[发明专利]纳米磁流体间隙密封高速液压缸

说明书

本发明涉及纳米磁流体间隙密封高速液压缸，属于液压传动技术领域。本发明包括活塞杆，有杆腔缸盖，有杆腔油口，电磁铁，有杆腔缓冲腔，缸筒，有杆腔缓冲头，活塞，微磁阵列功能表面，无杆腔缓冲头，无杆腔缓冲腔，无杆腔油口，无感腔缸盖。本发明采用纳米磁流体为工作介质，分散稳定性、流动性好，具有较好的磁‑粘调控特性。设置了电磁铁调控缓冲腔纳米磁流体介质粘度，提高液压缸缓冲性能。活塞与缸筒采用间隙密封形式，活塞上设置的微磁阵列功能表面与纳米磁流体耦合形成润滑膜，提高了润滑和密封特性特性，有利于液压缸的高速性能。

技术领域

本发明涉及一种纳米磁流体间隙密封高速液压缸，属于液压传动技术领域。

背景技术

纳米磁流体是由小于10nm粒径的磁性颗粒均匀分散在基液中形成的一种同时具备磁性及流动性的智能流体，受到磁场作用其粘度会迅速（毫秒级）变大，这种变化是可控可逆的，称为磁流变效应。纳米磁流体比磁流变液（微米级粒径）和普通磁流体（1-100nm粒径）的性能更稳定，不易发生凝聚或沉淀，具有流动性、密封性、润滑性好等优点，满足液压传动特性要求。将纳米磁流体应用于液压传动介质，具备发展出更加高效、节能、智能的液压元件及系统的积极前景，更利于开发应用于特殊工作场合、极端工况的特种液压元件及系统。现有技术中，未见纳米磁流体液压元件的报道。因此，研发与磁流体液压介质相匹配、充分发挥磁流体液压介质性能优势的液压元件极为迫切和重要。

在液压系统中，液压缸是将液压能转变为机械能，做直线往复运动或摆动运动的液压执行元件。液压缸活塞和缸筒之间润滑与密封性能的好坏严重影响液压缸工作特性：（1）密封件配合不好或采用间隙密封形式，将导致液压缸两腔间的泄漏，造成容积损失，影响液压缸工作效率和定位精度。（2）若密封件配合过于紧密，将导致活塞运动时产生较大的摩擦力，易造成缸筒和密封件的摩擦磨损，造成很大的机械损失，影响液压缸工作效率和动态特性。（3）现有密封件在长时间使用中均存在不同程度的磨损、塑性变形，甚至疲劳断裂等，严重影响液压缸工作性能和使用寿命。（4）在液压缸启动时密封件与缸筒间缺乏润滑介质，易发生干摩擦，影响液压缸控制性能。（5）尤其对动态特性和定位精度要求较高的高速伺服液压缸，密封既要保证较少的泄漏，又要具有较低的摩擦阻力。液压缸行程至终端时会产生惯性冲击,导致冲击振动和噪声,严重影响使用寿命，针对上述问题现有技术采用缸内会缸外缓冲装置，但是现有缸内缓冲装置无法做到自适应智能调控，由于缓冲装置的节流设计，往往导致液压缸启动加速慢、能耗高。现有缸外缓冲装置或缓冲回路虽能根据液压缸不同工况进行调控从而取得较好的缓冲效果，但是装置结构复杂、缓冲回路占用空间大，且缓冲特性的调控响应速度慢。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对上述问题，提供一种以纳米磁流体为工作介质的纳米磁流体液压缸，解决液压缸高速运行难以同时满足密封性和润滑性的难题，解决现有活塞密封件存在磨损、疲劳的问题，提高液压缸的缓冲特性。

本发明的技术方案是：一种纳米磁流体间隙密封高速液压缸，包括活塞杆，有杆腔缸盖，有杆腔油口，电磁铁，有杆腔缓冲腔，缸筒，有杆腔缓冲头，活塞，微磁阵列功能表面，无杆腔缓冲头，无杆腔缓冲腔，无杆腔油口，无感腔缸盖。

有杆腔缸盖上设置有有杆腔油口和与有杆腔油口连通的有杆腔缓冲腔，有杆腔缓冲腔位于有杆腔缸盖中间。

活塞一端设置有有杆腔缓冲头、另一端设置有无杆腔缓冲头，活塞表面设置有微磁阵列功能表面。

无感腔缸盖上设置有无杆腔缓冲腔和无杆腔油口，无杆腔缓冲腔与无杆腔油口连通。

所述活塞位于缸筒内并与缸筒间隙配合，间隙尺寸为20-50微米。活塞杆一端插入所述缸筒内并与所述活塞连接、另一端位于缸筒外部。

所述有杆腔缸盖穿过所述活塞杆位于缸筒外部的一端后插入所述缸筒内，所述有杆腔缸盖与缸筒紧密配合。