液压缸缓冲装置.pdf

公开的是一种置于挖掘机的液压缸中的液压缸缓冲装置，该液压缸缓冲装置阻止活塞与端凸缘碰撞并吸收碰撞产生的冲击。由于设置该缓冲装置，即使在外力施加在液压缸上，不会发生压力高于液压缸的设计强度的情况。在设在液压缸中的液压缸缓冲装置中，该液压缸包括构成液压油的收集室的管子，进行直线运动的杆，固定在杆上、并分隔了管子的收集室的活塞，和端凸缘，该液压缸缓冲装置包括装在杆上与活塞接近的缓冲套，如果在杆的直线运动中活塞接近杆侧端凸缘，在杆侧室中产生预定的缓冲压力，还包括设在缓冲套上的弹性体，阻止活塞与杆侧端凸缘碰撞并通过其弹性吸收冲击。

1.  一种放置在挖掘机的液压缸内的液压缸缓冲装置，该液压缸包括：构成液压油的收集室的管子；依靠液压油的流入和流出而在管子中进行直线运动的杆；固定在杆上的活塞，该活塞将管子的收集室分成杆侧室和底侧室；和放置在管子两端的端凸缘，该端凸缘具有的孔使得杆的插入和液压油的流出成为可能，该液压缸缓冲装置包括：
设置在杆上邻近活塞的缓冲套，如果在杆的直线运动中活塞接近杆侧端凸缘，当该缓冲套以预定的间隙插入杆侧端凸缘的孔时，在杆侧室中产生预定的缓冲压力；并且
设在缓冲套上的弹性体，阻止活塞与杆侧端凸缘碰撞并通过其弹性吸收冲击。

2.  如权利要求1所述的液压缸缓冲装置，其中缓冲套具有较小的长度以平稳地喷射出杆侧室内的液压油，从而防止杆侧室内的缓冲压力过分地升高。

3.  如权利要求1所述的液压缸缓冲装置，其中缓冲套具有较小的外径以平稳地喷射出杆侧室内的液压油，从而防止杆侧室内的缓冲压力过分地升高。

4.  如权利要求1至3中任何一项权利要求所述的液压缸缓冲装置，其中弹性体具有由横截面为圆形的橡胶材料制成的O形环形状。

5.  如权利要求4所述的液压缸缓冲装置，其中弹性体具有由横截面为多边形的橡胶材料制成的O形环形状。

6.  如权利要求1至4中任何一项权利要求所述的液压缸缓冲装置，其中弹性体具有由复合材料制成的环状，该复合材料由两片金属片与中间的弹性材料形成一个单一体构成。

液压缸缓冲装置
技术领域
本发明涉及一种液压缸缓冲装置，更特别的涉及一种液压缸缓冲装置，它装在挖掘机的液压缸内部，以防止活塞与端凸缘碰撞，所述挖掘机由用发动机做动力的液压驱动设备所驱动。
背景技术
通常，挖掘机是一种用于在工地挖掘地面或铲土和沙子的施工设备。如图1和图2所示，挖掘机1包括下部的履带式或轮式的移动结构10，通过摆动传动装置21在下部的移动结构10上摆动的上部的摆动结构20，和装在上部的摆动结构20上的作业装置30。
上部的摆动结构20装有一个液压驱动装置和一个驾驶座28。液压驱动装置用于驱动作业装置30并包括发动机22、泵23、液压箱24和控制阀25、散热器26和油冷却器27。作业装置30包括由致动器31驱动的悬臂32，由致动器33驱动的机械臂34，和由致动器35驱动的铲斗36。
现在参照图2对作业装置30的致动器31、33和35的驱动原理进行描述。
首先，一旦发动机22驱动泵23，液压箱24内部的液压油通过管道29a流出。流出的液压油运动到控制阀25，接着运动到在控制阀25控制下的作业装置30的致动器31、33和35以驱动悬臂32、机械臂34和铲斗36。
一旦悬臂32、机械臂34和铲斗36被驱动，液压油就在高温下从控制阀25流出，接着由油冷却器27冷却。由油冷却器27冷却的液压油通过管道29b流回液压箱24。
上述的致动器31、33和35装在一种类型的液压缸40内。图3给出了形成于液压缸40中的缓冲装置。图4中给出了在液压缸中压力通过液压缸缓冲装置在杆侧室(A)和底侧室(B)中行进的图。
如图3所示，构成致动器31、33和35的液压缸40，包括构成液压油的收集室的管子41，还包括一个杆42，当在管子41中依靠液压油的流进/流出而进行直线运动时，该杆42操作悬臂32、机械臂34或者铲斗36，另外还包括固定在杆42上的活塞43以及装在管子41的一端的端凸缘44。密封垫45固定在活塞43上用于将杆侧室A和底侧室B隔离开并阻塞液压油在两室之间的运动。
缓冲装置46设置在杆侧室A中以防止活塞43与端凸缘44相撞。为此，缓冲套46设置在活塞43的前面，在端凸缘44内形成孔47，这样缓冲套46以预先设定的间隙C插入其中。
因此，如果液压油从控制阀25流到底侧室B以驱动致动器31、33和35，活塞43通过在底侧室B形成的端部压力Pb移动至杆侧。如果缓冲套46插入端凸缘44的孔47，杆侧室A中的液压油保持现状，除了少量的液压油通过间隙C喷射到出口48。在这种情况下，相对高的压力在杆侧室A中出现。这种压力充当缓冲压力Pc阻碍活塞43的运动，这样就阻止了活塞43与端凸缘44的末端相撞。
对于一个实际的试验例子，当缓冲套46插入孔47时，杆侧室A中的压力相当于431kg/em²。液压缸40的一部分，如管子41和端凸缘44被设计成能够承受这样的压力。
然而，当致动器33的活塞43接近端凸缘44并且杆侧室A中的压力充当缓冲压力Pc阻碍活塞43的运动时，这时如果铲斗36的操作向“外”方向(见图1)，高压将出现在杆侧室A中。
缓冲压力Pc通常由间隙C决定，但通常情况下的最大压力由一个值所确定，该值通过把端部压力Pb变换为端部面积Ab和杆侧面积Ar之比Ab/Ar来获得。
然而，如果铲斗36向“外”方向操作移动石块，向内的方向就产生一个推斥力。这一推斥力相当于铲斗36向“内”方向挖掘力的一半，但相对来说是巨大的。该推斥力通过机械臂34高度的比率L2/L1而增强并传给杆42以增强杆侧室A中的压力。因此杆侧室A中的全部压力包括缓冲压力Pc和由杆42的力产生的杆压力Pa的总和，并且实际上达到了1000kg/cm²，该压力高于设计强度。如图4所示，发生在管子41和端凸缘44之间的膨胀归因于上述压力。密封垫45从具有增加的内部直径的管子41和活塞43之间的空间中分开而没有克服该压力。因为这一原因，问题出现，即液压缸40被破坏。
为解决这一问题，间隙C应给予较大的尺寸，这样就不会增大杆侧室A中的压力。然而，在这种情况下，对活塞43的缓冲功能不起作用。这会导致活塞43和端凸缘44之间的碰撞。这样的碰撞引起的冲击可能导致挖掘机的致动器地不便又可能导致各种零件的破坏。
发明内容
因此，本发明致力于液压缸缓冲装置，可充分的消除一个或多个由于相关技术的局限性和缺点而产生的问题。
本发明的目标是提供一种液压缸缓冲装置以防止活塞和端凸缘的碰撞并缓冲由于碰撞产生的冲击。
本发明的另一个目标是提供一种液压缸缓冲装置，其中即使外力通过杆施加在液压缸上时，在杆侧室或底侧室中也不会发生压力高于液压缸的设计强度的情况。
为了达到这些目标和优点并依照本发明的目的，如这里具体地和全面地描述，一种置于挖掘机的液压缸内的液压缸缓冲装置，该液压缸包括：构成液压油收集室的管子；依靠液压油的流入和流出在管子中进行直线运动的杆；固定在杆上的活塞，该活塞将管子的收集室分成杆侧室和底侧室；和在管子的两端放置端凸缘，该端凸缘具有的孔使得杆的插入和液压油的流出成为可能；该液压缸缓冲装置包括设在杆上以接近活塞的缓冲套，如果在杆的直线运动中活塞接近杆侧端凸缘，当其以预定的间隙插入杆侧端凸缘的孔时在杆侧室中产生预定的缓冲压力，该缓冲装置还包括设在缓冲套上的弹性体，阻止活塞与杆侧端凸缘碰撞并通过其弹性吸收冲击。
优选地，缓冲套有较小的长度以在杆侧室中平稳地喷射液压油，从而阻止杆侧室中缓冲压力的过度增加。
优选地，缓冲套有较小的外径以在杆侧室中平稳地喷射液压油，从而阻止杆侧室中缓冲压力的过度增加。
优选地，该弹性体具有由圆形横截面的橡胶材料制成的O形环状。
优选地，该弹性体具有由多边形横截面的橡胶材料制成的O形环状。
优选地，该弹性体具有由复合材料制成的环形，该复合材料由两片金属片与中间的弹性材料形成一个单一整体构成。
附图说明
本发明上述的方面和特征将通过参照附图的本发明特定的实施例的描述更清楚的体现，图中：
图1示出了一种普通的挖掘机；
图2示出了在普通的挖掘机中操作设备的驱动原理；
图3示出了一种液压缸缓冲装置的相关技术；
图4示出了设有相关技术的液压缸缓冲装置的液压缸中由于杆侧压力造成的液压缸的破坏状态；
图5至图7示出了装在杆侧室中的依照本发明的第一个实施例的液压缸缓冲装置的结构和操作；
图8示出了装在杆侧室中的依照本发明的第一个实施例的液压缸缓冲装置的缓冲套；
图9和图10示出了装在杆侧室中的依照本发明的第二个实施例的液压缸缓冲装置的结构和操作；并且
图11和图12说明了装在底侧室中的依照本发明的第二个实施例的液压缸缓冲装置的结构和操作。
具体实施方式
详细参考本发明的优选的实施例进行描述，其实例在附图中示出。在尽可能的情况下，图中相同的参考数字将被用于指示相同或相似的部分。
如图5至图12所示，本发明的液压缸缓冲装置装在挖掘机1的液压缸40中。液压缸40包括：构成液压油收集室的管子41，该管子在两端具有液压油的一个入口(没有给出)和出48及48’；一个杆42，当依靠液压油的流入和流出在管子41中进行直线运动时，杆42操作悬臂32、机械臂34或铲斗36；固定在杆42上的活塞43；分别设在管子41的两端的杆侧和端部端凸缘44和44’，每一端都有孔47和47’使得杆42的插入和液压油的流出成为可能；和密封垫45，将管子41的收集室分成杆侧室A和底侧室B。
依照本发明的第一个优选实施例的液压缸缓冲装置如图5至图7所示，它包括缓冲套46和弹性体49。缓冲套46设在杆42上与活塞43邻近，当杆42作直线运动时如果活塞43接近杆侧端凸缘44，当缓冲套46以预定的间隙C插入杆侧端凸缘44的孔47时，在杆侧室A中产生预定的缓冲压力。弹性体49设在缓冲套46上以阻止活塞与杆侧端凸缘44碰撞并通过其弹性吸收冲击。
如果上述缓冲套46以相关技术缓冲套相同的方式被插入杆侧端凸缘44的孔47中，上述的缓冲套46可被用于在杆侧室A中产生适当的缓冲压力。优选地，缓冲套46与图5至图7中所示的相关技术的缓冲套相比有较小的长度，或者与图8中所示的相关技术的缓冲套相比有较小的外径。
如果缓冲套46具有如上所述的较小的长度，缓冲套46进入杆侧端凸缘44的孔47的插入时间被延迟并且杆侧室A中的液压油通过较大的间隙C平稳地喷射。在这种情况下，杆侧室A中的缓冲压力不会过分地上升，因此可以避免由于杆侧室A中的全部压力而导致液压缸40的损坏，即使在活塞43与杆侧端凸缘44接近的状态下由于挖掘机1的操作而给出附加的杆压力也可避免这样的损坏。
除此之外，如果缓冲套46具有上述的较小的外径，当缓冲套46插入杆侧端凸缘44的孔47中时，缓冲套46和孔47之间的间隙C变得较大。在这种情况下，杆侧室A中的液压油通过该较大的间隙C平稳地喷射。因此，杆侧室A中的缓冲压力不会过分地上升，因此可以避免由于杆侧室A中的全部压力而导致液压缸40的损坏，即使在活塞43与杆侧端凸缘44接近的状态下由于挖掘机1的操作而给出附加的杆压力也可避免这样的损坏。
弹性体49设在缓冲套46上，如图7所示，通过插入活塞43与杆侧端凸缘44之间来阻止金属制成的活塞43与金属制成的杆侧端凸缘44碰撞，同时如果活塞43接近杆侧端凸缘44，则通过它的弹性来吸收冲击。
优选地，弹性体49由橡胶材料构成并具有横截面为圆形的O形环形状。然而弹性体不局限于圆形的横截面。例如，弹性体可以具有任意截面例如多边形截面的O形环形状。弹性体49硬度会适当的根据它的功能和耐久性进行选择。
如图9和图10所示，依照本发明的第二个实施例的该液压缸缓冲装置与第一个实施例的不同在于：杆侧缓冲套46具有复合材料加工的弹性体49’，弹性体49’由两片金属片49a’和中间的弹性材料49b’成为一体而形成，代替了橡胶材料制成的O形环弹性体49。因为依照第二个实施例的其它结构和液压缸缓冲装置的操作与第一种实施例相同，它的详细描述将省略。
如图10所示，弹性体49’通过插入活塞43与杆侧端凸缘44之间来阻止金属制成的活塞43与金属制成的杆侧端凸缘44碰撞，同时如果活塞43接近杆侧端凸缘44则通过中间弹性体49’的弹性来吸收冲击。
本发明的液压缸缓冲装置除了杆侧室A还可装在底侧室B中，如图11和图12所示。
换句话说，依照本发明的第二个实施例的液压缸缓冲装置1’包括缓冲套46’和弹性体50。缓冲套46’装在杆42上与活塞43接近，并且在杆42的直线运动过程中，如果活塞43接近端部凸缘44’时，当缓冲套46’以预定的间隙C’插入端部凸缘44’的孔47’时，在底侧室B中产生预定的缓冲压力。弹性体50设在缓冲套46’上以阻止活塞43与端部凸缘44’碰撞并通过它的弹性来吸收冲击。
上述的缓冲套46’具有的长度或外径比相关技术的小。在这种情况下，底侧室B中的液压油通过较大的间隙C’平稳地喷射。因此，底侧室B中的缓冲压力不会过分地上升，因此可以避免由于底侧室B中的全部压力而导致液压缸40的损坏，即使在活塞43与杆侧端凸缘44’接近的状态下由于挖掘机1的操作而给出附加的杆压力也可避免这样的损坏。
优选地，设在缓冲套46’上的弹性体50由橡胶材料构成并具有横截面为圆形的O形环形状。然而，弹性体50不局限于圆形的横截面。例如，弹性体50可以具有任意截面例如多边形截面的O形环形状。或者，该弹性体50可具有由复合材料制成的环形，该复合材料由两片金属片与中间的弹性材料形成一个单一整体而形成。
上述的弹性体50，如图12所示，通过插入活塞43与端部凸缘44’之间来阻止金属制成的活塞43与金属制成的端部凸缘44’碰撞，同时如果活塞43接近端部凸缘44’则通过它的弹性来吸收冲击。
如上所述，依照本发明的液压缸缓冲装置具有下面的优点。
因为弹性体插入活塞和端凸缘之间，可以阻止活塞与端凸缘的碰撞并通过其弹性吸收冲击。
此外，由于缓冲套具有较小的长度，缓冲套插入端凸缘的孔的插入时间被延迟，因此，端凸缘中的液压油能够通过较大的间隙平稳地喷射。因此，底侧室B中的缓冲压力不会过分地上升，所以可以避免由于杆侧或底侧室中的全部压力而导致液压缸的损坏，即使由于挖掘机的操作产生的附加的杆压力也可避免损坏。
前述的实施例和优点仅仅是示例性的并非解释为限制本发明，本示教可容易地应用于其它类型的设备。同样本发明的实施例的描述确定为说明性的，不限制权利要求的范围，许多备选方案、修正和变更对于本领域技术人员是显而易见的。