一种棱台活塞杆锁紧液压缸.pdf

液 压 气 动 与 密 封 ／ 2 0 1 2年 第 1 2期 一 种棱台活塞杆锁紧液压缸 杜 雨轩 ， 吴 向东 ， 冯 欢欢 ， 蔡 华 西南交通大学机械工程学院， 四川 成都6 1 0 0 3 1 摘要 一种单作用机械锁紧液压缸 ， 负载压缩活塞杆退 回， 液压缸 活塞杆采用棱 台形状 ， 依靠棱台具有斜度 的侧面与楔块 的楔 紧作用 达到锁紧 目的， 这种方式可 明显提高锁紧力及锁紧质量 ； 同时使 用常用材料便可加工制造 ， 成本较低 ， 而且锁紧可靠 ， 使用寿命长 。 关键词 机械锁紧 ； 棱 台活塞杆 ； 液压缸 中图分类号 T H1 3 7 ． 5 1 文献标 识码 A 文章编 号 1 0 0 8 0 8 1 3 2 0 1 2 1 2 0 0 5 4 0 2 A Ki n d o f Pris ma ti c Ta b l e Ro d Lo c k i ng Hy d r a u l i c Cy li n de r DU Yu X , l t O ．1 ， Xi a n g - d o n g， F ENG Hu a n - h u a n， C AI Hu a S c h o o l o f Me c h a n i c a l E n g i n e e r i n g ， S o u t h w e s t J i a o t o n g U n i v e r s i t y ， C h e n g d u 6 1 0 0 3 1 ， C h i n a Ab s t r a c t A k i n d o f s i n g l e f u n c t i o n me c h a n i c a l l o c k h y d r a u l i c c y l i n d e r ， L o a d c o mp r e s s i o n p i s t o n r o d r e t u r n e d， a n d wi t h a t r u s t u m o f a p y r a mi d p i s t o n r o d ， wh i c h v i a t h e t w o s l o p s b e t we e n t r u s t u m o f a p y r a mi d a n d w e d g e b l o c k t o we d g e - c a u l k i n g t h e r o d ， T h i s wa y c a n o b v i o u s l y i mp r o v e t h e l o c k f o r c e a n d l o c k q u a l i t y ． At t h e s a me t i me the y c a n u s e c o mmo n ma t e r i a l s ma n u f a c t u r i n g i t ， wi t h l o w c o s t ， a n d l o c k ， r e l i a b l e ， a n d l o n g s e r v i c e l i f e ． Ke y wo r d s me c h a n i c a l l o c k； t r u s t u m o f a p y r a mi d p i s t o n r o d ； h y d r a u l i c c y l i n d e r O 引言 液压缸作为液压行业 的常用执行器之一 ，在很多 场合均要求液压缸活塞杆能长时间停 留在某一固定位 置 ．然而 由于液压缸及液压 阀锁紧方式均不可避免的 存在泄漏 ，不能保证活塞杆长时间停 留在某一固定位 置 ， 特别是在大负载情况下 ， 泄漏更严重 ； 因此在大负 载及对锁紧位置要求较高的场合 ，传统的液压缸及液 压阀锁紧技术不能满足使用要求 。因此 ， 近些年机械锁 紧液压缸有了较快 的发展 ， 但是 ， 现有 的机械锁紧液压 缸 。 多采用 由特殊材料制成锁紧套筒 ， 通过过盈配合抱 紧活塞杆达到锁紧 目的 解锁时 ， 向接合面引入高压油 将锁紧套筒撑开 ， 从而实现解锁 。这种锁紧方式 ， 对材 料要求较高 ， 当需要获得较大的锁紧力时 ， 过盈量就会 较大 ． 这样使得装配困难 ， 解锁压力大 ， 同时锁紧力的 大小取决于过盈量的大小等 ，而过盈量又与温度等 因 素有关 ， 因此在使用时必需考虑温度等因素。 l 目前常见的机械锁紧方式 目前液压缸的机械锁紧方式有多种 ，常用的有套 筒式、 钢球摩擦式 、 滚子摩擦式 、 刹片式 、 内胀式以及一 些端位锁紧液压缸 ；下面文中将对其 中的两种液压缸 收稿 日期 2 0 1 2 0 4 1 6 作者简介 杜雨轩 1 9 8 7 一 ， 男 ， 四川 巴中人 ， 在读硕 士研究 生 ， 研究方 向 为机电液一体化 系统控制与仿真 。 5 4 进行 介绍 。 1 ． 1 内胀 式锁 紧液 压缸 内胀式锁 紧液压缸如 图 1 所示 ，活塞 3和缸体 2 之间因过盈配合产生 巨大的锁紧力锁紧活塞 ，在锁紧 状态下 ，活塞杆能承受较大的轴向负载 ，且不发生位 移 ，当解锁高压油从解锁油 口a经导管 内孑 L c , d 、 b ， 最 终到达活塞与缸体之间 ， 使缸体 2向外径 向膨胀 ， 此时 活塞 3和缸体 2之间由过盈配合变为间隙配合 ，实现 解锁 。解锁状态下 ， 动作油孔 1可通往液压油 ， 当高压 油腔卸荷后 ， 活塞重新被缸体 内壁卡紧， 实现锁紧。 1 一 油 孔2 一缸 体3 一活 塞4一 油 孔 图 1 内胀式锁紧液压缸原理 图 这种液压缸可以实现活塞杆的锁定 ， 结构简单 ， 但 是制造要求较高 ， 同时轴 向锁紧力有限 ， 实用于较小轴 向锁紧力及安装空间较小的场合 。 1 ． 2刹片式锁紧液压缸 刹片式锁紧液压缸的锁紧装置如 图 2所示 ，在液 压缸的端盖上有缸制动刹片 2 ， 它在碟形弹簧 1的作用 下被压在活塞杆 3上 ，依靠摩擦力抵 消活塞 的轴 向负 Hy d r a u l i c s P n e u ma t i c s S e a l s ， NO ． 1 2 ． 2 0 1 2 载 ， 从而使活塞杆锁紧在任意位置 ， 解锁时 ， 压力油液 进入 A腔 ， 在液压力的作用下碟形弹簧被压缩 ， 并带动 制动刹片松开活塞杆 ， 这时活塞杆 即可 自由移动 ， 当高 压 油液 卸 去后 ， 又 自动 锁紧 活塞 杆 。 1 一 碟 形 弹 簧2 一 制 动刹 片 3 一 活 塞 杆4 一 油 孔 图 2 钢球摩擦式锁紧液压缸原理 图 这种锁紧液压缸结构也较简单 ，但锁紧时制动块 必须与活塞杆抱紧 ， 可能使活塞杆表 面受损 ， 从而影 响 其伸缩运动 。 2 棱台活塞杆锁紧液压缸结构及工作原理 为克服上述不足 。文 中提出了一种新型的锁紧方 式 ； 它结构简单 ， 锁紧力大且 可靠 ， 将传统 的圆柱体活 塞杆改为棱 台活塞杆 ，同时在棱 台活塞杆 3的侧面上 开有 四个导 向槽 ， 与此对应 ， 在后缸盖上有 四个相应伸 出部分 ， 达到导向 目的。活塞杆截面呈矩形 ， 沿活塞杆 周向对称布置四个轴 向固定 、径向可动的第一楔块 5 。 结构原理 图见图 3 、 图 4 。 a 棱 台活塞杆锁紧液压缸结构 图 b A A剖视 图 1 一 油 口 2 一 密封圈3 一 棱 台活塞杆4 一 螺钉 5 一 第一 楔块6 一 第二楔块7 一 密封 圈 8 一 油 口 9 一 密封 圈 l O 一 封油环 1 1 - 锁紧活塞1 2 一 挡板1 3 一 后缸盖1 4 一 定位套筒 1 5 一 螺钉 1 6 一 特种弹簧l 7 一 弹簧1 8 一 定位块 上、 下两半 1 9 一 特种弹簧 2 0 一 保持环2 1 一 活塞2 2 一 螺母2 3 一 缸体2 4 一 前缸盖 图 3 棱 台活塞杆锁紧液压缸 且 一 图 4锁 紧 活 塞 1 1的 四视 图 锁紧时 ， 关闭油 口1 ， 活塞停止运动后 ， 然后油 口 8 进油 ， 推动锁紧活塞 7 ， 从而推动第二楔块 6运动 ， 由于 第一楔块 5轴 向固定 ， 同时在第二楔块 6与第一楔块 5 之间的斜面的作用下 ，第一楔块 5压 向棱台活塞杆 3 。 当第一楔块 5 、第二楔块 6与棱 台活塞杆 3楔紧后 。 锁 紧活塞 7停止运动 ， 此时第二楔块 6发生 自锁 ． 然后关 闭油 口 8 事实上 ， 第二楔块 6自锁后 ， 油 口 8可接油 箱 ， 这里关 闭油 口 8的 目的是增加可靠性 ， 活塞杆被 单向锁紧 ， 然后将油 口 1接油箱卸荷 。 解锁时 ， 油 口 1进油平衡负载 此时棱 台活塞杆 3 与第一 楔块 5之间无压力 ，从而第 二楔块 6解除 自 锁 ， 油 口 8接油箱 ， 第二楔块 6在弹簧 l 8的作用下退 回，同时沿活塞杆侧面对称布置的四个第一楔块 5在 特种弹簧 1 6和 l 9的作用下被径 向撑开 ，脱离棱台活 塞杆3 ， 活塞杆解锁。 3 结论 棱 台活塞杆锁 紧液压缸在结构上与传统 的液压缸 有着较大 的区别 ， 主要是采用了棱 台形活塞杆 ， 利用棱 台活塞杆的斜面与楔块楔紧而达到锁紧的 目的 这种锁 紧方式可以提供较大的锁紧力 。 与传统的通过抱紧活塞 杆以达到锁紧的液压缸相 比。 文 中所述的液压缸对活塞 杆的损伤很小 ， 而且可以采用常用材料 ， 成本较低。 参考文 献 [ 1 】 黄长征． 液压 缸机械锁 紧技 术新发展 [ J ] ． 韶关 学院学报 自然 科学， 2 0 1 0 ， 9 ． [ 2 】 孙利 生． 一种带辅助支撑的大载荷内胀 式机械锁紧液 压缸【 J ] ． 液压与气动， 2 0 0 4 ， 8 ． [ 3 ]3 徐海 ， 王玉 姝． 一种新颖 的锁 紧液 压缸【 J ] ． 液压 与气动 ， 2 0 0 3 ， 4 ． [ 4 】 倪江生 ． 液压 缸机 械锁 问题 的研 究[ J ] ． 液压 与气 动 ， 1 9 9 4 ， 1 ． [ 5 l 施战军， 刘建魁， 周魁荣， 许维星． 一种转向锁死液压缸【 J 】 ． 液 压与气动 ， 2 0 1 0 ， 1 2 ． [ 6 】 赵旭 明． 液压 缸任意位 置的 自动闭锁技 术[ J 】 ． 重 型机械科技 ， 2 0 0 2 ， 2 ． 5