèi)壁上的內(nèi)螺旋槽匹配，套上的內(nèi)螺旋槽與輸出軸上的外螺旋槽匹配。本實(shí)用新型巧妙地在液壓油缸中采用了兩級(jí)螺旋傳動(dòng)，使每級(jí)(螺旋)轉(zhuǎn)角得到了矢量疊加，達(dá)到了較大的角度，實(shí)現(xiàn)了油缸從小的往復(fù)直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，轉(zhuǎn)化到輸出大的擺動(dòng)(回轉(zhuǎn))角度的目的。在空間極小，需要輸出扭矩極大，輸出轉(zhuǎn)角范圍寬廣的領(lǐng)域中將有極大的應(yīng)用，還可以在輸出方式、結(jié)構(gòu)上任意組合以滿(mǎn)足不同領(lǐng)域設(shè)備的需要。
文檔編號(hào)F15B15/00GK201225348SQ20082011832
公開(kāi)日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年6月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年6月4日
發(fā)明者郭玉恒 申請(qǐng)人:郭玉恒