[发明专利]增加液压缸空心活塞杆弯曲稳定性的充压结构及判别方法

说明书

一种增加液压缸空心活塞杆弯曲稳定性的充压结构及判别方法，主要包括油缸筒、空心活塞杆、活塞和导向套；将常规的两端焊接式杆头封闭的空心活塞杆容腔通过活塞安装端的活塞杆头上的通孔结构与油缸筒的无杆腔连通，形成充压活塞杆，增加液压缸空心活塞杆的受压抗弯曲稳定性。当空心活塞杆空腔为油路时，通过焊接活塞杆头通孔结构与油缸工作无杆腔连通实现与油缸工作最大工作压力同步充压，给出了为了提高抗弯曲稳定性空心活塞杆的充压结构型式，并给出了当内外径相同的空心杆充压与否的判别方法条件。当空心杆充压后，其材料的强度仍有一定富余条件下，充压将能有效提高细长活塞杆的抗弯曲稳定性。

技术领域

本发明涉及典型的使用了空心活塞杆的液压油缸，具体公开了一种增加液压缸空心活塞杆弯曲稳定性的充压结构及判别方法，对于细长油缸充压可以较大幅度提高其轴向承载抗弯曲稳定性的能力。

背景技术

液压油缸是工程液压机械中的执行元件，大长油缸的应用愈来愈广泛，油缸行程5—12米，全伸出总长度10—24米已很常见。大长油缸在满足使用伸缩行程、推力或拉力及连接铰点、结构、尺寸、性能等条件时，必须保证组成油缸的各零部件有足够的承载能力。由于该类油缸的细长结构，根据活塞杆的受力状态，校核其受压抗弯曲稳定性即成为关键。目前油缸的设计手册规范对活塞杆的强度计算中，通常以液压缸的活塞杆端部和缸筒后盖均为耳环铰接式安装方式作为基本情况来考虑；并令活塞杆全部伸出时，活塞杆端部与负载连接点与液压缸支撑点间距离为安装距L_B；活塞杆直径为d_外，当L_B≤10d_外，液压缸为短行程，主要需验算活塞杆压缩或拉伸强度，当L_B≥(10—15)d_外时，则需考虑活塞杆的弯曲稳定性。活塞杆体通常是细长杆体，并分别有实心杆体和空心杆体二种结构，其弯曲稳定性手册提供一般按“欧拉公式”进行计算活塞杆弯曲失稳临界负荷F_K，并取适当的安全系数η_K，校核确定油缸的允许的最大推力负荷P_max。现代油缸由于许多使用场合油缸活塞杆的实际长度与直径之比甚至可达几十倍上百倍，按欧拉公式计算往往不能满足弯曲稳定性的要求。一般采取的解决方案：1)此类活塞杆大多采用空心钢管，增大活塞杆直径，并选取适当壁厚增加活塞杆的横截面积即惯性矩J；2)设计更好的安装及导向结构提高导向的精度，降低安装及导向系数K值，是提高弯曲稳定性的有效手段，但在某些结构中是很难实现的；3)用直径更大包括油缸筒活塞杆的设计来满足弯曲稳定性的要求；4)降低使用要求限定系统最高使用压力，以降低活塞杆的工作负荷，如液压起重机伸缩油缸不允许带载伸缩等。

由于在截面面积相等的情况下，空心活塞杆的抗弯强度及稳定性皆高于实心活塞杆，然而对两根内外径相同的空心杆来说，其杆腔充压与否在承载能力上有何差别，本发明给出了充压好否的条件定量的判别方法及增加液压缸稳定性充压活塞杆的结构设计。

发明内容

本发明的目的是克服已有技术中的不足之处，提出增加液压缸空心活塞杆弯曲稳定性的充压结构，在空心杆内外径相同，截面积已定的条件下，通过设定的充压条件、方法及结构提高活塞杆抗弯曲稳定性。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种增加液压缸空心活塞杆弯曲稳定性的充压结构，包括油缸筒、空心活塞杆、活塞、导向套、活塞用密封及导向组件、活塞杆用密封及导向组件；所述空心活塞杆的活塞杆头固连运动活塞，活塞将油缸筒分隔成有杆腔和无杆腔；所述油缸筒设有进油口和回油口，压力油p_A和油缸筒无杆腔接通，回油p_B和有杆腔接通，其特征在于，将常规的两端焊接式杆头封闭的空心活塞杆容腔通过活塞安装端的活塞杆头上的通孔结构与油缸筒的无杆腔连通，形成充压活塞杆，增加液压缸空心活塞杆的受压抗弯曲稳定性。