基于内置活塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置

　　内置活塞杆式液压缸也称无杆式液压缸,具有刚性好、结构紧凑的优点。常用的内置齿条式活塞杆液压缸如图1,齿轮齿条加工复杂,且该结构液压缸仅适用于单一用途,不能适应不同使用条件和性能的需求。

　　作者创新设计了内置中孔活塞杆式液压缸与杠杆机构的液压-机械复合夹紧装置,结构简单,加工工艺性好,可满足自动化设备模块化、可重用性、兼容性和多种需求的特点,可以较小技术复杂性实现较大的复合传动装置功能多样化。

　　1　基于内置活塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置

　　在图1结构基础上,保留活塞和缸体结构,将齿条活塞杆改变成矩形杆,在矩形活塞杆上加工一个径向矩形孔,一只滚轮以适当的间隙配合置于径向孔中,以该内置中孔活塞杆组成的液压缸为基本结构与杠杆机构机配合便可构成图2的基于内置中孔活塞杆式液压缸与杠杆机构的夹紧装置。

　　在图2的夹紧装置中,滚轮的垂直方向运动可增加一个自由度,这种径向孔内用滚轮代替以往的过渡滑块的结构,可以将滑动摩擦改为滚动摩擦,大大减小了摩擦力。在滚轮的中心点处配合各种机构,便可得到所需的各种夹紧装置。在图2结构中,当活塞在油液压力的作用下带动中孔活塞杆水平右移,点A将绕点B转动,则滚轮的垂直方向运动增加一个自由度,补偿点A垂直方向的位移。改变杠杆力臂时便可得到不同的输出力,该装置的输出力为:

式中:L1、L2为杠杆力臂,如图2所示。

　　如果将图2装置中的直杠杆改为有一定角度杠杆,则可以在液压缸固定的情况下,通过杠杆角度的改变而得到各不同方向的输出力。图3为基于中孔活塞杆与曲杠杆机构的夹紧装置。

　　2　结论

　　以内置中孔活塞杆式液压缸为基本结构,配合杠杆机构可得到不同用途、不同使用条件、不同性能的夹紧装置,同时还可以进行更多的设计和扩展,以适应各种不同自动化设备需求,其特点是:

　　(1)所设计的液压缸结构摩擦力小,配合增力机构后具有较大的力放大系数,可用较低的液压输入压力得到较大的输出力,从而达到降低功率消耗、降低设备成本的目的。

　　(2)在不改变液压缸安装位置的前提下,改变杠杆机构可以得到任意方向的输出力。

　　(3)内置中孔活塞杆式液压缸配合各种杠杆机构得到可重构液压-机械复合夹紧装置,可实现以低重组成本和低开发周期得到具有高性能、高灵活的可重构产品,以满足市场对产品需求的变化越来越快、产品性能要求越来越高的特点。

　　参考文献:

　　【1】王维,钟康民.基于无杆活塞缸的双向对中夹紧装置[J].机械制造, 2007(9): 73-74.