[发明专利]一种压电堆致密封圈高频振动的低摩擦气缸

说明书

本发明提供了一种压电堆致密封圈高频振动的低摩擦气缸，包括第一压电堆和第二压电堆，所述第一压电堆安装在气缸体上靠近气缸前端密封圈的位置；所述第二压电堆安装在活塞上且位于活塞密封圈附近；通过对所述第一压电堆和第二压电堆施加电驱动信号，使得气缸处于高频振动状态。所述活塞包括第一活塞和第二活塞，所述第一活塞一侧安装在活塞杆上，另一侧安装第二活塞；所述第一活塞和第二活塞之间周向均布若干所述第二压电堆。本发明克服已有低摩擦气缸中存在加工精度高、加工难度大、结构复杂、油液污染、寿命短等不足，利用振动减摩效应，同时降低前端密封圈和活塞密封圈处的摩擦力，增强了减摩效果，使得气缸低速运动性能进一步提高。

技术领域

本发明涉及气缸技术领域，特别涉及一种压电堆致密封圈高频振动的低摩擦气缸。

背景技术

气动系统具有无污染、成本低、系统安全可靠等优点，在电子技术和计算机技术迅猛发展的推动下，气动技术得到越来越广泛的研究和应用。目前，随着气动技术的深入发展，要求气缸在“无泄漏”或“少泄漏”的前提下，尽量降低其摩擦力，使气缸反映灵敏，运动平稳，在低速运动时改善爬行现象，这是当前气动技术研究人员探究的方向之一。

为了提高气缸在低速时运动的平稳性及快速响应能力，首先考虑的就是如何减少气缸摩擦力。对一般气缸而言，其摩擦力主要存在于气缸活塞密封圈与缸筒内壁以及活塞杆与前端密封圈之间，对此，业界常用的减小气缸摩擦力的方法主要有以下几种：

1.改变密封方式，例如对密封圈进行涂层或者改变密封圈形状等；

2.改善润滑条件，如采用纳米颗粒润滑液或者采用间隙密封来代替传统的弹性体密封等；

3.改变摩擦状态，采用气—液阻尼缸或者对气缸进行颤振补偿等。但上述减摩方法存在着加工精度高、加工难度大、结构复杂、引入油液污染、可靠性低、噪声大、寿命短等缺点。

近年来，比较有代表性的气缸减摩方法有以下两种：中国专利提出了一种气浮式无摩擦气缸，该专利依靠气浮原理实现了活塞及活塞杆在缸筒中几乎无摩擦的往复运动。然而这种气缸为了确保良好的气浮效果，在加工过程中，活塞与缸筒内壁之间的间距只有几十微米，活塞结构复杂，这对该气缸各部件的加工精度提出了很高要求。另一种方法是利用振动减摩的原理来减小气缸摩擦力，如中国专利提出在气缸前端薄壁部分上下两侧放置压电叠堆，利用逆压电效应使得前端薄壁部分发生高频径向振动来减小摩擦力。但该专利只在活塞杆密封处实现振动减摩，忽略了活塞密封圈处的减摩。

发明内容

针对上述技术中存在的不足，为了提高气缸低速运动性能，同时进一步增强减摩效果，本发明提供了一种压电堆致密封圈高频振动的低摩擦气缸，其通过以下技术手段实现上述技术目的的：

一种压电堆致密封圈高频振动的低摩擦气缸，包括第一压电堆和第二压电堆，所述第一压电堆安装在气缸体上，且所述第一压电堆靠近气缸的前端密封圈位置；所述第二压电堆安装在活塞上，且所述第二压电堆位于活塞密封圈附近；通过对所述第一压电堆和第二压电堆施加电驱动信号，使得气缸处于高频振动状态。

进一步，所述活塞包括第一活塞和第二活塞，所述第一活塞一侧安装在活塞杆上，所述第一活塞另一侧安装第二活塞；所述第一活塞和第二活塞之间周向均布若干所述第二压电堆。

进一步，所述气缸体上设有压电槽，所述压电槽呈环状，所述第一压电堆位于所述压电槽内。

进一步，与第一压电堆接触的压电槽端面上轴向设有细缝，且所述细缝靠近气缸前端密封圈；所述细缝沿所述压电槽周向均布。

进一步，所述细缝的数量与第一压电堆数量相同，且每个所述第一压电堆分布于相邻细缝之间。

进一步，所述前端密封圈圈位于气缸体上的密封槽内，所述密封槽为V形槽或半圆槽或梯形槽，使得气缸体的前端更易于振动。