一种内部带向心关节轴承的液压缸结构

摘要

本发明涉及一种内部带向心关节轴承的液压缸结构，包括缸体和活塞杆，活塞杆设于缸体内，活塞杆与缸体之间形成第一油缸腔，缸体设有通向第一油缸腔的油口；缸体内设置有中心柱，中心柱上设有向心关节轴承，活塞杆靠近中心柱的一端设有与向心关节轴承适配的凹槽，向心关节轴承嵌入凹槽内，向心关节轴承与所述活塞杆之间形成第二油缸腔，向心关节轴承的外壁与活塞杆的凹槽的内壁贴合，向心关节轴承侧壁设有油路，油路连通第二油缸腔与第一油缸腔，缸体侧向内壁设有贴合活塞杆的环形密封件。本发明在活塞杆与缸体之间设置向心关节轴承，本发明具有可靠性高、结构简单和拆装方便的优点，而且有利于延长活塞杆的使用寿命。

说明书

技术领域

本发明涉及液压缸，更具体地说，它涉及一种内部带向心关节轴承的液压缸结构。

背景技术

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动或摆动运动的液压执行元件。液压缸被大量应用在社会生产中，如在水泥辊压机中应用液压缸，液压缸起到支撑辊压机的作用，但是由于辊压机在工作过程中，设备整体处于持续左右晃动的状态，支撑辊压机的液压缸的活塞杆受到持续的侧向力的影响，活塞杆在缸体中左右摆动，使用传统的支撑带或者铜金属支撑都无法很好地解决摆动给活塞杆本体和密封带来的损伤，使得液压缸出现泄漏的情况，导致液压缸使用寿命缩短。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种内部带向心关节轴承的液压缸结构，在活塞杆与缸体之间设置向心关节轴承，本发明具有可靠性高、结构简单和拆装方便的优点，而且有利于延长活塞杆的使用寿命。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种内部带向心关节轴承的液压缸结构，包括缸体和活塞杆，所述活塞杆设置于缸体内，所述活塞杆与所述缸体之间形成第一油缸腔，所述缸体设置有通向第一油缸腔的油口；

所述缸体内设置有中心柱，所述中心柱上设置有向心关节轴承，所述活塞杆靠近中心柱的一端设置有与向心关节轴承适配的凹槽，所述向心关节轴承嵌入凹槽内，所述向心关节轴承与所述活塞杆之间形成第二油缸腔，且所述向心关节轴承的外壁与活塞杆的凹槽的内壁贴合，所述向心关节轴承的侧壁设置有油路，所述油路连通第二油缸腔与第一油缸腔，所述缸体侧向内壁设置有贴合活塞杆的环形密封件，所述环形密封件处于缸体内壁与活塞杆外壁之间。缸体内壁与活塞杆的外壁并不贴合，存在空隙，避免活塞杆摆动时持续撞击缸体，向心关节轴承起到提供活塞杆运动的支撑导向作用，使活塞杆在运行时避免撞击缸体，有效地保护了活塞杆不受损伤，密封件的作用是在活塞杆在运动和摆动时，始终贴合在活塞杆上，保持活塞杆与缸体之间最佳的密封状态。

在其中一个实施例中，所述向心关节轴承包括轴承内圈和轴承外圈，所述轴承内圈与中心柱固定连接，所述轴承外圈设置有内球面，所述轴承内圈设置有外球面，所述轴承外圈的内球面与轴承内圈的外球面滑动连接，所述轴承外圈可绕轴承内圈转动，所述轴承外圈的外壁与活塞杆凹槽的内壁贴合，所述油路设置在轴承外圈的外壁。在活塞杆摆动时，活塞杆带动轴承外圈一起摆动，由于轴承外圈与轴承内圈滑动连接，因此活塞杆在轴承外圈的导向下只能绕着轴承内圈运动，从而向心关节轴承吸收活塞杆受到的侧向力，延长液压缸的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述轴承内圈的高度大于或等于所述轴承外圈的高度。活塞杆在侧向力的影响下，在缸体内的摆动幅度较小，摆动频率较高，如果轴承内圈的高度小于所述轴承外圈的高度，轴承内圈会受到轴承外圈的冲击，导致向心关节轴承的使用寿命缩短。

在其中一个实施例中，所述环形密封件所处的水平面与轴承内圈的外球面球心的水平横截面重合。活塞杆在受到侧向力的作用下，会绕着轴承内圈摆动，由于环形密封件所处的水平面与轴承内圈的外球面球心的水平横截面重合，使得活塞杆每次摆动时环形密封件都能贴合在活塞杆上，保持最佳的密封状态。

在其中一个实施例中，所述缸体内壁设有上环形空隙和下环形空隙，所述上环形空隙位于环形密封件的上方，所述下环形空隙位于环形密封件的下方。

在其中一个实施例中，所述活塞杆的凹槽的深度大于或等于轴承内圈顶部到中心柱底部之间的高度。

在其中一个实施例中，所述活塞杆伸出到极限位置时，活塞杆的底部与轴承外圈的底部平齐。如果活塞杆伸出时，活塞杆的底部超出轴承外圈的底部，即活塞杆的底部处于轴承外圈的外壁上，则活塞杆在摆动的时候，活塞杆底部会冲击活塞杆底部与轴承外圈的接触处，使轴承外圈的外壁损坏，留下压痕，从而缩短向心关节轴承的使用寿命。

在其中一个实施例中，所述轴承内圈包括固定部和外球面圈，所述中心柱的顶端边缘设置有与外球面圈内径适配的第一台阶，所述外球面圈的内壁顶端设有与固定部适配的第二台阶，所述中心柱的顶面设有螺孔，所述固定部设置有与螺孔适配的通孔，所述外球面圈嵌入中心柱的顶端，固定部嵌入外球面圈的内壁的顶部，固定螺栓穿过固定部的通孔旋入中心柱的螺孔内，将外球面圈固定在中心柱上。

在其中一个实施例中，所述活塞杆的顶部设有第一连接件，便于与外部设备连接。

在其中一个实施例中，所述缸体的底部设有第二连接件，便于与外部设备连接。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明可靠性高、结构简单和拆装方便，而且有利于延长活塞杆的使用寿命，本发明在活塞杆与缸体之间设置向心关节轴承，向心关节轴承与缸体固定连接，且向心关节轴承与活塞杆底部的凹槽滑动嵌合，由于缸体与活塞杆并不贴合，存在空隙，向心关节轴承为活塞杆的运动提供支撑导向作用，吸收影响活塞杆的侧向力，从而消除了活塞杆受外界影响而摆动对缸体内壁的损伤，在缸体的内壁设有贴合活塞杆的环形密封件，使得活塞杆在受外力摆动时，保证了液压缸的密封性，大大的延长了液压缸的使用寿命，解决了现有液压缸的活塞杆在运行时的摆动导致出现泄漏的情况。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是图1中A处的放大示意图。

图中：1-缸体，2-中心柱，3-向心关节轴承，4-活塞杆，5-环形密封件，6-油口，7-第一油缸腔，8-第二油缸腔，9-油路，10-外球面圈，11-轴承外圈，12-固定部，13-固定螺栓，14-上环形空隙，15-下环形空隙。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。

值得注意的是，本文所涉及的“上”“下”等方位词均相对于附图视角而定，仅仅只是为了便于描述，不能够理解为对技术方案的限制。

现有技术中，液压缸的缸体内与活塞杆贴合，缸体内壁与活塞杆之间形成无杆腔，缸体的油口通向无杆腔，通过向无杆腔内注入或抽出液压油来相应控制活塞的伸出或缩回，但是当活塞杆长期处于频率较高地摆动的状态时，活塞杆会不断冲击缸体的内壁，在缸体内壁形成凹槽，从而降低液压缸的密封性能，严重时会导致液压缸的报废。针对上述问题，本发明提供了一种内部带向心关节轴承的液压缸结构，如图1和2所示，包括缸体1和活塞杆4，所述活塞杆4设置于缸体1内，所述活塞杆4与所述缸体1之间形成第一油缸腔7，所述缸体1设置有通向第一油缸腔7的油口6；

所述缸体1内设置有中心柱2，所述中心柱2上设置有向心关节轴承3，所述活塞杆4靠近中心柱2的一端设置有与向心关节轴承3适配的凹槽，所述向心关节轴承3嵌入凹槽内，所述向心关节轴承3与所述活塞杆4之间形成第二油缸腔8，且所述向心关节轴承3的外壁与活塞杆4的凹槽的内壁贴合，所述向心关节轴承3的外壁设置有油路9，所述油路9连通第二油缸腔8与第一油缸腔7，所述缸体1侧向内壁设置有贴合活塞杆4的环形密封件5，所述环形密封件5处于缸体1内壁与活塞杆4外壁之间。向心关节轴承3起到提供活塞杆4运动的支撑导向作用，使活塞杆4在运行时避免撞击缸体1，有效地保护了活塞杆不受损伤，密封件的作用是在活塞杆4在运动和摆动时，保持活塞杆4与缸体1之间最佳的密封状态。

本发明的工作原理是：通过油口6向第一油缸腔7注入液压油，液压油逐渐将活塞杆4顶出，与此同时，液压油也经过油路9注入第二油缸腔8内，由于向心关节轴承3是固定在缸体1的中心柱2上，因此第二油缸腔8的容积增大而推出活塞杆4，即，第一油缸腔7和第二油缸腔8的容积同时增大，将活塞杆4快速推出，到达活塞杆4伸出的极限位置；

当伸出的活塞杆4受到摆动的影响时，由于活塞杆4与缸体1之间存在空隙，活塞杆4在轴承外圈11的导向作用下绕向心关节轴承3的轴承内圈转动，由于环形密封件5紧贴活塞杆4，因此活塞杆4在摆动过程中，始终保持液压缸的密封，而且有效避免活塞杆4对缸体1内壁的冲击；

缩回活塞杆4时，从缸体1的油口6抽出液压油，第二油缸腔8内的液压油通过油路9进入第一油缸腔7，并随着第一油缸腔7内的液压油一起被抽出，第一油缸腔7和第二油缸腔8的容积缩小，使活塞杆4快速缩回。

进一步地，所述向心关节轴承3包括轴承内圈和轴承外圈11，所述轴承内圈与中心柱2固定连接，所述轴承外圈11设置有内球面，所述轴承内圈设置有外球面，所述轴承外圈11的内球面与轴承内圈的外球面滑动连接，所述轴承外圈11可绕轴承内圈转动，所述轴承外圈11的外壁与活塞杆4凹槽的内壁贴合，所述油路9设置在轴承外圈11的外壁。在活塞杆4摆动时，活塞杆4带动轴承外圈11一起摆动，由于轴承外圈11与轴承内圈滑动连接，因此活塞杆4在轴承外圈11的导向下只能绕着轴承内圈运动，从而向心关节轴承3吸收活塞杆4受到的侧向力，延长液压缸的使用寿命；

进一步地，所述轴承内圈的高度大于或等于所述轴承外圈11的高度。由于活塞杆4与缸体1之间存在间隙，活塞杆4在侧向力的影响下，在缸体1内的摆动幅度较小，摆动频率较高，如果轴承内圈的高度小于所述轴承外圈11的高度，轴承内圈会受到轴承外圈11的冲击，导致向心关节轴承3的使用寿命缩短。

进一步地，所述环形密封件5所处的水平面与轴承内圈的外球面球心的水平横截面重合。活塞杆4在受到侧向力的作用下，会绕着轴承内圈摆动，由于环形密封件5所处的水平面与轴承内圈的外球面球心的水平横截面重合，使得活塞杆4每次摆动时环形密封件5都能起到缓冲和密封的作用，保持液压缸良好的密封性。

进一步地，所述缸体1内壁设有上环形空隙14和下环形空隙15，所述上环形空隙14位于环形密封件5的上方，所述下环形空隙15位于环形密封件5的下方。上环形空隙14和下环形空隙15的作用是避免活塞杆4在摆动过程中对缸体1内壁的冲击，将活塞杆4摆动的影响范围缩小到上环形空隙14和下环形空隙15之间，而上环形空隙14和下环形空隙15之间存在环形密封件5，使得活塞杆4在摆动过程中确保液压缸的密封性能而且避免活塞杆4直接撞击缸体。

进一步地，所述活塞杆4的凹槽的深度大于或等于轴承内圈顶部到中心柱2底部之间的高度。优选地，所述活塞杆4的凹槽的深度等于轴承内圈顶部到中心柱2底部之间的高度，在活塞杆4完全缩回的状态下，第一油缸腔7和第二油缸腔8的容积达到最小，有利于在活塞杆4完全缩回的状态下将液压缸内的液压油尽可能排出。

进一步地，所述活塞杆4伸出到极限位置时，活塞杆4的底部与轴承外圈11的底部平齐。如果活塞杆4伸出时，活塞杆4的底部超出轴承外圈11的底部，即活塞杆4的底部处于轴承外圈11的外壁上，则活塞杆4在摆动的时候，活塞杆4底部会冲击活塞杆4底部与轴承外圈11的接触处，使轴承外圈11的外壁损坏，留下压痕，从而缩短向心关节轴承3的使用寿命。

进一步地，所述轴承内圈包括固定部12和外球面圈10，所述中心柱2的顶端边缘设置有与外球面圈10内径适配的第一台阶，所述外球面圈10的内壁顶端设有与固定部12适配的第二台阶，所述中心柱2的顶面设有螺孔，所述固定部12设置有与螺孔适配的通孔，所述外球面圈10嵌入中心柱2的顶端，固定部12嵌入外球面圈10的内壁的顶部，固定螺栓13穿过固定部12的通孔旋入中心柱2的螺孔内，将外球面圈10固定在中心柱2上。

进一步地，所述活塞杆4的顶部设有第一连接件，便于与外部设备连接；所述缸体1的底部设有第二连接件，便于与外部设备连接。

下面以具体实施例说明本发明的工作过程，其中，所述轴承内圈的高度等于所述轴承外圈11的高度；所述环形密封件5所处的水平面与轴承内圈的外球面球心的水平横截面重合；所述缸体1内壁设有上环形空隙14和下环形空隙15，所述上环形空隙14位于环形密封件5的上方，所述下环形空隙15位于环形密封件5的下方，

通过油口6向第一油缸腔7注入液压油，液压油逐渐将活塞杆4顶出，与此同时，液压油也经过油路9注入第二油缸腔8内，由于向心关节轴承3是固定在缸体1的中心柱2上，因此第二油缸腔8的容积增大而推出活塞杆4，即，第一油缸腔7和第二油缸腔8的容积同时增大，将活塞杆4快速推出，直至活塞杆4的底部与向心关节轴承3的轴承外圈11底部平齐，此时到达了活塞杆4伸出的极限位置；

当伸出的活塞杆4受到摆动的影响时，活塞杆4在轴承外圈11的导向作用下绕向心关节轴承3的轴承内圈转动，由于紧贴活塞杆4的环形密封件5所处的水平面与轴承内圈的外球面球心的水平横截面重合，因此活塞杆4在摆动过程中，始终保持液压缸的密封，而且有效避免活塞杆4对缸体1内壁的冲击，而且将活塞杆4摆动的影响范围缩小到上环形空隙14和下环形空隙15之间，而上环形空隙14和下环形空隙15之间存在环形密封件5，使得活塞杆4在摆动过程中确保液压缸的密封性能；

缩回活塞杆4时，从缸体1的油口6抽出液压油，第二油缸腔8内的液压油通过油路9进入第一油缸腔7，并随着第一油缸腔7内的液压油一起被抽出，第一油缸腔7和第二油缸腔8的容积缩小，使活塞杆4快速缩回。

本发明可靠性高、结构简单和拆装方便，而且有利于延长活塞杆4的使用寿命，本发明在活塞杆4与缸体1之间设置向心关节轴承3，向心关节轴承3与缸体1固定连接，且向心关节轴承3与活塞杆4底部的凹槽滑动嵌合，为活塞杆4的运动提供支撑导向作用，使活塞杆4有一定的摆动量，从而消除了活塞杆4受外界影响而摆动对缸体1内壁的损伤，在缸体1的内壁设有贴合活塞杆4的环形密封件5，使得活塞杆4在受外力摆动时，有效保证了液压缸的密封性，大大的延长了液压缸的使用寿命。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。