[发明专利]一种端控型内胀式机械锁紧液压油缸及其运行方法

权利要求书

1.一种端控型内胀式机械锁紧液压油缸，包括缸筒（10）、左端盖（5）、右端盖（11）、活塞杆（9）；左端盖（5）和右端盖（11）将活塞杆（9）限制在缸筒（10）内，并通过集成在左端盖（5）上的液压油路控制元件，控制活塞杆（9）动作，其特征在于：

所述活塞杆（9）内部开设有三条彼此独立的尾部密封的盲油道；在左端盖（5）上安装有三根导油杆，即第一导油杆（12）、第二导油杆（13）、第三导油杆（14）；这三根导油杆分别置于相应的盲油道内；所述第三导油杆（14）连通缸筒（10）的右油腔；

所述活塞杆（9）的活塞包括左端盖活塞（6）、螺旋管套（7）、右端盖活塞（8）；左端盖活塞（6）通过螺纹连接固定在活塞杆（9）上，右端盖活塞（8）和螺旋管套（7）分别套装于活塞杆（9）上；螺旋管套（7）被限制并夹持在左端盖活塞（6）与右端盖活塞（8）之间；所述螺旋管套（7）的外圆周面上开设有螺旋槽腔（77）；螺旋槽腔（77）内部径向方向上，开设有第一径向油道（112）、第二径向油道（113）；其中，第一径向油道（112）将螺旋槽腔（77）与第一导油杆（12）连通，第二径向油道（113）将螺旋槽腔（77）与第二导油杆（13）连通；

左端盖活塞（6）、右端盖活塞（8）通过各自外周面上和端面上的密封件，将缸筒（10）的左油腔、右油腔以及螺旋槽腔（77）彼此隔绝；

当无液压油注入螺旋管套（7）的螺旋槽腔（77）时，螺旋管套（7）的外表面与缸筒（10）的内壁呈过盈配合状态，形成轴向静摩擦力，实现螺旋管套（7）与缸筒（10）之间的自锁力，进而可使活塞杆（9）承受轴向载荷，并自锁固定在所需位置，实现自锁；

当液压油通过第一径向油道（112）或者第二径向油道（113）注入螺旋管套（7）的螺旋槽腔（77）时，螺旋槽腔（77）内液压油压力大于缸筒（10）径向变形力时，缸筒（10）发生膨胀，并径向弹性变形；此时螺旋管套（7）的外表面与缸筒（10）的内壁呈间隙配合状态，进而解除螺旋管套（7）与缸筒（10）之间的自锁力，可使活塞杆（9）在缸筒（10）内按照所需位置轴向移动，实现解锁；

所述液压油路控制元件包括第一单向阀（2）、第二单向阀（15）、第三单向阀（16）、第四单向阀（19）、第一顺序阀（4）和第二顺序阀（18），它们均沿平行于轴线方向集成安装在端盖阀体（3）内；

第一单向阀（2）、第一顺序阀（4）、通孔垫块17、第三导油杆（14）连接组成连通缸筒（10）右油腔的油路，该油路通过第一接头（1）与外接第一管路相连；并通过端盖阀体（3）的内部流道将第一顺序阀（4）与第一单向阀（2）在节点一、节点二之间实现并联，通过第三导油杆（14）最终与右油腔连通；

第一顺序阀（4）在所在油路压力值达到或超过解锁的压力后开启导通状态，允许高压油液通过其所在流道进入右油腔，使得活塞杆（9）实现回缩运动；在活塞杆（9）回缩运动时，第一单向阀（2）处于截止状态；在活塞杆（9）伸长运动时，第一单向阀（2）允许右油腔油液回油流出到油箱；

第四单向阀（19）、第二顺序阀（18）组成连接左油腔的油路，该油路通过接头（21）与外接第二管路相连；所述第四单向阀（19）和第二顺序阀（18）通过端盖阀体（3）内部的流道在节点三和节点四之间实现并联，通过左端盖（5）上通孔将该油路一端连接至左油腔；第二顺序阀（18）在油路所在压力达到解锁的压力值后将开启导通状态，允许高压油液通过其所在流道进入左油腔，使得活塞杆（9）实现伸长运动；

在活塞杆（9）伸长时，第四单向阀（19）处于截止状态；在活塞杆（9）回缩运动中，第四单向阀（19）允许左油腔油液回油流出到油箱；

端控型内胀式机械锁紧液压油缸的控制步骤：

伸长步骤：

将手动换向阀置于左位，液压泵输出的高压油液经第二管路到达节点六并实现三路分流，其中，

一路高压油液经第三单向阀（16）、第二导油杆（13）及第二径向油道（113）通向螺旋槽腔（77），当油压达到解锁的压力p₁后，缸筒（10）发生径向弹性变形而完成解锁，此时活塞杆（9）即可沿轴向自由运动；

二路高压油液流向节点三后的并联有第四单向阀（19）和第二顺序阀（18）所在支路，因第四单向阀（19）反接，高压油液不通过第四单向阀（19）；

三路高压油液流向第二顺序阀（18）所在支路的油液，在其压力达到第二顺序阀（18）开启压力p₂后，第二顺序阀（18）打开，流经第二顺序阀（18）后压力为p₃的高压油通过左端盖上的油孔直接流入左油腔；

此过程中为使活塞杆（9）先解锁后伸长的动作顺序，各级油压间需保证p₃≤p₁≤p₂的关系；活塞杆（9）伸长过程中，右油腔的油液经第三导油杆（14）、节点二、第一单向阀（2）、节点一、节点五、第一管路组成的回油油路流入油箱；换向阀在左位工作时，当系统油压达到设定值后，活塞杆（9）可实现解锁，并完成空载或者带载伸长动作；

停留锁定步骤：

当活塞杆（9）伸展到指定位置时，手动换向阀置于中位后，液压系统停止向油缸供油，螺旋管套（7）与缸筒（10）间微量体积的高压油液经控制元件的泄漏间隙而迅速泄除，螺旋槽腔（77）内失去解锁油压，缸筒（10）发生径向弹性收缩并与螺旋管套（7）形成过盈配合，形成轴向静摩擦力，实现螺旋管套（7）与缸筒（10）之间自锁；活塞杆（9）由此可实现在缸筒（10）行程范围内的任意位置上带载稳定锁紧；

回缩步骤：

将手动换向阀置于右位，液压泵输出的高压油液经第一管路到达节点五并实现三路分流，其中，

一路油液经第二单向阀（15）、第一导油杆（12）通向螺旋槽腔（77），当油压达到解锁压力p₁后，缸筒（10）发生向外径向弹性变形而完成解锁，此时活塞杆（9）即可沿轴向自由运动；

二路油液流向节点一后的并联有第一单向阀（2）和第一顺序阀（4）所在支路，因第一单向阀（2）反接，油液不可通过第一单向阀（2）；

三路油液流向第一顺序阀（4）所在支路，在其油液压力达到第一顺序阀（4）开启压力p₄后，第一顺序阀（4）打开，流经第一顺序阀（4）后压力为p₅的高压油经第三导油杆（14）流向右油腔；

此过程中为使先解锁后回缩的动作顺序，各级油压间需保证p₅≤p₁≤p₄的关系；活塞杆（9）回缩过程中，左油腔的油液经节点四、第四单向阀（19）、节点三、节点六、第二管路的回油油路流入油箱；换向阀在右位工作时，当系统油压达到设定值后，活塞杆（9）实现解锁，并完成空载或者带载回缩动作；

回收停止步骤：

当活塞杆（9）完全收缩到行程终点时，手动换向阀置于中位，液压系统停止供油，活塞杆（9）在机械摩擦力作用下实现锁死。

2.根据权利要求1所述端控型内胀式机械锁紧液压油缸，其特征在于：三条彼此独立的盲油道相互平行，并轴向分布在活塞杆（9）内。