大推力高速液壓缸及其工作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種大推力高速液壓缸，液壓缸主體為一橫向設(shè)置的密封腔體，在液壓缸主體的前端同軸延伸固裝有一高速缸缸筒，在高速缸缸筒內(nèi)同軸套裝有高速缸活塞桿，該高速活塞桿在高速缸有桿腔內(nèi)同軸密封滑動(dòng)；在液壓缸主體內(nèi)同軸安裝有一貫穿蓄能器氣體腔和增壓器腔的蓄能器活塞桿，在蓄能器氣體腔前端的蓄能器活塞桿的端部固裝蓄能器活塞，該蓄能器活塞密封滑動(dòng)安裝在液壓缸主體內(nèi)；蓄能器活塞與高速缸活塞桿之間為蓄能器液體腔；在增壓器腔內(nèi)的蓄能器活塞桿上同軸制有增壓缸活塞，該增壓缸活塞密封滑動(dòng)安裝在增壓器腔內(nèi)。本發(fā)明通過(guò)將活塞式蓄能器和高速液壓缸直接串聯(lián)的方式，可以實(shí)現(xiàn)高速缸的大推力高速輸出。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
大推力高速液壓缸及其工作方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于液壓領(lǐng)域，尤其是一種大推力高速液壓缸及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在碰撞試驗(yàn)、高速摩擦試驗(yàn)或高速投放裝置等各類(lèi)工程應(yīng)用場(chǎng)合，通常需要對(duì)大質(zhì)量的試驗(yàn)平臺(tái)或試驗(yàn)對(duì)象進(jìn)行加速，快速到達(dá)較高的工作速度，這便對(duì)試驗(yàn)臺(tái)的加速系統(tǒng)提出了很高的工作要求。液壓系統(tǒng)具有推力大，結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)勢(shì)，是比較理想的試驗(yàn)加速系統(tǒng)，但是，現(xiàn)有的傳統(tǒng)液壓缸作為動(dòng)力源，其活塞桿運(yùn)動(dòng)速度受到液體流量等諸多方面的限制，難以提供很高的輸出速度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種大推力高速液壓缸及其工作方法，具有結(jié)構(gòu)緊湊，能量利用率高，推力大，推力可調(diào)及輸出速度大等優(yōu)勢(shì)。
[0004]本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題是采取以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0005]—種大推力高速液壓缸，其特征在于:液壓缸主體為一橫向設(shè)置的密封腔體，在液壓缸主體的前端同軸延伸固裝有一高速缸缸筒，在高速缸缸筒內(nèi)同軸裝有高速缸活塞桿，該高速活塞桿在高速缸缸筒內(nèi)同軸密封滑動(dòng);液壓缸主體內(nèi)部隔斷分為互不連通的蓄能器氣體腔和增壓器腔，在液壓缸主體內(nèi)同軸安裝有一貫穿蓄能器氣體腔和增壓器腔的蓄能器活塞桿，在蓄能器氣體腔前端的蓄能器活塞桿的端部固裝蓄能器活塞，該蓄能器活塞密封滑動(dòng)安裝在液壓缸主體內(nèi)；蓄能器活塞與高速缸活塞桿之間為蓄能器液體腔;在增壓器腔內(nèi)的蓄能器活塞桿上同軸制有增壓缸活塞，該增壓缸活塞密封滑動(dòng)安裝在增壓器腔內(nèi)。
[0006]而且，蓄能器活塞桿的后端同軸固裝有一限位桿，限位桿同軸延伸出液壓缸主體后端之外，在液壓缸主體后端的限位桿外周安裝有一鎖緊器。
[0007]而且，限位桿后端同軸制有一用于檢測(cè)位移距離的軸孔;在液壓缸主體后端同軸安裝有一傳感器，該傳感器的檢測(cè)端同軸插入限位桿后端的軸孔內(nèi)。
[0008]而且，在蓄能器活塞桿的軸向前端同軸安裝有一浮動(dòng)緩沖塞。
[0009]—種大推力高速液壓缸的工作方法，其特征在于:
[0010]⑴系統(tǒng)開(kāi)機(jī)前，增壓缸有桿腔、蓄能器氣體腔、蓄能器液體腔和高速缸有桿腔均處于排空狀態(tài)；
[0011]⑵高速缸有桿腔充入I?2MPa高純氮?dú)猓垢咚俑谆钊麠U完全縮回，同時(shí)氮?dú)鈱⒆鳛楦咚俑走\(yùn)動(dòng)時(shí)的緩沖；
[0012]⑶蓄能器液體腔充入液壓油，此時(shí)液壓油無(wú)壓力；
[0013]⑷鎖緊器閉合，蓄能器活塞桿位置鎖定；
[0014](5)蓄能器氣體腔充入高壓氮?dú)庵钡侥繕?biāo)蓄能壓力；
[0015](6)鎖緊器打開(kāi)，蓄能器氣體腔高壓氮?dú)馑矔r(shí)膨脹，推動(dòng)蓄能器活塞桿運(yùn)動(dòng)將液壓油推至高速缸無(wú)桿腔，進(jìn)入高速缸無(wú)桿腔的油液推動(dòng)高速缸活塞桿運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)對(duì)外輸出；
[0016]⑵蓄能器活塞桿在浮動(dòng)式緩沖作用下逐漸減速直至完全停止；
[0017](8)高速缸完成工作行程后，在高速缸有桿腔內(nèi)氮?dú)獾淖饔孟聹p速直至停止，此時(shí)系統(tǒng)完成工作行程；
[0018](9)增壓缸有桿腔充入液壓油，使蓄能器活塞和高速缸活塞縮回；
[0019](10)鎖緊器閉合，固定蓄能器活塞位置；
[0020](11)排空增壓缸有桿腔內(nèi)液壓油，系統(tǒng)回到步驟(5)結(jié)束時(shí)的工作狀態(tài)，等待下一個(gè)工作循環(huán)。
[0021]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:
[0022]1、本液壓缸通過(guò)蓄能器內(nèi)高壓氣體地瞬時(shí)高速膨脹，可實(shí)現(xiàn)高速缸活塞桿的高速大推力輸出，滿(mǎn)足各類(lèi)試驗(yàn)需求。
[0023]2、本液壓缸通過(guò)調(diào)節(jié)蓄能器內(nèi)氣體的壓力，可方便地實(shí)現(xiàn)輸出力的調(diào)節(jié)。
[0024]3、本液壓缸采用活塞式蓄能器與高速缸串聯(lián)結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊，體積小。
[0025]4、本液壓缸蓄能器和高速缸之間無(wú)需外部管路連接，避免了高壓油液在管路、油口內(nèi)的壓力損失，系統(tǒng)能量利用率大幅提尚。
[0026]5、本液壓缸蓄能器采用浮動(dòng)式緩沖結(jié)構(gòu)，降低了對(duì)系統(tǒng)加工精度要求，可以實(shí)現(xiàn)蓄能器活塞的緩沖。
[0027]6、本液壓缸高速缸缸筒內(nèi)的氮?dú)怆S著活塞桿的運(yùn)動(dòng)被逐步壓縮，在有效工作行程后，有桿腔內(nèi)的N2可實(shí)現(xiàn)對(duì)活塞桿的緩沖減速，使系統(tǒng)工作更加平穩(wěn)。
[0028]7、本液壓缸通過(guò)添加內(nèi)置位移傳感器，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)位置，并得到系統(tǒng)實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)速度、加速度等重要參數(shù)，提高設(shè)備的智能化水平。
[0029]8、本液壓缸在首次工作后，蓄能器氣體腔無(wú)需再次充氣，大大縮短系統(tǒng)的工作準(zhǔn)備時(shí)間，系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)連續(xù)工作。
[0030]9、本發(fā)明通過(guò)將活塞式蓄能器和高速液壓缸直接串聯(lián)的方式，可以實(shí)現(xiàn)高速缸的大推力高速輸出，很好的實(shí)現(xiàn)預(yù)期功能，在極短的工作時(shí)間(〈0.1s)和較短的加速行程(〈
1.0m)內(nèi)，將大質(zhì)量物體(>1.0t)加速到30m/s以上的速度。
【附圖說(shuō)明】
[0031 ]圖1為液壓缸在活塞桿收回狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖2為液壓缸在活塞桿伸出狀態(tài)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0033]圖3為圖1中A-A向剖視圖；
[0034]圖4為圖2中B-B向剖視圖。
[0035]附圖標(biāo)記表示:I傳感器，2鎖緊器，3增壓缸活塞，4蓄能器活塞桿，5蓄能器活塞，6浮動(dòng)緩沖裝置，7高速缸活塞桿，8高速缸缸筒，9蓄能器液體腔，10蓄能器氣體腔，11增壓缸腔，12限位桿。
【具體實(shí)施方式】
[0036]下面結(jié)合附圖并通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳述，以下實(shí)施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]—種大推力高速液壓缸，包括高速液壓缸、活塞式蓄能器以及增壓傳感器，液壓缸的軸向一端安裝高速缸活塞桿，液壓缸的軸向另一端串聯(lián)活塞式蓄能器，該活塞式蓄能器提升活塞桿的推出速度；
[0038]為了便于說(shuō)明本實(shí)施例以附圖1所示方向進(jìn)行說(shuō)明，左側(cè)為后部、右側(cè)為前部，具體結(jié)構(gòu)為:
[0039]液壓缸主體為一橫向設(shè)置的密封腔體，在液壓缸主體的前端同軸延伸固裝有一高速缸缸筒8，在高速缸缸筒內(nèi)同軸套裝有高速缸活塞桿7，該高速活塞桿在高速缸缸筒內(nèi)同軸密封滑動(dòng)；
[0040]液壓缸主體內(nèi)部隔斷分為互不連通的蓄能器氣體腔10和增壓器腔11，在液壓缸主體內(nèi)同軸安裝有一貫穿蓄能器氣體腔和增壓器腔的蓄能器活塞桿4，在蓄能器氣體腔前端的蓄能器活塞桿的端部固裝蓄能器活塞5，該蓄能器活塞密封滑動(dòng)安裝在液壓缸主體內(nèi)；蓄能器活塞與高速缸活塞桿之間為蓄能器液體腔9，通過(guò)管路連通外部液壓油供液裝置；
[0041]在蓄能器活塞桿的軸向前端同軸安裝有一浮動(dòng)緩沖塞，該浮動(dòng)緩沖塞與蓄能器活塞桿之間制有彈性密封腔，可以實(shí)現(xiàn)蓄能器活塞的緩沖；
[0042]在增壓器腔內(nèi)的蓄能器活塞桿上同軸制有增壓缸活塞3，該增壓缸活塞密封滑動(dòng)安裝在增壓器腔內(nèi)；
[0043]蓄能器活塞桿的后端同軸固裝有一限位桿12，限位桿后端同軸制有一用于檢測(cè)位移距離的軸孔，限位桿同軸延伸出液壓缸主體后端之外，在液壓缸主體后端的限位桿外周安裝有一鎖緊器2，該鎖緊器對(duì)稱(chēng)安裝在限位桿兩側(cè)相對(duì)夾緊固定限位桿；
[0044]在液壓缸主體后端同軸安裝有一傳感器I，該傳感器的檢測(cè)端同軸插入限位桿后端的軸孔內(nèi)，當(dāng)限位桿隨蓄能器活塞桿前后移動(dòng)時(shí)，傳感器可以同時(shí)檢測(cè)到運(yùn)動(dòng)位置。
[0045]該高速液壓缸的工作流程如下:
[0046]⑴系統(tǒng)開(kāi)機(jī)前，增壓缸有桿腔、蓄能器氣體腔、蓄能器液體腔和高速缸缸筒均處于排空狀態(tài)；
[0047]⑵高速缸缸筒充入I?2MPa高純氮?dú)?，使高速缸活塞桿完全縮回，同時(shí)氮?dú)鈱⒆鳛楦咚俑走\(yùn)動(dòng)時(shí)的緩沖；
[0048]⑶蓄能器液體腔充入液壓油，此時(shí)液壓油無(wú)壓力；
[0049]⑷鎖緊器閉合，如附圖所示A-A剖面所示，蓄能器活塞桿位置鎖定；
[0050](5)蓄能器氣體腔充入高壓氮?dú)庵钡侥繕?biāo)蓄能壓力；
[0051 ] (6)鎖緊器打開(kāi)，蓄能器氣體腔高壓氮?dú)馑矔r(shí)膨脹，推動(dòng)蓄能器活塞桿運(yùn)動(dòng)將液壓油推至高速缸無(wú)桿腔，進(jìn)入高速缸無(wú)桿腔的油液推動(dòng)高速缸活塞桿運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)對(duì)外輸出；
[0052]⑵蓄能器活塞桿在浮動(dòng)式緩沖作用下逐漸減速直至完全停止；
[0053](8)高速缸完成工作行程后，在高速缸缸筒內(nèi)氮?dú)獾淖饔孟聹p速直至停止，此時(shí)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如附圖2所示，此時(shí)系統(tǒng)完成工作行程；
[0054](9)增壓缸有桿腔充入液壓油，使蓄能器活塞和高速缸活塞縮回；
[0055](10)鎖緊器閉合，固定蓄能器活塞位置；
[0056](11)排空增壓缸有桿腔內(nèi)液壓油，系統(tǒng)回到步驟(5)結(jié)束時(shí)的工作狀態(tài)，等待下一個(gè)工作循環(huán)。
[0057]盡管為說(shuō)明目的公開(kāi)了本發(fā)明的實(shí)施例和附圖，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解:在不脫離本發(fā)明及所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發(fā)明的范圍不局限于實(shí)施例和附圖所公開(kāi)的內(nèi)容。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種大推力高速液壓缸，其特征在于:液壓缸主體為一橫向設(shè)置的密封腔體，在液壓缸主體的前端同軸延伸固裝有一高速缸缸筒，在高速缸缸筒內(nèi)同軸裝有高速缸活塞桿，該高速活塞桿在高速缸缸筒內(nèi)同軸密封滑動(dòng)； 液壓缸主體內(nèi)部隔斷分為互不連通的蓄能器氣體腔和增壓器腔，在液壓缸主體內(nèi)同軸安裝有一貫穿蓄能器氣體腔和增壓器腔的蓄能器活塞桿，在蓄能器氣體腔前端的蓄能器活塞桿的端部固裝蓄能器活塞，該蓄能器活塞密封滑動(dòng)安裝在液壓缸主體內(nèi)；蓄能器活塞與高速缸活塞桿之間為蓄能器液體腔； 在增壓器腔內(nèi)的蓄能器活塞桿上同軸制有增壓缸活塞，該增壓缸活塞密封滑動(dòng)安裝在增壓器腔內(nèi)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大推力高速液壓缸，其特征在于:蓄能器活塞桿的后端同軸固裝有一限位桿，限位桿同軸延伸出液壓缸主體后端之外，在液壓缸主體后端的限位桿外周安裝有一鎖緊器。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大推力高速液壓缸，其特征在于:限位桿后端同軸制有一用于檢測(cè)位移距離的軸孔;在液壓缸主體后端同軸安裝有一傳感器，該傳感器的檢測(cè)端同軸插入限位桿后端的軸孔內(nèi)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的大推力高速液壓缸，其特征在于:在蓄能器活塞桿的軸向前端同軸安裝有一浮動(dòng)緩沖塞。5.一種大推力高速液壓缸的工作方法，其特征在于: ⑴系統(tǒng)開(kāi)機(jī)前，增壓缸有桿腔、蓄能器氣體腔、蓄能器液體腔和高速缸有桿腔均處于排空狀態(tài)； ⑵高速缸有桿腔充入I?2MPa高純氮?dú)猓垢咚俑谆钊麠U完全縮回，同時(shí)氮?dú)鈱⒆鳛楦咚俑走\(yùn)動(dòng)時(shí)的緩沖； (3)蓄能器液體腔充入液壓油，此時(shí)液壓油無(wú)壓力； ⑷鎖緊器閉合，蓄能器活塞桿位置鎖定； (5)蓄能器氣體腔充入高壓氮?dú)庵钡侥繕?biāo)蓄能壓力； (6)鎖緊器打開(kāi)，蓄能器氣體腔高壓氮?dú)馑矔r(shí)膨脹，推動(dòng)蓄能器活塞桿運(yùn)動(dòng)將液壓油推至高速缸無(wú)桿腔，進(jìn)入高速缸無(wú)桿腔的油液推動(dòng)高速缸活塞桿運(yùn)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)對(duì)外輸出； (7)蓄能器活塞桿在浮動(dòng)式緩沖作用下逐漸減速直至完全停止； (8)高速缸完成工作行程后，在高速缸有桿腔內(nèi)氮?dú)獾淖饔孟聹p速直至停止，此時(shí)系統(tǒng)完成工作行程； (9)增壓缸有桿腔充入液壓油，使蓄能器活塞和高速缸活塞縮回； (10)鎖緊器閉合，固定蓄能器活塞位置； (11)排空增壓缸有桿腔內(nèi)液壓油，系統(tǒng)回到步驟(5)結(jié)束時(shí)的工作狀態(tài)，等待下一個(gè)工作循環(huán)。
【文檔編號(hào)】F15B1/02GK106015130SQ201610527026
【公開(kāi)日】2016年10月12日
【申請(qǐng)日】2016年7月6日
【發(fā)明人】李曉龍, 王超光, 劉兵, 于安才, 張建
【申請(qǐng)人】天津優(yōu)瑞納斯液壓機(jī)械有限公司