新型螺旋自锁紧液压缸设计.pdf

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1、2014年9月机械设计与制造工程Sep．2014第43卷第9期MachineDesignandManufaeturingEngineeringVo1．43No．9DOI：10．3969／j．issn．2095—509X．2014．09．018新型螺旋自锁紧液压缸设计赵红(山东轻工职业学院机电工程系，山东淄博255300)摘要：从液压缸定位的机械式锁紧发展趋势出发，基于液压缸锁紧技术的现状，将螺纹自锁的功能巧妙地设计到液压缸的活塞杆上，在原有液压缸上设计一对可以自锁的螺纹副，利用螺纹的自锁功能，实现液压缸带负荷的精确可靠定位。该设计在拥有

2、现有的机械式锁紧优势的同时，结构更加简洁，几乎不改变原有液压缸的结构和体积，加工、制造、装配容易，成本低，效率更高，适合泛雉产。关键词：机械式液压缸；螺纹自锁紧；精确定位中图分类号：TB472文献标识码：B文章编号：2095—509X(2014)09—0076一O31研究背景及意义外加载荷的消失而消失；锁紧力在承受大载荷的同液压缸作为一种液压执行器，需要它在运动及时，可以可靠夹紧并能在任意位置精确定位；液压停止工作时都能承受大载荷，而且要求它具有精确缸筒内壁或活塞杆外圆不存在额外的摩擦损耗；液的定位功能，即无“软腿”现象发生。压缸结构简

3、单而且紧凑，加工制造容易、成本低；可a．实现液压缸锁紧定位功能的两种方法。以在多种环境甚至恶劣环境下可靠工作；使用寿命第一种是运用方向控制阀组成液压锁紧回路，长。实现锁紧、定位功能。常用的方向控制阀有三位换该机械锁紧设计，结构更加简洁，几乎不改变向阀(0型或M型中位)、单向阀(包括液控单向原有液压缸的结构和体积，构件的加工、制造、装配阀)及液控单向阀组合成的双向液压锁等⋯。容易，成本更低，效率更高，是一项值得广泛推广的第二种是采用机械锁紧方式完成定位与锁紧。设计创新作品。常用的有套简装置、刹片装置、钢球摩擦装置、卡环装置、楔块一卡环装置

4、和锥面一碟簧装置、滚子摩2设计方案擦装置、内涨装置等机械结构。2．1总体设计构想b．两种液压缸锁紧定位功能的适用场合。该设计创新从液压缸机械锁紧技术的发展趋锁紧定位要求不高的场合可选用液压锁定回势出发，运用机械螺纹的自锁功能，根据液压缸内路。由于液压缸本身的结构特点，液压缸内部的油部实际结构，把以往实心式的活塞杆改造成三角形泄漏问题一直无法避免，导致液压缸活塞因此而产内螺纹的空心结构，通过增加的三角形螺纹副本身生滑移，定位可靠性得不到保证。的自锁功能与液压传动相结合，实现了液压缸的精对于锁紧定位要求较高的场合，机械式锁紧液确可靠定位，是

5、对现有机械式锁紧方式的改良和创压缸的活塞杆就可以实现长期带负荷情况下的精新。确定位。虽然液压缸内部泄漏问题仍然存在，但因2．2其他常用机械锁紧液压缸的原理及特点分析为机械机构锁定了液压缸的活塞杆，所以不会出现目前，有以下几种常见的机械锁式液压缸：筒活塞滑移问题。式锁紧液压缸、刹片式锁紧液压缸、钢球摩擦式锁c．螺旋自锁紧液压缸的优势及意义。紧液压缸、滚子式锁紧液压缸、内涨式锁紧液压缸、新型螺旋自锁紧液压缸装置，具有机械式锁紧楔块式液压缸、锥面式液压缸、卡环式液压缸。的优点，即：元需设计锁定、解锁回路；解锁力随着综观以上常见机械锁紧装置，有

6、以下的共同收稿日期：2014—07—21作者简介：赵红(1970一)，女，山东淄博人，山东轻工职业学院讲师，硕士，主要研究方向为机械制造与自动化。·76·2014年第9期赵红：新型螺旋自锁紧液压缸设计点：(1)都是应用外加机构设置，靠摩擦力抱紧或者螺旋自锁紧液压缸的三维仿真图如图3所示，放松活塞杆的原理来实现锁紧、解锁功能，摩擦力有图中A，C为液压马达进油口、出油口；B，D为液限，能实现的锁紧力就受到一定的限制；(2)起摩擦压缸进油口、出油口。作用的零件都是易损件，寿命有限，更换频率高，维护成本上升；(3)外加机构设置大部分还是较为复杂

7、，增加了液压缸的径向或者轴向的尺寸。3螺旋自锁紧液压缸结构图1和图2展示了带外螺纹的螺纹杆和带内螺纹的活塞杆的结构。1一液压马达；2一摩擦离合器；3一螺杆；4一液压缸；5一活塞杆图3三维仿真图4螺旋自锁紧液压缸工作原理、创新点及设计计算4．1螺旋自锁紧液压缸工作原理本设计改进了液压缸4的活塞杆5，将活塞杆5设计成空心结构，并在活塞杆内表面上加工内螺纹，使带内螺纹的活塞杆与带外螺纹的螺杆3配合；当活塞杆5在液压油的推动下移动时，马达带动螺杆3回转运动，使得活塞杆5的螺旋移动与液压移动保持同步，活塞杆5运动到预定位置后，停止供油，同时螺杆3

8、停止转动，由于螺杆3的螺旋升角小于自锁角，此时螺纹副实现自锁功能(即理论上无论外加载荷多大，活塞杆都不可能出现位图1螺纹杆的结构图移)，从而实现活塞杆5在任意位置可靠定位。液压马达1驱动螺杆3回转，制动则由