一种缸筒储能新型电动推杆

技术领域

本发明涉及电动推杆领域，具体的说涉及一种缸筒储能新型电动推杆。

背景技术

近年来，能量再生技术被广泛应用在各个领域，由于资源短缺，节能环保已成为生产制造的主要目标，蓄能器是液压气动系统中的一种能量储蓄装置，作为一种储能元件被广泛应用于能量再生技术领域，蓄能器在适当的时机将系统中的能量转变为气压能储存起来，当系统需要时，又将气压能释放出来，重新补供给系统。

电动推杆是一种直线电动执行机构，主要由电机、推杆和控制装置等机构组成，可以对外输出直线的推和拉的作用力来驱动负载做功；一般是电机通过丝杠将旋转运动转化为空心活塞杆的直线推拉运动，若电机为伺服电机，则可实现伺服推拉定位。

电动推杆广泛应用于电力、机械、冶金、交通、化工、起重、运输、建筑等行业，主要根据不同的应用负荷而设计不同的推力。缺点：由于负载的需要，电动推杆所配备的电机往往功率较大，这样使得电动推杆整体结构较大、制造成本较高；在有限的空间结构与制造成本下，电机往往提供不了负载所需的功率，其承担输出能力有限，工作能力不能满足提升大质量工件的要求，缺少辅助功率供给机构；电动推杆托举重物回程过程中可回收利用的能量未得到有效利用。因此需要一种新型的具有储能作用的电动推杆来满足电动推杆的使用需求。

基于以上对电动推杆缺点及其局限性的考虑，范红兵等人在专利CN201711380704.6中提出了一种有助力电动推杆的简易模型，利用介质液体和液压动力源组成助力机构作为外附件安装在电动推杆外围，液压油在作为辅助动力的液压动力源作用下，注入到电动推杆中的空腔内，对活塞产生压力，实现电动、液力复合驱动负载运动。该设计主要应用于驱动机器人手臂提升大质量工件领域，能够有效提升电动推杆的输出力。但是助力机构作为外附件安装在电动推杆外围，这极大的增加了设计的尺寸以及复杂程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种缸筒储能新型电动推杆结构，将蓄能器的作用附加到电动推杆上，作为辅助功率供应机构提高电动推杆的负载能力，将电动推杆的传动空间设计为密闭空间，使用简单的连接管路将密闭空间连通，将电动推杆回程时密闭空间内压缩的空气能存储起来，等到下一次电动推杆对外界做功时释放，为电动推杆提供辅助功率。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种缸筒储能新型电动推杆，包括主要由外套缸筒、空心导杆、内置控制阀的空心活塞杆、机壳、旋转轴唇形密封圈、连接叉头、防尘套、轴承定位件、滚动轴承、丝杠、齿轮组、电机组成的电动推杆；

所述电机采用螺钉连接安装在所述机壳上，所述滚动轴承利用轴承定位件安装在所述丝杠上，所述外套缸筒采用螺钉连接安装在所述机壳上，所述电动推杆中的电机设有与所述丝杠联接的齿轮组，所述丝杠推拉空心活塞杆和空心导杆在在所述外套缸筒内直线运动；

所述外套缸筒的一端设有与所述丝杆密封的端盖，所述丝杆、端盖、外套缸筒以及内置有控制阀的空心活塞杆构成密封腔体Ⅰ，所述丝杆一段与所述内置有控制阀的空心活塞杆构成密封腔体Ⅱ；

所述外套缸筒的外圈设有同轴的蓄能器缸筒，所述蓄能器缸筒轴向的一端设有与所述外套缸筒密封的缸底，另一端设有与二者密封的缸头，所述电动推杆的外套缸筒、缸底、蓄能器缸筒和缸头形成蓄能腔；

所述蓄能腔内设有一个与其同轴且滑动连接的蓄能活塞，所述外套缸筒上设有至少一个与所述密封腔体Ⅰ相连通的气孔，所述密闭腔体Ⅰ与密闭腔体Ⅱ通过丝杆内部的连通管道连通，所述密封腔体Ⅱ与外界空气通过所述空心活塞杆内的控制阀相连通。

进一步的，所述内置有控制阀的空心活塞杆的一端外圈与所述外套缸筒内圈之间设有密封圈，另一端端面内部置有控制阀，所述端盖与所述外套缸筒之间设有密封圈，所述端盖与所述丝杆之间设有旋转轴唇形密封圈。

进一步的，所述蓄能活塞的内圈与所述外套缸筒外圈之间设有密封圈，所述蓄能活塞的外圈与所述蓄能器缸筒内圈之间设有密封圈，所述缸头、缸底均与所述蓄能器缸筒通过密封圈与其密封式连接，并设有密封圈，所述缸头、缸底均与所述外套缸筒的外圈之间通过密封圈密封式连接。

进一步的，所述空心导杆端面处内置有控制阀，控制所述密闭腔体Ⅱ内气体与外界气体的连通，当所述蓄能腔内存储的气压能全部释放后，控制阀打开，对所述密闭腔体Ⅱ内气体进行补偿。

进一步的，所述丝杠内部有通气管道，将所述密闭腔体Ⅰ与密闭腔体Ⅱ进行连通，作为优选，所述通气管道应当如图例中所示呈轴对称形式且尽量简单，以保证丝杠的相关性能。

进一步的，所述外套缸筒在所述蓄能腔底部处有至少一个气孔，气孔将所述密闭腔体Ⅰ与蓄能腔连通。

进一步的，所述丝杆靠近所述电机一端安装有所述滚动轴承，所述滚动轴承利用螺母以及轴套等所述轴承定位件进行定位安装，作为优选，所述滚动轴承采用深沟球轴承。

采用上述设计方案的一种缸筒储能新型电动推杆，与现有技术相比，本发明设计有同轴蓄能缸筒，将储能助力机构与传统电动推杆设计为一体，使得结构更加紧凑，大大减少设备体积，简化连接管路，减少管路造成的系统压力损失；本发明提供了一种新型电动推杆的详细结构，对其内部结构有详细的说明以及形象具体的实施方式描述，可用与各类电动推杆的工程应用，提高传动系统的能量效率。

附图说明：

图1、2为本发明一种缸筒储能新型电动推杆的内部结构示意图；

图3为本发明的控制阀的内部结构示意图；

图4为本发明一种缸筒储能新型电动推杆的立体图；

图5为本发明的丝杆的内部结构示意图；

附图标记：1、深沟球轴承；2、端盖；3、缸底；4、外套缸筒；5、蓄能活塞；6、密封圈；7、空心活塞杆；8、空心导杆；9、缸头；10、防尘塞；11、连接叉头；12、控制阀；13、电机；14、机壳；15、丝杆；16、安装孔；17、旋转轴唇形密封圈；18、气孔Ⅰ；19、螺母；20、轴承定位件；21、蓄能腔；22、密闭腔体Ⅰ；23、通气管道；24、密闭腔体Ⅱ；25、齿轮组；26、蓄能缸筒；121、气孔Ⅱ；122、弹簧；123、控制阀阀芯；124、气孔Ⅲ；125、控制阀活塞。

具体实施方式：

以下将结合附图和具体实施方式对本发明做一个详细的说明。

一种缸筒储能新型电动推杆，包括机壳14、电机13、齿轮组25、丝杆15、螺母19、深沟球轴承1、轴承定位件20、端盖2、旋转轴唇形密封圈17其特征是：所述电机13采用螺钉连接安装在机壳14上，所述电机13通过齿轮组25与丝杠15传动连接，所述深沟球轴承1利用套筒等轴承定位件20安装在丝杠15上，所述螺母19与丝杆15之间采用螺纹连接轴向定位深沟球轴承1，所述端盖2与丝杆15之间采用旋转轴唇形密封圈17密封连接；

所述新型储能电动推杆还包括外套缸筒4、空心活塞杆7、空心导杆8、控制阀12、缸头9、缸底3、蓄能活塞5、蓄能缸筒26、防尘塞10、连接叉头11，其特征是：所述外套缸筒4采用螺钉连接安装在机壳14上，所述外套缸筒4与端盖2之间采用密封圈密封连接，所述空心活塞杆7与丝杠15之间采用螺纹连接，所述空心活塞杆7一端内置有控制阀12，另一端外圈与外套缸筒4内圈之间采用密封圈密封连接，所述丝杠15推拉空心活塞杆7和空心导杆8在在所述外套缸筒4内直线运动；所述空心导杆8与空心活塞杆7之间采用过盈配合相连接，所述防尘塞10伸出段外圈与外套缸筒4内圈螺纹连接，所述防尘塞10内圈与所述空心导杆8外圈滑动连接，所述连接叉头11一端与空心导杆8螺纹连接，另一端也设有螺纹与外界工作对象相连接，对外输出推拉力，所述缸头9、缸底3、外套缸头4外圈以及蓄能缸筒26内圈共同组成蓄能腔21，蓄能活塞5的内圈与外套缸筒4的外圈密封设置且滑动连接，蓄能活塞5的外圈与蓄能器缸筒26的内圈密封设置且滑动连接，蓄能腔缸底3处设有与密闭腔体Ⅰ22连通的气孔Ⅰ18，所述丝杠15内部有通气管道23，将密闭腔体Ⅰ22与密闭腔体Ⅱ24连通，所述空心活塞杆7端面处内置有控制阀12，控制密闭腔体Ⅱ24内气体与外界气体的连通。

本发明具体工作原理如下：

本发明工作时，预先将蓄能活塞5推到靠近缸底3处，在外界负载的压力作用下，电机13反转，齿轮组25带动丝杆15反转，丝杆15拉动空心活塞杆7、空心导杆8以及连接叉头11托举着重物缓缓回收，密闭腔体Ⅰ22与密闭腔体Ⅱ24的体积不断被压缩，气孔Ⅱ121处的压强不断增大且大于气孔Ⅲ124处的大气压，在二者压强差的作用下控制阀阀芯123被挤压，控制阀12关闭；密闭腔体Ⅰ22与密闭腔体Ⅱ24内的气体不断被压缩而通过气孔Ⅰ18进入到蓄能腔21内，在气压的作用下蓄能活塞5往靠近缸头9方向滑动，将能量转化为压缩能储存起来，，用于下次提升负载做功备用；同时密闭腔体Ⅰ22与密闭腔体Ⅱ24内的气压不断增大，气压力将空心活塞杆7与空心导杆8反向顶起，反向作用在外界负载上，减小了空心活塞杆7内螺纹对丝杠15外螺纹的挤压力，减小螺纹啮合间的摩擦力从而减小电机输出功率达到节能的目的，提高了电机利用率和工作效率，降低了高昂的制造成本。当电动推杆提升负载工作时，电机13正转，齿轮组25带动丝杆15正转，丝杆15推动空心活塞杆7、空心导杆8以及连接叉头11托举着重物缓缓伸出，此时蓄能腔21内的气压能释放，高压气体通过气孔Ⅰ18以及通气管道23对空心活塞杆7施压，为电动推杆提供助力，帮助电动推杆输出更大推力，由电机来控制负载提升的相应位置。当蓄能腔21内的气压能全部释放，由于工况需求空心活塞杆7需要继续托举重物外伸时，此时密闭腔体Ⅰ22与密闭腔体Ⅱ24内的气压不断减小，当气孔Ⅱ121处的气压小于气孔Ⅲ124处的大气压时，在二者压强差的作用下控制阀阀芯123被挤压，控制阀12打开，对密闭腔体Ⅱ24内气体进行补偿，防止密闭腔体Ⅰ22与密闭腔体Ⅱ24内出现负压状态而增加电机的输出功率。

有蓄能腔的助力作用，电机的功率以及丝杠的强度均可以选择更小的规格，电动推杆的整体结构也可以得到优化。

以上对本发明所提供的新型储能电动推拉杆进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的核心思想。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，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。