一种新型自导向液压缸的设计

　　0 引言

　　在各种液压设备中,液压缸是重要的执行元件,其功能是将液体的压力能转换成机械功,用来驱动工作机构作直线或者摆动运动。液压缸一般由缸筒、活塞、活塞杆、端盖和密封件等主要部件组成。大多数工况下,活塞杆承载是偏心的负荷,不可避免地在往复运动中会导致活塞在液压缸内转动。针对一些需要导向的特殊使用工况,产生了导向液压缸,市场上现有的导向液压缸具有以下几个特点: 1)现有液压缸几乎都是外置导向器导向,使液压缸的外部结构变大,在一些外部空间受限的工况下,液压缸的使用受到很大的限制。2)液压缸外置导向机构的关键部件是导向杆,如果要提高导向的精度就需要提高导向杆的刚度,在使用同一材质的情况下就不可避免地需要加大导向杆的尺寸,所以导向的精度和导向杆尺寸不能兼顾。

　　本文介绍一种新颖的缸内导向抗扭液压缸。与市场上现有的外部导向液压缸相比有以下几个特点:1)导向的功能在液压缸内部实现,摒弃外导向机构,充分利用了缸体内部空间,缩小了液压缸的整体尺寸; 2)内部导向采用键配合导向,此种配合形式能够达到较高的精度,比现有的外部导向精度能够有较大的提升,同时键配合也能够抵抗较大的扭矩。

　　1 液压缸的结构和工作原理

　　液压缸的结构如图1所示,该液压缸的工作介质一般采用液体,也可以是气体。压力液体从进油口进入,克服负载对活塞作功,活塞和异型导向键连接在一起,异型键受限在缸内壁的键槽内滑动,引导活塞和活塞杆运动,活塞压迫液体从出油口排出,反向运动亦然。

　　2 密封结构

　　对于内导向的抗扭转液压缸,由于在液压缸内壁设计了导向槽,破坏了内壁的完整性,所以此处的密封是控制内泄的关键。密封结构如图2所示,粗实线部分为密封面,整个密封面在图2上对应由1、2、33个部分共同组成。

　　图2中所示1为活塞上的O型圈密封,此处为动密封,但是此处液压缸内壁仍然是一个完整的弧面,所以此处采用传统的O型圈密封就能够保证此处的密封不会泄漏。图2中所示2处为异型导向键与活塞连接处的静态密封,键面成圆弧形,与活塞的外壁结构相配合,从形状结构上增大了两个密封面之间的接触面积,并且异型导向键的设计加长了静密封面的长度,增强了密封能力。最有可能出现内泄在图2中所示3处, 3处是导向键与滑槽之间的动密封,此处破坏了活塞内壁的完整性,所以此处采用O型密封圈和间隙密封两种密封形式相结合。在键的顶部开密封槽安装密封圈,在键两侧运动件配合面上采用间隙密封,键两侧面上制造出几条微小间隙,靠相对运动件配合面之间的微小间隙来防止泄露,实现可靠密封。在间隙密封的对偶件上通常开几条等距的均压槽,可以减小液压卡紧,增大密封能力,还可以藏污纳垢,以免划伤滑动表面,均压槽宽度为0.3~0.5mm,深为0.5~1mm。