一種可以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的雙出桿復(fù)合液壓缸

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(1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院, 江蘇 徐州　221008； 2.江蘇徐州金楓液壓技術(shù)開發(fā)有限公司, 江蘇 徐州　221004)

引言

在液壓傳動(dòng)的機(jī)械中，有些工作部份的運(yùn)動(dòng)需要按嚴(yán)格的順序依次動(dòng)作。例如液壓傳動(dòng)的機(jī)床常要求先夾緊工件，然后使工作臺(tái)移動(dòng)以進(jìn)行切削加工，這就要求驅(qū)動(dòng)工作臺(tái)的液壓缸能按先后順序要求來動(dòng)作。這樣在設(shè)計(jì)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)時(shí)常采用順序動(dòng)作回路來實(shí)現(xiàn)。

實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的液壓回路按照控制方式不同，可以分為行程控制和壓力控制兩種。

1　行程控制順序動(dòng)作回路

圖1為行程閥控制的動(dòng)作回路，在圖示狀態(tài)下，1、2兩液壓缸活塞均在左端。當(dāng)推動(dòng)手柄，使閥3左位工作，缸1的活塞右行，完成動(dòng)作①;當(dāng)缸1的活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后擋塊壓下行程閥4,缸2右行，完成動(dòng)作②;手動(dòng)換向閥C復(fù)位后，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作③; 隨著擋塊的后移，閥4復(fù)位，缸2活塞退回，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作④。

1.液壓缸1　2.液壓缸2　3.二位四通手動(dòng)換向閥4.二位四通機(jī)動(dòng)換向閥圖1　行程閥控制的順序動(dòng)作回路

圖2為行程開關(guān)控制的動(dòng)作回路。在圖示狀態(tài)下，1、2兩液壓缸活塞均在左端。電磁閥1YA通電時(shí)使閥左位工作，缸1的活塞右行，完成動(dòng)作①;當(dāng)缸1的活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后觸動(dòng)行程開關(guān)2S，使電磁閥2YA通電換到左位，缸2的活塞右行，完成動(dòng)作②;當(dāng)缸2的活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后觸動(dòng)行程開關(guān)4S，電磁閥1YA斷電復(fù)位，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作③;液壓缸1的活塞運(yùn)動(dòng)到終點(diǎn)后觸動(dòng)行程開關(guān)1S，電磁閥2YA斷電復(fù)位，缸2的活塞退回實(shí)現(xiàn)動(dòng)作④。

1.液壓缸1　2.液壓缸2　3.二位四通電磁換向閥4.二位四通電磁換向閥圖2　行程開關(guān)控制的順序動(dòng)作回路

2　壓力控制順序動(dòng)作回路

圖3為順序閥控制的動(dòng)作回路。當(dāng)換向閥左位接入回路且順序閥4的調(diào)定壓力大于液壓缸活塞伸出最大的左腔，缸1的右腔經(jīng)順序閥3的單向閥回油，實(shí)工作壓力時(shí)，順序閥4關(guān)閉，壓力油進(jìn)入液壓缸1現(xiàn)動(dòng)作①;當(dāng)缸1的伸出行程結(jié)束到達(dá)終點(diǎn)后，壓力升高，壓力油打開順序閥4進(jìn)入液壓缸2的左腔，缸2的右腔回油，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作②;同樣道理， 當(dāng)換向閥右位接入回路且順序閥3的調(diào)定壓力大于液壓缸活塞縮回最大供油壓力時(shí)，順序閥3關(guān)閉，壓力油進(jìn)入缸2的右腔，缸2的左腔經(jīng)順序閥2的單向閥回油，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作③;當(dāng)液壓缸2的縮回行程結(jié)束到達(dá)終點(diǎn)后，壓力升高，壓力油打開順序閥3進(jìn)入缸1的右腔，缸1的左腔回油，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作④。

1.液壓缸1　2.液壓缸2　3.單向順序閥　4.單向順序閥圖3　順序閥控制的順序動(dòng)作回路

圖4為壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路。其工作過程如下:當(dāng)電磁鐵1YA通電時(shí)，換向閥5左位接人油路，壓力油進(jìn)入液壓缸的1左腔，缸1的右腔回油，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作①;當(dāng)液壓缸1的伸出行程結(jié)束到達(dá)終點(diǎn)后，壓力升高，繼電器3發(fā)出電信號，使電磁鐵3YA通電，壓力油進(jìn)入液壓缸2的左腔，缸2的右腔回油，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作②;同樣道理，當(dāng)3YA斷電、 4YA通電時(shí)，換向閥6右位接入油路，壓力油進(jìn)入液壓缸2右腔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作③;當(dāng)缸2的縮回行程結(jié)束到達(dá)終點(diǎn)后，壓力升高，繼電器4發(fā)出電信號，使電磁鐵2YA通電，壓力油進(jìn)入液壓缸1的右腔，實(shí)現(xiàn)動(dòng)作④。

1.液壓缸1　2.液壓缸2　3.壓力繼電器　4.壓力繼電器5.三位四通電磁換向閥　6.三位四通電磁換向閥圖4　壓力繼電器控制的順序動(dòng)作回路

從以上順利控制的原理可看出，利用液壓回路控制液壓缸的順序動(dòng)作，回路復(fù)雜，應(yīng)用的元件多，管路多，接頭多，極會(huì)造成控制的不可靠，空間的占用，泄漏的增加。

為減少利用液壓回路來控制液壓缸順利動(dòng)作的弊端，同時(shí)精減結(jié)構(gòu)，提高可靠性，本文從執(zhí)行元件液壓缸本身結(jié)構(gòu)角度出發(fā)，設(shè)計(jì)并研制了一種可以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的雙出桿復(fù)合液壓缸，來實(shí)現(xiàn)上述順序動(dòng)作的要求。

3　一種可以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的雙出桿復(fù)合液壓缸

3.1　雙出桿復(fù)合液壓缸結(jié)構(gòu)說明

復(fù)合液壓缸是由采用特殊結(jié)構(gòu)的兩腔油路和4個(gè)順序閥組合來實(shí)現(xiàn)兩個(gè)活塞桿動(dòng)作先后順序的。具體為一件外缸體、兩件內(nèi)缸體，和通過一件活動(dòng)缸底及兩端端蓋組成的雙出桿復(fù)合液壓缸結(jié)構(gòu)。其中，一腔進(jìn)油推動(dòng)一端活塞桿1伸出，此端伸出到底后，打開順序閥，另一端活塞桿2伸出；另一腔進(jìn)油；油液經(jīng)過特殊結(jié)構(gòu)的油路，推動(dòng)活塞桿2縮回，縮回到底后，打開順序閥，另一端活塞桿1縮回。

3.2　雙出桿復(fù)合液壓缸結(jié)構(gòu)圖形

圖5為這種可以實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的雙出桿復(fù)合液壓缸的示意圖：

1.外缸體　2.上內(nèi)缸體　2.1.上活塞桿　2.2.上端蓋　3.下內(nèi)缸體3.1.下活塞桿　3.2.下端蓋　4.油路A　5.油路B　5.1.油路口C5.2.油路口D　6.油腔E　7.沉頭螺釘　8.密封配置　9.缸底a.順序閥I　b.順序閥II圖5　雙出桿復(fù)合液壓缸

如圖5所示，這一能實(shí)現(xiàn)順序動(dòng)作的雙出桿復(fù)合液壓缸包括一件外缸體1、在外缸體1內(nèi)的上部固定一上內(nèi)缸體2，在外缸體1內(nèi)的下部固定一下內(nèi)缸體3，在上內(nèi)缸體2和下內(nèi)缸體3之間設(shè)有缸底9，缸底9固定在外缸體1內(nèi)，在缸底9上開設(shè)能連通上內(nèi)缸體進(jìn)油腔和下內(nèi)缸體進(jìn)油腔的順序閥Ⅱ，所述的順序閥Ⅱ設(shè)有兩個(gè)，沿液壓缸中心軸線對稱布置。在下內(nèi)缸體3中安裝與之配合的下活塞桿3.1，在下內(nèi)缸體3和外缸體1的下端安裝有下端蓋3.2，下內(nèi)端蓋3.2和下活塞桿3.1之間裝有密封配置8；在上內(nèi)缸體2中安裝與之配合的上活塞桿2.1，在上內(nèi)缸體2和外缸體1的上端安裝有上端蓋2.2，上端蓋2.2和上活塞桿2.1之間裝有密封配置8，上端蓋2.2和下端蓋3.2由沉頭螺釘7固定在外缸體1上。在上活塞桿2.1內(nèi)開設(shè)連通外部與上內(nèi)缸體進(jìn)油腔的油路A4和連通外部與上內(nèi)缸體回油腔的油路B5， 油路B5和上內(nèi)缸體回油腔之間設(shè)有油路口C5.1和油路口D5.2。在上內(nèi)缸體2、下內(nèi)缸體3和外缸體1之間開有連通上內(nèi)缸體回油腔和下內(nèi)缸體回油腔的油腔E6，在上活塞缸2.1處于完全伸出狀態(tài)時(shí)，油路口C5.1可連通油路B和油腔E，在上內(nèi)缸體回油腔上部與油腔E6之間設(shè)有順序閥Ⅰ，順序閥Ⅰ設(shè)有兩個(gè)，沿液壓缸中心軸線對稱布置。

3.3　工作原理

油路A4進(jìn)油，油液作用于上活塞桿2.1下端面，上內(nèi)缸體2回油腔油液通過油路B5回油，上活塞桿2.1伸出，此端伸出到底后，順序閥Ⅱ打開，油液作用于下活塞桿3.1上端面，下內(nèi)缸體3回油腔油液通過油腔E6、有路口C5.1、油路B5回油，下活塞桿伸出。

油路B5進(jìn)油(此時(shí)上、下活塞桿全伸狀態(tài))，油液經(jīng)過油路口C5.1和油腔E6作用于下活塞桿3下端面，下內(nèi)缸體3進(jìn)油腔油液通過順序閥Ⅱ和油路A4回油，下活塞桿3.1縮回，縮回到底后，順序閥Ⅰ打開，油液作用于上活塞桿2.1上端面，上內(nèi)缸體2進(jìn)油腔油液經(jīng)油路A4回油，上活塞桿2.1縮回。

順序閥3和順序閥4的作用是油液回油和活塞桿穩(wěn)定。

4　結(jié)論

這種結(jié)構(gòu)簡單實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)液壓缸的組合；規(guī)定了復(fù)合缸兩活塞桿的動(dòng)作順序，防止了順序錯(cuò)亂，并使得活塞桿在兩端部都能保持穩(wěn)定；同時(shí)液壓缸兩腔油路設(shè)計(jì)緊湊，使液壓缸的動(dòng)作可靠性得到了保證。這種雙出桿復(fù)合液壓缸可以在有動(dòng)作先后順序要求的工作裝置上使用。

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