[发明专利]一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于液压缸领域，具体地说，涉及一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸及其使用方法。

背景技术

双螺旋摆动液压缸具有大螺旋升角、由最紧凑的结构实现较高扭矩的输出、高承载能力、抗冲击、零泄漏、安装灵活等显著优点，故广泛应用于高空作业平台车工作框的摆动；矿山设备钻臂的摆动定位；农业设备、工业设备的轮胎或履带转向；清扫叉车等执行机构的摆动；垃圾车、垃圾桶的翻转等。特别适用于安装空间有限的结构，实现机构的摆动。双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸的基本原理是基于一个多级的螺旋传动，通过持续加载于活塞上的液压力，将直线运动传递给螺旋副，在螺旋副的啮合作用下转化为旋转运动。随着直线行程的增加，旋转运动的旋转角度也随之增加。液压力通过一个完全相同的力矩转换的过程，直接被转换成输出轴的扭矩。因此，在传动轴上所输出的力矩在摆动的两个方向上大小是一致的。但现有技术制造双螺旋摆动液压缸过程中面临的困难较多，由于其传动的精度要求高，所以无论在选材、结构设计、装配设计等方面稍有欠缺就将带来完全不一样的状态效果，真所谓失之毫厘，谬以千里；常规的双螺旋摆动液压缸存在结构复杂，体积庞大，使用寿命低，传动不稳定等等缺点，这也是双螺旋摆动液压缸发展至今仍然没有大量普及的原因之一，如何克服这些困难，发挥双螺旋摆动液压缸的优点，使其广泛应用于工业制造和生产，是提高生产力的重要一步。

中国专利申请号201410673194.1，公开日2015年4月1日的专利申请文件，公开了一种两级螺旋传动的摆动液压缸，所述液压缸主要包括具有圆柱形内表面的缸体、输出构件、活塞套筒、驱动套筒、止停构件、止停构件和缸体两端的两个端盖。所述驱动套筒的内壁的内螺纹和活塞套筒的外壁的外螺纹构成第一级螺旋传动，活塞套筒内壁的内螺纹和输出构件的轴的外壁的外螺纹构成第二级螺旋传动，并且两级螺旋传动的旋向相反。该发明的所述驱动套筒可以在两止停构件约束的空间内的一定范围内进行浮动，从而有效降低对缸体、驱动套筒、活塞套筒、输出构件的轴的同轴度的要求，降低加工成本。并且该驱动套筒可以进行拆卸，当螺旋传动部分或其他部件损坏时可对其进行更换。但该发明公开的技术方案结构复杂，体积较大，传动不稳定，不能进一步应用于传动精度要求高，安装空间狭小的环境。

发明内容

1、要解决的问题

针对现有摆动液压缸结构复杂，体积庞大，不能应用于传动精度要求高、安装和使用空间都很狭小的环境的问题，本发明提供一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸及其使用方法，其装置结构简单，体积小，传动精确；使用时利用较小的行程即可完成较大的摆角，适合应用于传动精度要求高、安装和使用空间都很狭小的环境。

2、技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种双螺纹活塞螺旋式摆动液压缸，包括输出螺纹轴、活塞、空心螺杆和油缸缸体，还包括螺母；所述的活塞与空心螺杆连接，活塞与空心螺杆设置在油缸缸体内；所述的油缸缸体左端设有端盖；所述的活塞中心部位设有通孔；所述的输出螺纹轴依次穿过油缸缸体左端的端盖、活塞内的通孔后伸入空心螺杆内；活塞与端盖之间形成进油油腔；所述的进油油腔上设有进油口；所述的输出螺纹轴与活塞组成第一级螺旋副；所述的螺母固定在油缸缸体内，螺母套接在空心螺杆上，螺母与空心螺杆组成第二级螺旋副；所述的第一级螺旋副和第二级螺旋副的旋向相反。

优选地，所述的油缸缸体远离左端端盖的一端设有缸底；所述的缸底包含一个内腔，该内腔与油缸缸体内部相通。

优选地，所述的输出螺纹轴和空心螺杆的材料为38CrMoAlA；所述的活塞和螺母的材料为ZCuSnl0Pbl。

优选地，所述的第一级螺旋副的导程为S₁，第二级螺旋副的导程为S₂，空心螺杆的行程为S₃+r，并且其中所述的

优选地，所述的第一级螺旋副为梯形螺纹，其牙形角为α，螺旋升角为γ，旋转摩擦因数为f，则其当量摩擦角所述的第二级螺旋副为梯形螺纹，其牙形角为α′，螺旋升角为γ′，旋转摩擦因数为f，则当量摩擦角

优选地，所述的第一级螺旋副和第二级螺旋副的牙形角均为30°；所述第一级螺旋副的螺纹头数为22，螺旋升角为49.41°；所述的第二级螺旋副的螺纹头数为35，螺旋升角为50.14°。

优选地，所述的油缸缸体的壁厚值为δ，内径为D，则

优选地，所述的活塞与空心螺杆之间通过螺纹连接，该螺纹为单线螺纹，牙形角为α″，螺纹中径为d₂，螺纹头数为N，螺距为P，则