一种可成倍改变增压比的增压缸及控制方法

摘要

本发明公开了一种可成倍改变增压比的增压缸及控制方法，包括一次液压缸体，所述的一次液压缸体内固定有固定柱塞，所述的固定柱塞与一次液压缸体之间设有柱塞缸，柱塞缸的端部伸入二次液压缸体内，所述的固定柱塞内部设有第一油路通道和第二油路通道；柱塞缸、固定柱塞及一次液压缸体之间形成第一油腔；固定柱塞与柱塞缸之间形成第二油腔和第三油腔；一次液压缸体与柱塞缸之间形成第四油腔；二次液压缸体与柱塞缸之间形成第五油腔；所述的第一油路通道与第二油腔连接，第二油路通道与第三油腔连接，其余油腔均设有油路进口。本发明使增压缸有七种增压比，并且可按基本增压比的一到七倍改变，当一次压力不变时，可输出七种二次压力，适应性强。

权利要求

1.一种可成倍改变增压比的增压缸，其特征在于，包括一次液压缸体(2)，所述的一次液压缸体(2)内固定有固定柱塞(1)，所述的固定柱塞(1)与一次液压缸体(2)之间设有柱塞缸(3)，所述固定柱塞(1)与柱塞缸(3)的截面呈阶梯状，柱塞缸(3)的端部伸入二次液压缸体(4)内，所述的固定柱塞(1)内部设有第一油路通道(17)和第二油路通道(18)；柱塞缸(3)、固定柱塞(1)及一次液压缸体(2)之间形成第一油腔(12)；固定柱塞(1)与柱塞缸(3)之间形成第二油腔(13)和第三油腔(14)；一次液压缸体(2)与柱塞缸(3)之间形成第四油腔(15)；二次液压缸体(4)与柱塞缸(3)之间形成第五油腔(16)；所述的第一油路通道(17)与第二油腔(13)连接，第二油路通道(18)与第三油腔(14)连接，其余油腔均设有油路进口。

2.根据权利要求1所述的一种可成倍改变增压比的增压缸，其特征在于，所述的第一油腔(12)通过第二电磁阀(9)连接一次压力油进口及油箱。

3.根据权利要求1所述的一种可成倍改变增压比的增压缸，其特征在于，所述的第二油腔(13)通过第一油路通道(17)与第四电磁阀(11)连接，所述的第四电磁阀(11)与一次压力油进口及油箱连接。

4.根据权利要求1所述的一种可成倍改变增压比的增压缸，其特征在于，所述的第三油腔(14)通过第二油路通道(18)与第三电磁阀(10)连接，所述的第三电磁阀(10)与一次压力油进口及油箱连接。

5.根据权利要求1所述的一种可成倍改变增压比的增压缸，其特征在于，所述的第四油腔(15)通过第一电磁阀(8)连接一次压力油进口及油箱。

6.根据权利要求1所述的一种可成倍改变增压比的增压缸，其特征在于，所述第五油腔(16)的一侧通过第一单向阀(6)连接油箱(5)，另一侧通过第二单向阀(7)连接二次压力油出口。

7.基于权利要求1-6任一项所述的一种可成倍改变增压比的增压缸控制方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)第三油腔液压油作用的有效面积与第五油腔液压油作用的有效面积之比为基本增压比；

(2)第二油腔液压油作用的有效面积为第三油腔液压油作用有效面积的两倍；

(3)第一油腔液压油作用的有效面积为第三油腔液压油作用有效面积的四倍；

(4)第一油腔、第二油腔、第三油腔进一次压力油或从油箱中吸油有多种不同的组合，会产生不同的增压比。

说明书

一种可成倍改变增压比的增压缸及控制方法

技术领域

[0001] 本发明属于液压传动与控制领域，尤其涉及一种可成倍改变增压比的增压缸及控制方法。

背景技术

[0002] 当液压系统中的某一支路需要压力较高但流量不大的压力油时，若采用高压泵则不经济，或者根本没有这样高压力的液压泵时，可以采用增压回路；或者在能量回收中，液压系统回收到的是压力比较低的液压油，该低压油不能直接用于驱动液压系统中的执行元件，必须采用增压回路把压力升高到所需压力方可使用。而增压回路所用主要元件是增压缸，其原理是：当供给的低压油进入增压缸的大活塞腔后，压力油对大活塞产生推力，其推力大小等于输入压力与大活塞有效面积的乘积，这个推力通过连杆推动小活塞运动，通过小活塞推动小活塞腔的油液输出，该腔油液对小活塞也产生反作用推力，在不考虑磨擦力的情况下，大活塞与小活塞上受油液推力大小相等，即大活塞腔油液压力与其作用面积的乘积与小活塞腔油液压力与其面积的乘积相等。也就是说大小活塞腔的压力之比为大小活塞的面积的反比，大小活塞面积比越大，小活塞腔与大活塞腔油液压力比越大，这就是增压原理，大小活塞面积之比即为增压比。

[0003] 根据增压回路所用增压缸的结构不同，有单用增压缸的增压回路和双作用增压缸的增压回路。单作用增压缸是指活塞向一侧运动时有高压油输出，返回时没有高压油输出。而双作用增压缸是指活塞往复运动，两端便交替输出高压油，可实现连续增压。但这两种增压缸增压比都是固定不变的，所以应用比较单一。

[0004] 在上述增压缸的增压回路中，如果一次压力增大，通过增压后二次压力也同比增大，但系统所需的二次压力相对增压后的二次压力比较低，需要节流或者减压后才能使用，这样会造成能量的损耗，使系统发热，效率降低；或者需要的二次压升高了，但一次压力没变，增压后的二次压力油就不能满足系统对二次压力的要求。

发明内容

[0005] 发明目的：本发明目的是提供一种可变增压比的增压缸及控制方法，可根据一次压力的改变或对二次压力的要求改变增压比，使增压比在基本增压比的基础上，按基本增压比的一倍、两倍、三倍、直到七倍变化，以适应一次压力的变化或对二次压力的不同要求。

[0006] 技术方案：本发明包括一次液压缸体，所述的一次液压缸体内固定有固定柱塞，所述的固定柱塞与一次液压缸体之间设有柱塞缸，所述固定柱塞与柱塞缸的截面呈阶梯状，柱塞缸的端部伸入二次液压缸体内，所述的固定柱塞内部设有第一油路通道和第二油路通道；柱塞缸、固定柱塞及一次液压缸体之间形成第一油腔；固定柱塞与柱塞缸之间形成第二油腔和第三油腔；一次液压缸体与柱塞缸之间形成第四油腔；二次液压缸体与柱塞缸之间形成第五油腔；所述的第一油路通道与第二油腔连接，第二油路通道与第三油腔连接，其余油腔均设有油路进口。

[0007] 所述的第一油腔通过第二电磁阀连接一次压力油进口及油箱，油箱或一次压力油进口经管路流经第二电磁阀和第一油腔进口形成油路。

[0008] 所述的第二油腔通过第一油路通道与第四电磁阀连接，所述的第四电磁阀与一次压力油进口及油箱连接，油箱或一次压力油进口经管路流经第四电磁阀、第一油路通道和第二油腔形成油路。

[0009] 所述的第三油腔通过第二油路通道与第三电磁阀连接，所述的第三电磁阀与一次压力油进口及油箱连接，油箱或一次压力油进口经管路流经第三电磁阀、第二油路通道和第三油腔形成油路。

[0010] 所述的第四油腔通过第一电磁阀连接一次压力油进口及油箱，油箱或一次压力油进口经管路流经第一电磁阀和第四油腔进口形成油路。

[0011] 所述第五油腔的一侧通过第一单向阀连接油箱，另一侧通过第二单向阀连接二次压力油出口。

[0012] 一种可成倍改变增压比的增压缸控制方法包括以下步骤：

[0013] (1)第三油腔液压油作用的有效面积与第五油腔液压油作用的有效面积之比为基本增压比；

[0014] (2)第二油腔液压油作用的有效面积为第三油腔液压油作用有效面积的两倍；

[0015] (3)第一油腔液压油作用的有效面积为第三油腔液压油作用有效面积的四倍；

[0016] (4)第一油腔、第二油腔、第三油腔进一次压力油或从油箱中吸油有多种不同的组合，会产生不同的增压比。

[0017] 有益效果：本发明使增压缸有七种增压比，并且可按基本增压比的一到七倍改变，能适应一次压力的改变或对二次压力的不同要求；当一次压力不变时，可输出七种二次压力，适应性强。

附图说明

[0018] 图1为本发明的结构示意图。

具体实施方式

[0019] 下面结合附图对本发明作进一步说明。

[0020] 如图1所示，本发明包括固定柱塞1、一次液压缸体2、柱塞缸3、二次液压缸体4、油箱5、第一单向阀6、第二单向阀7、第一电磁阀8、第二电磁阀9、第三电磁阀10、第四电磁阀11、第一油腔12、第二油腔13、第三油腔14、第四油腔15、第五油腔16、第一油路通道17、第二油路通道18、一次压力油进口P1和二次压力油出口P2。一次液压缸体2内固定有固定柱塞1，固定柱塞1内部设有第一油路通道17和第二油路通道18，固定柱塞1和一次液压缸体2固定在一起，在工作中固定不动。固定柱塞1与一次液压缸体2之间设有柱塞缸3，固定柱塞1与柱塞缸3的截面呈阶梯状，柱塞缸3的端部伸入二次液压缸体4内。

[0021] 柱塞缸3、固定柱塞1及一次液压缸体2之间形成第一油腔12；固定柱塞1与柱塞缸3之间形成第二油腔13和第三油腔14；一次液压缸体2与柱塞缸3之间形成第四油腔15；二次液压缸体4与柱塞缸3之间形成第五油腔16；第一油路通道17与第二油腔13连接，第二油路通道18与第三油腔14连接，其余油腔均设有油路进口。

[0022] 第一油腔12通过第二电磁阀9连接一次压力油进口P1及油箱，油箱或一次压力油进口P1经管路流经第二电磁阀9和第一油腔12进口形成油路。第二油腔13通过第一油路通道17与第四电磁阀11连接，第四电磁阀11与一次压力油进口P1及油箱连接，油箱或一次压力油进口P1经管路流经第四电磁阀11、第一油路通道17和第二油腔13形成油路。第三油腔14通过第二油路通道18与第三电磁阀10连接，第三电磁阀10与一次压力油进口P1及油箱连接，油箱或一次压力油进口P1经管路流经第三电磁阀10、第二油路通道18和第三油腔14形成油路。第四油腔15通过第一电磁阀8连接一次压力油进口P1及油箱，油箱或一次压力油进口P1经管路流经第一电磁阀8和第四油腔15进口形成油路。第五油腔16的一侧通过第一单向阀6连接油箱5，另一侧通过第二单向阀7连接二次压力油出口P2。

[0023] 一种可成倍改变增压比的增压缸控制方法包括以下步骤：

[0024] (1)第三油腔液压油作用的有效面积S3与第五油腔液压油作用的有效面积S4之比为基本增压比；

[0025] (2)第二油腔液压油作用的有效面积S2为第三油腔液压油作用有效面积S3的两倍；

[0026] (3)第一油腔液压油作用的有效面积S1为第三油腔液压油作用有效面积S3的四倍；

[0027] (4)第一油腔、第二油腔、第三油腔进一次压力油或从油箱中吸油有多种不同的组合，会产生不同的增压比。

[0028] 本发明中，第一油腔12、第二油腔13、第三油腔14进一次压力油或从油箱中吸油有七种不同的组合，会产生七种增压比。

[0029] 1、基本增压比

[0030] 若第三电磁阀10通电，第一电磁阀8、第二电磁阀9、第四电磁阀11断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第三电磁阀10的左阀位、第二油路通道18和第三油腔14相通。第三油腔14进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出。第一油腔12通过第二电磁阀9的右阀位及油管从油箱中吸油，第二油腔13通过第一油路通道17、第四电磁阀11的右阀位及油管从油箱中吸油，第四油腔15通过第一电磁阀8的右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第三油腔液压油作用有效面积S3与第五油腔液压油作用有效面积S4之比，此时的增压比即为基本增压比。

[0031] 2、二倍基本增压比

[0032] 若第四电磁阀11通电，第一电磁阀8、第二电磁阀9、第三电磁阀10断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第四电磁阀11左阀位、第一油路通道17和第二油腔13相通。第二油腔13进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出。第一油腔12通过第二电磁阀9右阀位及油管从油箱中吸油，第三油腔14通过第二油路通道18、第三电磁阀10右阀位及油管从油箱中吸油，第四油腔
15通过第一电磁阀8右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第二油腔液压油作用有效面积S2与第五油腔液压油作用有效面积S4之比，即为基本增压比的两倍。

[0033] 3、三倍基本增压比

[0034] 若第三电磁阀10和第四电磁阀11通电，第一电磁阀8、第二电磁阀9断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第四电磁阀11左阀位、第一油路通道17和第二油腔13相通；一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第三电磁阀10左阀位、第二油路通道18和第三油腔
14相通；第二油腔13和第三油腔14都进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出；第一油腔12通过第二电磁阀9右阀位及油管从油箱中吸油，第四油腔15通过第一电磁阀8右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第二油腔液压油作用有效面积S2与第三油腔液压油作用有效面积S3的和与第五油腔液压油作用有效面积S4之比。这时，增压比即为基本增压比的三倍。

[0035] 4、四倍基本增压比

[0036] 若第二电磁阀9通电，第一电磁阀8、第三电磁阀10、第四电磁阀11断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第二电磁阀9左阀位和第一油腔12相通。第一油腔12进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出。第二油腔13通过第一油路通道17、第四电磁阀11右阀位及油管从油箱中吸油，第三油腔14通过第二油路通道18、第三电磁阀10右阀位及油管从油箱中吸油，第四油腔15通过第一电磁阀8右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第一油腔液压油作用有效面积S1与第五油腔液压油作用有效面积S4之比。这时，增压比即为基本增压比的四倍。

[0037] 5、五倍基本增压比

[0038] 若第二电磁阀9和第三电磁阀10通电，第一电磁阀8、第四电磁阀11断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第二电磁阀9左阀位和第一油腔12相通；一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第三电磁阀10左阀位、第二油路通道18和第三油腔14相通。第一油腔12和第三油腔14都进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出。第二油腔13通过第一油路通道17、第四电磁阀11右阀位及油管从油箱中吸油，第四油腔15通过第一电磁阀8右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第一油腔液压油作用有效面积S1与第三油腔液压油作用有效面积S3的和与第五油腔液压油作用有效面积S5之比。即增压比为基本增压比的五倍。

[0039] 6、六倍基本增压比

[0040] 若第二电磁阀9和第四电磁阀11通电，第一电磁阀8、第三电磁阀10断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第二电磁阀9左阀位和第一油腔12相通；一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第四电磁阀11左阀位、第一油路通道17和第二油腔13相通；第一油腔12和第二油腔13都进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出。第三油腔14通过第二油路通道18、第三电磁阀10右阀位及油管从油箱中吸油，第四油腔15通过第一电磁阀8右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第一油腔液压油作用有效面积S1与第二油腔液压油作用有效面积S2的和与第五油腔液压油作用有效面积S5之比。这时增压比即为基本增压比的六倍。

[0041] 7、七倍基本增压比

[0042] 若第二电磁阀9、第三电磁阀10和第四电磁阀11都通电，第一电磁阀8断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第二电磁阀9左阀位和第一油腔12相通；一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第四电磁阀11左阀位、第一油路通道17和第二油腔13相通；一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第三电磁阀10左阀位、第二油路通道18和第三油腔14相通；第一油腔12、第二油腔13和第三油腔14都进油，推动柱塞缸3右移，第五油腔16体积减小，压力升高，油液通过油管、第二单向阀7、二次压力油出口P2排出。第四油腔15通过第一电磁阀8右阀位及油管向油箱排油。此时，二次油压与一次油压之比理论上等于第一油腔液压油作用有效面积S1、第二油腔液压油作用有效面积S2、第三油腔液压油作用有效面积S3三者之和与第五油腔液压油作用有效面积S4之比。这时，增压比即为基本增压比的七倍。

[0043] 当柱塞缸返回时，第一电磁阀8通电，第二电磁阀9、第三电磁阀10、第四电磁阀11都断电。一次压力油经一次压力油进口P1、油管、第一电磁阀8左阀位和第四油腔15相通，第四油腔进油，推动柱塞缸3左移；第一油腔12通过油管、第二电磁阀9右位和油箱连接，排油；第二油腔13通过第一油路通道17、油管、第四电磁阀11右阀位和油箱连接，排油；第三油腔
14通过第二油路通道18、油管、第三电磁阀10右阀位和油箱连接，排油；第五油腔16通过油管、第一单向阀6和油箱5连接，吸油，为下次增压作准备。

[0044] 以上所述仅是本发明的特例实施方式，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的前提下，还可以对第一油腔液压油作用的有效面积S1、第二油腔液压油作用的有效面积S2、第三油腔液压油作用的有效面积S3，三者的面积比做出不同的改变，可以得到不同的变压比组合，这些改变也应视为本发明的保护范围。