大推力高速液壓缸及其工作方法
【專利摘要】本發明涉及一種大推力高速液壓缸，液壓缸主體為一橫向設置的密封腔體，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同軸密封滑動；在液壓缸主體內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安裝在液壓缸主體內；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安裝在增壓器腔內。本發明通過將活塞式蓄能器和高速液壓缸直接串聯的方式，可以實現高速缸的大推力高速輸出。
【專利說明】
大推力高速液壓缸及其工作方法
技術領域
[0001]本發明屬于液壓領域，尤其是一種大推力高速液壓缸及其工作方法。
【背景技術】
[0002]在碰撞試驗、高速摩擦試驗或高速投放裝置等各類工程應用場合，通常需要對大質量的試驗平臺或試驗對象進行加速，快速到達較高的工作速度，這便對試驗臺的加速系統提出了很高的工作要求。液壓系統具有推力大，結構緊湊等優勢，是比較理想的試驗加速系統，但是，現有的傳統液壓缸作為動力源，其活塞桿運動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。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于克服現有技術的不足之處，提供一種大推力高速液壓缸及其工作方法，具有結構緊湊，能量利用率高，推力大，推力可調及輸出速度大等優勢。
[0004]本發明解決其技術問題是采取以下技術方案實現的:
[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，在高速缸缸筒內同軸裝有高速缸活塞桿，該高速活塞桿在高速缸缸筒內同軸密封滑動;液壓缸主體內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安裝在液壓缸主體內；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安裝在增壓器腔內。
[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，該傳感器的檢測端同軸插入限位桿后端的軸孔內。
[0008]而且，在蓄能器活塞桿的軸向前端同軸安裝有一浮動緩沖塞。
[0009]—種大推力高速液壓缸的工作方法，其特征在于:
[0010]⑴系統開機前，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；
[0011]⑵高速缸有桿腔充入I?2MPa高純氮氣，使高速缸活塞桿完全縮回，同時氮氣將作為高速缸運動時的緩沖；
[0012]⑶蓄能器液體腔充入液壓油，此時液壓油無壓力；
[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氣直到目標蓄能壓力；
[0015](6)鎖緊器打開，蓄能器氣體腔高壓氮氣瞬時膨脹，推動蓄能器活塞桿運動將液壓油推至高速缸無桿腔，進入高速缸無桿腔的油液推動高速缸活塞桿運動并實現對外輸出；
[0016]⑵蓄能器活塞桿在浮動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，在高速缸有桿腔內氮氣的作用下減速直至停止，此時系統完成工作行程；
[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液壓油，系統回到步驟(5)結束時的工作狀態，等待下一個工作循環。
[0021]本發明的優點和積極效果是:
[0022]1、本液壓缸通過蓄能器內高壓氣體地瞬時高速膨脹，可實現高速缸活塞桿的高速大推力輸出，滿足各類試驗需求。
[0023]2、本液壓缸通過調節蓄能器內氣體的壓力，可方便地實現輸出力的調節。
[0024]3、本液壓缸采用活塞式蓄能器與高速缸串聯結構，系統結構緊湊，體積小。
[0025]4、本液壓缸蓄能器和高速缸之間無需外部管路連接，避免了高壓油液在管路、油口內的壓力損失，系統能量利用率大幅提尚。
[0026]5、本液壓缸蓄能器采用浮動式緩沖結構，降低了對系統加工精度要求，可以實現蓄能器活塞的緩沖。
[0027]6、本液壓缸高速缸缸筒內的氮氣隨著活塞桿的運動被逐步壓縮，在有效工作行程后，有桿腔內的N2可實現對活塞桿的緩沖減速，使系統工作更加平穩。
[0028]7、本液壓缸通過添加內置位移傳感器，可以實時監測系統的運動位置，并得到系統實時的運動速度、加速度等重要參數，提高設備的智能化水平。
[0029]8、本液壓缸在首次工作后，蓄能器氣體腔無需再次充氣，大大縮短系統的工作準備時間，系統可實現連續工作。
[0030]9、本發明通過將活塞式蓄能器和高速液壓缸直接串聯的方式，可以實現高速缸的大推力高速輸出，很好的實現預期功能，在極短的工作時間(〈0.1s)和較短的加速行程(〈
1.0m)內，將大質量物體(>1.0t)加速到30m/s以上的速度。
【附圖說明】
[0031 ]圖1為液壓缸在活塞桿收回狀態的結構示意圖；
[0032]圖2為液壓缸在活塞桿伸出狀態的結構示意圖；
[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。
【具體實施方式】
[0036]下面結合附圖并通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。
[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]為了便于說明本實施例以附圖1所示方向進行說明，左側為后部、右側為前部，具體結構為:
[0039]液壓缸主體為一橫向設置的密封腔體，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同軸密封滑動；
[0040]液壓缸主體內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安裝在液壓缸主體內；蓄能器活塞與高速缸活塞桿之間為蓄能器液體腔9，通過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緩沖塞，該浮動緩沖塞與蓄能器活塞桿之間制有彈性密封腔，可以實現蓄能器活塞的緩沖；
[0042]在增壓器腔內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安裝在增壓器腔內；
[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，該鎖緊器對稱安裝在限位桿兩側相對夾緊固定限位桿；
[0044]在液壓缸主體后端同軸安裝有一傳感器I，該傳感器的檢測端同軸插入限位桿后端的軸孔內，當限位桿隨蓄能器活塞桿前后移動時，傳感器可以同時檢測到運動位置。
[0045]該高速液壓缸的工作流程如下:
[0046]⑴系統開機前，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；
[0047]⑵高速缸缸筒充入I?2MPa高純氮氣，使高速缸活塞桿完全縮回，同時氮氣將作為高速缸運動時的緩沖；
[0048]⑶蓄能器液體腔充入液壓油，此時液壓油無壓力；
[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氣直到目標蓄能壓力；
[0051 ] (6)鎖緊器打開，蓄能器氣體腔高壓氮氣瞬時膨脹，推動蓄能器活塞桿運動將液壓油推至高速缸無桿腔，進入高速缸無桿腔的油液推動高速缸活塞桿運動并實現對外輸出；
[0052]⑵蓄能器活塞桿在浮動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，在高速缸缸筒內氮氣的作用下減速直至停止，此時系統的結構如附圖2所示，此時系統完成工作行程；
[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液壓油，系統回到步驟(5)結束時的工作狀態，等待下一個工作循環。
[0057]盡管為說明目的公開了本發明的實施例和附圖，但是本領域的技術人員可以理解:在不脫離本發明及所附權利要求的精神和范圍內，各種替換、變化和修改都是可能的，因此，本發明的范圍不局限于實施例和附圖所公開的內容。
【主權項】
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，在高速缸缸筒內同軸裝有高速缸活塞桿，該高速活塞桿在高速缸缸筒內同軸密封滑動； 液壓缸主體內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安裝在液壓缸主體內；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安裝在增壓器腔內。2.根據權利要求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.根據權利要求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，該傳感器的檢測端同軸插入限位桿后端的軸孔內。4.根據權利要求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系統開機前，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； ⑵高速缸有桿腔充入I?2MPa高純氮氣，使高速缸活塞桿完全縮回，同時氮氣將作為高速缸運動時的緩沖； (3)蓄能器液體腔充入液壓油，此時液壓油無壓力； 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氣直到目標蓄能壓力； (6)鎖緊器打開，蓄能器氣體腔高壓氮氣瞬時膨脹，推動蓄能器活塞桿運動將液壓油推至高速缸無桿腔，進入高速缸無桿腔的油液推動高速缸活塞桿運動并實現對外輸出； (7)蓄能器活塞桿在浮動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，在高速缸有桿腔內氮氣的作用下減速直至停止，此時系統完成工作行程； (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液壓油，系統回到步驟(5)結束時的工作狀態，等待下一個工作循環。
【文檔編號】F15B1/02GK106015130SQ201610527026
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年7月6日
【發明人】李曉龍, 王超光, 劉兵, 于安才, 張建
【申請人】天津優瑞納斯液壓機械有限公司