[发明专利]自锁流体驱动缸

说明书

本发明属机械类。

在《液压缸机械锁定问题的研究》一文中，介绍了液压缸机械自锁的各种实现方式。目前，流体驱动缸的活塞杆在任意位置上的机械锁定结构，主要有套筒式锁紧，刹车片式锁紧，内涨式锁紧等方式。其原理都是在流体驱动缸的活塞或活塞杆上施加抱紧力，使其与缸体间产生摩擦力，达到锁定的。其主要缺点：一是抱紧力有限，当载荷超过摩擦力时，将锁不住，自锁不可靠，二是制造精度要求高，生产工艺复杂。与本发明最接近的一种是带有附加电动机驱动自锁丝杠的流体驱动缸，其缺点是结构和工艺复杂，制造成本高。

本发明的目的是提供一种结构简单，自锁稳定可靠的流体驱动缸的设计方案。

本发明的优点是：1、结构简单生产成本低；2、锁定可靠、稳定。

本发明设计方案的原理结构在图1中示出，它有缸体(1)，活塞(3)，活塞杆(4)，还有一个包括丝杠(2)和阻旋块(5)的丝杠组件。其中，丝杠(2)的一端固定连接在缸体(1)后腔上，丝杠(2)与活塞(3)内孔壁上的螺纹构成缧旋副(7)，丝杠(2)的另一端装有一个阻旋块(5)，阻旋块(5)伸出部与活塞杆(4)内壁开设的阻旋槽(6)滑配合，活塞杆(4)大直径端嵌入在活塞(3)内，活塞杆(4)大直径端上侧端面与活塞(3)的轴向接触面构成上滑动摩擦副(8)，下侧环行端面与活塞(3)的轴向接触面构成下滑动摩擦副(9)。活塞(3)可相对活塞杆(4)作旋转运动。活塞(3)上装有活塞密封圈(10)，活塞杆(4)上装有活塞杆密封圈(11)，缸体(1)上装有缸体密封圈(12)。阻旋块(5)和阻旋槽(6)的作用是使活塞杆(4)不能绕丝杠(2)转动，只能沿丝杠(2)中心轴线作直线运动。活塞(3)与丝杠(2)之间的螺旋副(7)为非自锁螺旋副。非自锁螺旋副可以为一般滑动丝杠与滑动螺母构成的滑动螺旋副，也可以为滚珠丝杠与滚珠螺母构成的滚动螺旋副。

附图说明：图1，自锁流体驱动缸结构示意图。图中：

    1-缸体                            10-活塞密封圈

    2-丝杠                            11-活塞杆密封圈

    3-活塞                            12-缸体密封圈

    4-塞杆                            F-负载力

    5-阻旋块                          A-A腔

    6-阻旋槽                          B-B腔

    7-螺旋副                          p_A-A腔流体压力

    8-上滑动摩擦副                    p_B-B腔流体压力

    9-下滑动摩擦副

结合图1，将本发明的工作过程说明如下：

欲将活塞杆上锁定，只需使流体驱动缸的A腔，B腔内流体压力p_A、p_B都减为零，作用在活塞杆(4)上的负载力F通过活塞(3)传递到丝杠(2)上，螺旋副(7)上产生旋转力矩M，使活塞(3)具有旋转趋势。同时，在上滑动摩擦副(8)或下滑动摩擦副(9)上产生阻旋力矩M_f。设计使活塞杆行程内，总是M≯M_f，则活塞杆(4)无论在任意位置都不能旋转和移动，实现稳定可靠自锁。

开锁时，根据负载作用方向及开锁时要求活塞杆(4)运动的方向，可分为四种工况：

1、负载力F为压缩载荷，要求开锁使活塞杆(4)伸出时，需将压力流体注入A腔，活塞(3)及活塞杆(4)在A腔侧同时受流体压力p_A作用，上滑动摩擦副(8)上活塞(3)和活塞杆(4)之间的正压力减小，其阻力矩M_f减小，同时，在螺旋副(7)上产生的驱使活塞(3)往B腔运动的旋转力矩M增大。当p_A增大到一定值时，M＞M_f，活塞(3)相对丝杠(2)和活塞杆(4)旋转，带动活塞杆(4)伸出。