[发明专利]一种变形活塞间隙密封式液压缸

说明书

技术领域

本发明属于液压缸技术领域。尤其涉及一种变形活塞间隙密封式液压缸。

背景技术

液压缸尤其是伺服液压缸要求摩擦力低、无爬行、频率响应高、寿命长、可靠性高，以 满足液压伺服系统的静、动态性能要求。所以，活塞与缸体之间的密封形式和材料选用，以 及导向套设计与密封材料的选用都十分重要。

目前应用较为成功的是采用方形或矩形截面的非金属材料环与O形橡胶圈组成一体的橡 塑复合密封圈，它具有良好的耐磨性、耐油性和耐热性，且摩擦系数小。但其装配工艺复杂、 密封圈两侧各装有一个支承环，增加了摩擦力，影响液压缸动态特性。

目前，在一些液压伺服系统中，要求低摩擦力、快速响应的液压缸及液压元件均希望取 消密封圈而采用间隙密封形式。间隙密封在间隙中有一层薄的油膜，对运动副起到润滑作用， 有利于降低摩擦力，提高动态性能。而控制其密封间隙量非常重要，若间隙过大，泄漏增大； 间隙过小，容易磨损缸筒内表面。液压缸在工作中，由于间隙一定，泄漏量随压差升高而增 大。因此，不易控制间隙和泄漏量。

发明内容

本发明旨在克服上述技术缺陷，目的是提供一种结构简单、拆装维修方便、寿命长、摩 擦力小、频率响应高、可靠性高、预防外泄漏的变形活塞间隙密封式液压缸。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该液压缸包括缸体、活塞、活塞杆、导 向套和端盖，其特征在于在活塞的外圆对称地均匀开有3～5条平衡槽，在安装活塞的活塞杆 处设有第一密封槽，活塞两侧的端面均设有与活塞外径相同的环状凸台。

在导向套的外圆处设有第二密封槽，在导向套的内圆处和外圆处分别设有第一泄油槽和 第二泄油槽，第一泄油槽经过第二泄油通道和第二泄油槽相通，第二泄油槽与设置在缸体上 的第一泄油通道相通，导向套内侧端面上靠近内圆处设有环形槽；导向套外侧装有端盖；缸 体上的无杆腔和有杆腔分别开有进出油口。其中：

环状凸台的断面为直角梯形，直角梯形的夹角为α＝25～35°，直角梯形的高度为 L＝6～12mm，直角梯形的上底边长为N＝1～1.5mm；环状凸台与活塞为一整体；

导向套的材质为铜材；导向套内侧端面的环形槽深度为L′＝6～12mm，环形槽的槽底宽 为K′＝6～10mm，环形槽的断面为直角梯形，直角梯形的夹角为α‘＝25～35°；环形槽在端 面处的内圆半径与导向套的内圆半径之差为ΔR′＝1～1.5mm；

平衡槽的槽宽0.5～0.8mm，槽深0.6～1.0mm，每条平衡槽间的距离为5～8mm；

活塞材质为铸钢，活塞外圆表面镀铬，镀层厚度为0.01～0.02mm；活塞两侧分别装有第 二挡圈和第一挡圈，通过弹簧垫圈和螺母固定在活塞杆上；活塞与缸体的配合间隙为 δ＝15～35μm；

第一密封槽和第二密封槽均采用O形密封圈。

由于采用上述技术方案，本发明：

1、采用铸钢为材料制造的活塞，具有一定的弹性变形；活塞两侧端面加工为环状凸台， 其断面为梯形，随油压升高，环状凸台向外扩展，活塞与缸体间隙变小，可有效地防止了因 活塞两测压差增大而增大的泄漏量，通过活塞变形减小其间隙，从而有效降低泄漏量。

2、在活塞上加工有3～5条平衡槽，液压油流到槽内，使槽内一周的油液压力均匀，使活 塞与缸体能有效地同心，从流体力学流量公式得知：环形间隙的泄漏量与间隙3次方成正比， 从而减小了因偏心而增加的泄漏量；同时由于平衡槽的作用，在间隙中形成的油膜能有效地 降低摩擦阻力，使摩擦力小；同时可缩短响应时间，提高频率响应。

3、导向套采用铜材料制造，内侧靠近活塞杆处加工成断面为直角梯形的环形槽，环形槽 与导向套内壁间形成的环状凸台靠近活塞杆，当液压油压力升高时，环状凸台在液压油压力 作用下向活塞杆方向扩展，导向套与活塞杆之间的间隙减小，达到减小泄漏量的目的。

4、密封形式采用间隙密封，结构简单，拆装维修方便；活塞外圆表面镀铬，镀层厚度为 0.01～0.02mm，具有耐磨性，同时由于相对运动摩擦副均有油膜润滑，不易磨损，使活塞寿命 长，可靠性高。

5、在导向套上加工有第一泄漏槽，通过第二泄油通道将泄漏的油液引到缸体的第一泄油 通道，然后引到油箱，减小外泄漏而造成环境污染，同时还可将泄漏油再利用。