可调式液压缸缓冲装置设计及其缓冲过程研究①

作者:丁响林;阚玉锦;苏进 刊名:佳木斯大学学报(自然科学版) 上传者:崔立武

【摘要】液压缸的液压缓冲装置在缓冲过程中大多存在脉冲压力较高或制造过程复杂、成本高的问题;而且耐冲击范围有限;在实际使用过程中存在一定的局限性.利用气体的压缩特性设计的液压缓冲装置可以有效地解决缓冲过程中的脉冲冲击现象;而且结构简单;制造成本低;使用范围广泛;可以应用于大部分液压缸的使用场景.

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第 37 卷 第 4 期 佳 木 斯 大 学 学 报 ( 自 然 科 学 版 ) Vol. 37 No. 4 2019 年 07 月 Journal of Jiamusi University (Natural Science Edition) July 2019 文章编号:1008 - 1402(2019)04 - 0655 - 03 可调式液压缸缓冲装置设计及其缓冲过程研究① 丁响林, 阚玉锦, 苏 进 (安徽机电职业技术学院 机械工程学院,安徽 芜湖 241002) 摘 要: 液压缸的液压缓冲装置在缓冲过程中大多存在脉冲压力较高或制造过程复杂、成本高 的问题,而且耐冲击范围有限,在实际使用过程中存在一定的局限性。 利用气体的压缩特性设计 的液压缓冲装置可以有效地解决缓冲过程中的脉冲冲击现象,而且结构简单,制造成本低,使用 范围广泛,可以应用于大部分液压缸的使用场景。 关键词: 液压缸;气体压缩;缓冲装置;脉冲冲击 中图分类号: TH137 文献标识码: A 0 引 言 随着液压技术的发展,高压、高速、高效、低噪、 高可靠性等要求逐渐成为液压系统的必备要求[1]。 而液压缸作为液压系统中的执行元件,其缓冲性能 是实现液压系统高速、高压效果的关键[2]。 常见的液压缓冲装置从结构上而言主要有节 流孔式和环形间隙式两种,与机械缓冲装置相比, 避免了缓冲弹簧回弹和震荡的情况发生[3]。 但常 规的液压缓冲装置在进入缓冲过程时,缓冲腔内的 压力快速升高,极易产生脉冲压力,导致液压缸内 的密封件及液压系统内其他元件的损坏[4]。 改变 节流孔的的大小和排列方式,或者改变环形间隙的 结构形状,可以有效的改善脉冲冲击现象[5],但这 种改进又导致液压缸的设计难度和制造难度加大, 制造成本增加,且适用范围较小,无法大规模应用。 结合气体易压缩的特性和液压油无法压缩的特性, 使用压缩空气或其他气体作为液压缸的缓冲装置 可以有效的改善液压缸的缓冲效果[6],而且设计、 制造简单,制造成本低,缓冲范围可以大范围调节, 能够适用于大部分的液压缸使用工况。 另外,压缩 气体膨胀时可以对液压缸反向做功,从而提高液压 缸换向的启动速度,节约液压缸的使用成本[7]。 1 液压缓冲装置原理分析 气体具备可压缩性,且气体被压缩后气体的温 度降低而内能增加,可实现动能向气体内能的转 换。 压缩气体在很多行业都有应用,如空气弹簧、 气缸等[8]。 文中利用空气弹簧的减振缓冲原理, 与气缸相结合,将其应用于液压缸内部,连接气缸 活塞与液压缸活塞,以压缩空气为阻力实现液压缸 换向时的缓冲功能,其工作原理如图 1 所示: 图 1 气缸缓冲工作原理 因气缸仅用于实现液压缸的缓冲功能,行程与 液压缸不同,故气缸活塞与液压缸活塞无法直接进 行固定连接。 同时,为避免液压缸活塞与连接杆产 生刚性碰撞,连接杆替换为液压油,利用液压油的 不可压缩特性传递活塞运动。 液压缸在运行过程 中,液压油始终与液压缸活塞及气缸活塞接触,且 随液压缸活塞运动,可以极大程度避免脉冲冲击, 其原理如图 2 所示: 气缸的无杆腔内充满了压缩气体,并根据缓冲 性能要求设定其初始压力。 液压缸有杆腔进油、无 杆腔出油时,液压缸无杆腔压力为零,气缸内气体 膨胀,体积最大,气缸活塞与限位块接触;液压缸进 入缓冲阶段时,液压缸无杆腔进油口、出油口均关 闭,液压缸活塞在惯性作用力下压缩气体,气缸活 塞随液压缸活塞向左移动,气体压强增加,实现缓 ① 收稿日期:2019 - 06 - 07 作者简介:丁

参考文献

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