CN102606556B - 一种自动补偿容积同步分流装置 - Google Patents

Abstract

一种自动补偿容积同步分流装置，包括对称连接为一体的左、右缸筒，左、右缸筒内穿套有一活塞杆，活塞杆的中部设有中导向套，中导向套两侧的左、右缸筒内分别设有左、右活塞，左、右缸筒两端口处分别设有左、右导向套，左、右缸筒的筒壁上分别开有左右两个径向油孔，两个径向油孔之间的筒壁上分别设有一个补偿阀组，补偿阀组包括阀体、高压补偿阀和低压补偿阀。相当于将两个结构和大小均相同的双杆双作用油缸相互串接在一起，可精确实现容积同步；通过补偿阀组，可实现全程自动补偿功能，既可避免因加工误差、内泄漏导致的同步误差累计，也可避免增压缸效应的发生；两缸共用一个活塞杆，可确保同步缸空载阻力小、同步性好，可靠性高，使用寿命长。

Description

一种自动补偿容积同步分流装置

技术领域

本发明涉及一种同步装置，尤其是一种适用于确保双执行元件同步运行的自动补偿同步分流液压装置。

背景技术

双缸驱动方式广泛应用于各类机械设备中，由于载荷、内摩擦、内泄漏、加工误差等原因而引起两缸不同步运行，从而导致被支撑结构承受扭转载荷或被驱动机构工作效率低和可靠性差等问题的发生，利用同步油缸实现双缸同步是人们常采用的同步驱动方式之一。目前，同步油缸的应用主要有两种方式，一是在两工作油缸之间串接一个普通双作用油缸实现同步或两工作油缸直接串接在一起实现同步，但这会使得系统工作压力成倍增大，并因两工作油缸之间会存在闭死容腔而须增设排气和补油装置，且易于发热；二是在两工作油缸的一个油腔管路上各增设一个缸径和活塞杆径相同或成比例的双杆双作用油缸，并将这两个增设的双杆双作用油缸的缸筒固定连接在一起，共用一个活塞杆，这种方式存在的不足主要有：（1）若因故出现两工作油缸中的一个在运行过程中被卡住或先期到达行程终点，则会使油缸中的油压力成倍增加或形成高的真空度，正是因为这种“增压缸效应”的存在，特别是在大负载工况下，会导致超高压现象的发生，引起损坏和安全可靠性差等问题；（2）无误差补偿装置或补偿效果不理想，无法避免因加工精度、内泄漏等而引起的同步误差累积，易于发生明显的不同步现象，从而引起被驱动机构的非正常运行；（3）由双杆双作用缸串接固连所组成的同步缸对加工、装配的要求高，否则会存在憋劲现象，使得其使用可靠性不高、使用寿命短。

发明内容

技术问题：本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提供一种结构简单、同步性好、使用可靠性高、使用寿命长、具有全程自动自适应补偿功能的液压分流装置。

技术方案：本发明的自动补偿容积同步分流装置，包括对称连接为一体的左、右缸筒，左、右缸筒内穿套有一活塞杆，活塞杆的中部设有固定在左、右缸筒的连接处的中导向套，中导向套两侧的左、右缸筒内分别设有套装在活塞杆上的左、右活塞，左、右缸筒两端口处分别设有套装在活塞杆上的左、导向套，左、导向套与左、右缸筒的内孔阶梯配合，左、右缸筒的筒壁上分别开有左右两个径向油孔，两个径向油孔之间的筒壁上分别设有一个补偿阀组，所述的补偿阀组包括阀体、高压补偿阀和低压补偿阀，高压补偿阀安装在阀体的右前侧阀孔中，低压补偿阀安装在阀体的左后侧阀孔中；所述的阀体上部沿上表面对角线的两侧各加工有一个用于安装补偿阀的孔口，并加工有多个纵向孔、横向孔和垂直孔，其中第一纵向孔、第一、三横向孔和第一、三垂直孔相互连通，第二纵向孔、第二、四横向孔和第二、四垂直孔相互连通，并且第一纵向孔经油管与左、右缸筒的右径向油孔相连通；第二纵向孔经油管与左、右缸筒的左径向油孔相连通。

所述的高压补偿阀包括高压阀芯、高压控制弹簧、弹簧座、调压螺钉和锁紧螺母，高压控制弹簧设在高压阀芯与弹簧座之间；所述的低压补偿阀包括低压阀芯、低压控制弹簧、弹簧座、调压螺钉和锁紧螺母，低压控制弹簧设在低压阀芯与弹簧座之间。

有益效果：本发明相当于将两个结构和大小均相同的双杆双作用油缸相互串接在一起，可精确实现容积同步；采用高压补偿阀和低压补偿阀以及合理的开启压差调定值，可实现全程自动自适应补偿功能，既可避免因加工误差、内泄漏导致的同步误差累计，也可避免增压缸效应的发生；通过中导向套、连接法兰以及专用安装工艺，两缸共用一个活塞杆，选用摩擦阻力小、抗磨性好的密封，确保同步缸空载阻力小、使用寿命长。其结构简单，同步性好，自适应补偿功能强，使用可靠性高，使用寿命长，具有广泛的实用性。

附图说明

图1是本发明的主体结构示意图。

图2是本发明的补偿阀组结构图。

图中：1-活塞杆；2-左缸筒；3-左导向套；4-卡键；5-Ⅰ组合密封；6-左活塞；7-Ⅰ支撑环；8-Ⅰ斯特封；9-连接法兰；10-中导向套；11-右缸筒；12-右活塞；13-右导向套；14-高压控制弹簧；15-高压阀芯；16-低压阀芯；17-低压控制弹簧；18-阀体；19-Ⅱ组合密封；20-Ⅱ支撑环；21-格莱圈；22-Ⅲ组合密封；23-Ⅱ斯特封；24-Ⅲ支撑环；25-Y型密封圈；26-防尘圈。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的一个实施例作进一步的说明：

如图1所示，自动补偿容积同步分流装置主要由缸筒总成、活塞杆及活塞总成、导向套总成以及补偿阀组构成。缸筒总成包括左缸筒2、右缸筒11以及其连接法兰9，左缸筒2和右缸筒11具有相同的结构和尺寸大小，其一端内部加工成内螺纹孔，另一端外部加工有外螺纹，该外螺纹端的内部加工有环形槽；连接法兰9由两个法兰盘、防松螺丝钉和连接螺钉组成，法兰盘通过螺纹拧在缸筒一端的外螺纹上，并由两个防松螺钉实施紧固；左缸筒2和右缸筒11的筒壁上分别都加有两个径向油孔A，B，A1，B1。

所述的活塞杆及活塞总成包括活塞杆1、左活塞6和右活塞12，活塞杆1为一长直杆，其中部加工有四个用于安装卡键的凹槽；左活塞6和右活塞12具有相同的结构和尺寸大小，其与活塞杆1相配合的内孔壁上加有两个凹槽，凹槽中各放置有一个包括O型圈和防挤垫的Ⅰ组合密封5，其与缸筒相配合的外圆面上加工有三个凹槽，中间凹槽中放置有一个Ⅱ支撑环20，另两凹槽中各放置有一个格莱圈21；左活塞6和右活塞12分别安装在活塞杆1的两个卡键槽之间，并通过卡键4实施轴向定位。

所述的导向套总成包括左导向套3、中导向套10和右导向套13，中导向套10在结构上呈左右对称，中导向套10与活塞杆1相配合的内孔壁上加工有四个凹槽，槽中分别放置有两个Ⅰ支撑环7和两个Ⅰ斯特封8；其外圆面的中部加工有一凸环，凸环两侧外圆面上各加工有一个凹槽，槽中各放置有一个包括O型圈和防挤垫的Ⅱ组合密封19；中导向套10的外部凸环卡在左、右缸筒2，11端部的环形槽中，并通过连接法兰9将三者固定连接在一起；左导向套3和右导向套13的结构和大小都相同，其与活塞杆1相配合的内孔壁上加工有四个凹槽，槽中分别放置有防尘圈26、Y型密封圈25、Ⅲ支撑环24、Ⅱ斯特封23，其外圆面由4段不同直径的圆柱面组成，第二段外圆面上加有外螺纹，第三段外圆面上加有一凹槽，槽中放置有包括O型圈和防挤垫的Ⅲ组合密封22；左导向套3和右导向套13分别通过螺纹与左缸筒2和右缸筒11的一端螺纹孔相配合而紧固连接在一起。

所述的补偿阀组共有左补偿阀组和右补偿阀组两个，分别固定在左缸筒2和右缸筒11之上，每个补偿阀组均包括阀体18、高压补偿阀和低压补偿阀，高压补偿阀安装在阀体18的右前侧阀孔中，低压补偿阀安装在阀体18的左后侧阀孔中。所述的阀体18是一底面为圆弧面的方形阀块，其上部沿上表面对角线的两侧各加工有一个用于安装补偿阀的孔口，另外还加工有多个纵向孔a，i、横向孔b，g，d，h和垂直孔c，f，e，j，其中第一纵向孔a、第一、三横向孔b，d和第一、三垂直孔c，e相互连通，第二纵向孔i、第二、四横向孔g，h和第二、四垂直孔f，j相互连通，并且第一纵向孔a通过油管与左缸筒2或右缸筒11的右边油口B或B1相连通，第二纵向孔i通过油管与左缸筒2或右缸筒11的左边油口A或A1相连通。所述的高压补偿阀包括高压阀芯15、高压控制弹簧14、弹簧座、调压螺钉和锁紧螺母，高压控制弹簧14设在高压阀芯15与弹簧座之间；所述的低压补偿阀包括低压阀芯16、低压控制弹簧17、弹簧座、调压螺钉和锁紧螺母，低压控制弹簧17设在低压阀芯16与弹簧座之间。

高压补偿阀的阀芯15开启的调定压力差△P _0g的确定如下：

2P _k ＜△P _0g＜2 MPa                          (Ⅰ)

式中P _k为油口A和油口A1相连通、且引入压力油使同步缸空载运行时的油压力，即同步缸空载运行时克服其内摩擦力、可能存在的憋劲力、回油背压等所需的油压力。

低压补偿阀的阀芯16开启的调定压力差△P _0d的确定如下：

1.5P _k ＜△P _0d＜2 P _k                          (Ⅱ)

也就是说，当高压补偿阀的阀芯15和低压补偿阀的阀芯16两侧的压力差分别满足式Ⅰ和式Ⅱ时，阀芯即开启。

工作原理及工作过程：

首先，将本发明的同步油缸与两工作油缸、换向阀按如下方式连接起来，即将同步油缸的油口A和油口A1通过油管相互连通起来与换向阀的一个工作油口相连通，油口B和油口B1分别连接两工作油缸的大腔，两工作油缸的小腔通过油管相互连通起来与换向阀的另一个工作油口相连通。

当压力油经油口A和油口A1进入缸内时，左活塞6、右活塞12及活塞杆1一起向右运行，从油口B和油口B1排出的油则分别进入两工作缸的大腔；由于左缸筒2和右缸筒11的内径相同，则从油口B所排出的油流量与从油口B1排出的油流量相同，所以两工作缸能同步伸出。当工作缸回缩时，其大腔中的油分别从油口B和油口B1分别进入左缸筒2和右缸筒11内，左活塞6、右活塞12及活塞杆1一起向左运行；由于左缸筒2和右缸筒11的内径相同，则从油口B进入左缸筒2的油流量与从油口B1进入右缸筒11的油流量相同，所以两工作缸能同步回缩。

当由于加工误差、内泄漏等原因而出现两工作缸伸出不同步的现象时，如果与油口B相连的工作缸伸出先到底，由于此时左活塞6右边油腔中的油液被堵死，则油口A和油口A1中的油压力增大，当该压力增大到使右活塞12两边油腔的压力差满足式Ⅰ时，右补偿阀组中高压补偿阀的阀芯15开启，使来自油口A1中的压力油经高压补偿阀、油口B1进入与该油口相连的工作油缸的大腔，使其能进一步伸出至完全到位。同样的道理，如果与油口B1相连的工作油缸伸出先到底，则可通过左补偿阀组中的高压补偿阀使另一工作油缸进一步伸出到完全到位。

当由于加工误差、内泄漏等原因而出现两工作缸回缩不同步的现象时，如果与油口B相连的工作缸先回缩到底，另一工作油缸的回油经油口B1进入右活塞12的右边油腔，继续推左活塞6和右活塞12一起向左运动或有向左运动的趋势，由于此时左活塞6右边油腔处于完全封闭状态而形成一定的真空度，右活塞12右边油腔中的油压力则增大，当其油压力增大到使用右活塞12两边油腔中的油压力差满足式Ⅱ时，右补偿阀组中低压补偿阀的阀芯16开启，使与油口B1相连的工作缸的回油经该低压补偿阀、油口A1回油箱，使该工作缸能完全回缩到位，也可避免形成过大的真空度。同样的道理，如果与油口B1相连的工作油缸先回缩到底，则可通过左补偿阀组中的低压补偿阀使另一工作油缸进一步回缩到完全到位。

当两工作油缸中的一个在伸出或回缩过程中被卡住无法动作时，通过补偿阀组可避免增压缸效应的发生。下面以与油口B相连的工作油缸被卡住的情况为例说明如下：

当该工作缸在伸出过程中被卡住时，因左活塞6右边油腔中的油被堵死，则使得油口A和油口A1中的油压力增大，当该压力增大到使右活塞12两边油腔的压力差满足式Ⅰ时，右补偿阀组中高压补偿阀的阀芯15开启，使来自油口A1中的压力油经高压补偿阀、油口B1进入与该油口相连的工作油缸的大腔，使其能进一步伸出至完全到位，不会出现油压力成倍增加的现象，起到安全保护作用。同样的道理，当该工作缸在回缩过程中被卡住时，则可通过右补偿阀组中的低压补偿阀使另一工作油缸的回油不至于被堵死，避免出现太高的真空度。

Claims (3)

1.一种自动补偿容积同步分流装置，其特征在于：它包括对称连接为一体的左、右缸筒（2、11），左、右缸筒（2、11）内穿套有一活塞杆（1），活塞杆（1）的中部设有固定在左、右缸筒（2、11）的连接处的中导向套（10），中导向套（10）两侧的左、右缸筒（2、11）内分别设有套装在活塞杆（1）上的左、右活塞（6、12），左、右缸筒（2、11）两端口处分别设有套装在活塞杆（1）上的左、右导向套（3、13），左、右导向套（3、13）与左、右缸筒（2、11）的内孔阶梯配合，左、右缸筒（2、11）的筒壁上分别开有左右两个径向油孔，两个径向油孔之间的筒壁上分别设有一个补偿阀组，所述的补偿阀组包括阀体（18）、高压补偿阀和低压补偿阀，高压补偿阀安装在阀体（18）的右前侧阀孔中，低压补偿阀安装在阀体（18）的左后侧阀孔中；所述的阀体（18）上部沿上表面对角线的两侧各加工有一个用于安装补偿阀的孔口，并加工有多个纵向孔（a，i）、横向孔（b，g，d，h）和垂直孔（c，f，e，j），其中第一纵向孔（a）、第一、三横向孔（b，d）和第一、三垂直孔（c，e）相互连通，第二纵向孔（i）、第二、四横向孔（g，h）和第二、四垂直孔（f，j）相互连通，并且第一纵向孔（a）经油管与左、右缸筒（2、11）的右径向油孔相连通；第二纵向孔（i）经油管与左、右缸筒（2、11）的左径向油孔相连通。

2.根据权利要求1所述的自动补偿容积同步分流装置，其特征在于：所述的高压补偿阀包括高压阀芯（15）、高压控制弹簧（14）、弹簧座、调压螺钉和锁紧螺母，高压控制弹簧（14）设在高压阀芯（15）与弹簧座之间。

3.根据权利要求1所述的自动补偿容积同步分流装置，其特征在于：所述的低压补偿阀包括低压阀芯（16）、低压控制弹簧（17）、弹簧座、调压螺钉和锁紧螺母，低压控制弹簧（17）设在低压阀芯（16）与弹簧座之间。

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