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1、谈液压油缸缓冲装置的设计 彭国伟 韶关市伟光液压油缸有限公司 摘 要： 当液压油缸中活塞的运行速度过快时, 油缸的两端会受到很大的冲击力撞击, 长时间的使用会对液压油缸造成一定损坏, 进而影响液压支架的正常工作。为了减轻液压油缸活塞运动对油缸的冲击力, 可以设计相应的缓冲装置来保护油缸两端, 降低对液压支架正常使用的影响。本文简要分析了常用的缓冲结构, 同时依据液压油缸的实际特点对缓冲装置的优化设计进行了具体说明。关键词： 液压油缸; 缓冲结构; 优化设计; 1 液压缸缓冲装置1.1 液压缸缓冲装置缓冲阀和节流阀是目前调节液压油缸的缓冲主要组成部分, 固定节流功能的实现, 通过缓冲阀和节流阀的
2、配合使用来完成。在实际工作中, 缓冲活塞首先运动到缓冲腔, 缓冲腔中的油液被挤压流向节流口后流出。节流口中有着油液, 同时有着较大的液阻, 因此缓冲腔中有着很高的压力, 缓冲腔中的压力就实现了活塞运动速度减缓1。1.2 液压油缸的一般缓冲方法目前主要的液压油缸缓冲方法有两种:首先, 在外部对液油缸采取控制措施。在液压油缸的回路上进行控制, 是液压油缸缓冲的通常办法, 这种方法的主要措施是在液压油缸的回路安装节流阀或其他流量控制装置, 这种方法较为复杂, 实行难度较大。其次, 对液压油缸的内部采取控制措施。在液压油缸的内部进行缓冲装置的设计是一种较为直接的方法, 这种控制方法有着机构简单、体积小
3、、可靠性强的优点, 所以液压油缸内部缓冲设计得到了广泛应用。1.3 缓冲装置的一般设计活塞杆和缸筒之间的同轴程度决定了液压油缸的缓冲装置工作的稳定程度, 良好的同轴度能够保证缓冲装置的稳定工作。在实际工作中, 经常会发生活塞杆和缸筒的同轴度程度较低的现象, 主要是由于工件设计、制作和使用等因造成的, 这种现象会导致缓冲装置不能正常工作, 胶合、液压油缸损坏的情况经常发生。高水平浮动缓冲装置的设计有效的解决了上述问题, 这种缓冲装置有着很高的稳定性, 不受活塞杆和缸筒高度因素的影响, 所以使用寿命高, 缓冲效果较好。2 缓冲装置模型2.1 缓冲装置模型设计液压油缸缓冲装置模型是节流式缓冲装置模型
4、, 这种模型有着可调节的特点。缓冲塞首先运动到缓冲腔, 随后, 缓冲腔内的液体在一定压力的推动下流入节流口, 液体流向节流口, 并通过节流口流出。缓冲柱塞是液压油缸活塞端的主要结构, 液压油盖上面有缓冲内孔, 内孔的大小与缓冲柱塞相适应。在缓冲过程中, 缓冲柱塞会进入缓冲内孔, 随后, 活塞和缸盖会从节流阀排出, 活塞由于受到了一定的阻力, 所以减慢了运动速度, 从而达到了缓冲的目的。缓冲程度的大小受到节流口大小的影响, 与单向阀相连接的是单相进油口, 另一个是缓冲腔内的最高压力限制阀。2.2 常用缓冲模型第一, 固定节流方式的缓冲装置模型。在理想情况下, 为研究固定节流方式, 首先要利用数学
5、建模对缓冲装置建立数学模型, 通过对数学模型的分析得出, 由于压力和负载的共同作用, 液压油缸的速度很高, 当液压油缸运动到缓冲装置后, 会产生一个负加速度, 此时缓冲腔内有较大的压力, 所以这种缓冲机构适用于低俗及轻载的简单油缸。缓冲缝隙宽度增大时, 缓冲腔内的压力峰值和缓冲负加速度都会降低, 进而延长了缓冲时间。为了弥补固定节流方式缓冲结构的不足, 可以对缓冲结构进行一定的调节, 例如把节流面积增大, 在缓冲过程中的节流面积就会逐渐减小, 这样有利于腔内的压力处于平衡状态。第二, 渐变节流方式的缓冲结构模型。梯形节流、锥形节流、抛物线节流和笛形节流有着各自的特点和优点, 是渐变节流方式的主
6、要缓冲结构。渐变节流方式能够有效降低加速度、减小缓冲冲击力。3 缓冲装置的优化设计3.1 控制距离及速度首先, 为了简化对缓冲的研究, 将缓冲研究转变成对质点系特点的研究, 要将运动的部件看成是质点, 将制动前活塞运动速度、进油腔有效面积、活塞直径、所受压力、缓冲腔面积和柱塞的直径设为已知量。通常情况下, 缓冲装置在运动过程中的受力分析较为复杂, 但是在实际模型分析中可以把重力、摩擦力和负载力统一看作是负载力, 负载力的计算可以借助动能微分方程来实现。3.2 缓冲行程及压力压力和缓冲行程是液压油缸缓冲装置设计中必须要考虑的因素, 为了进一步优化缓冲装置设计, 需要进行压力和缓冲行程的特性设计。
7、稳态压力和瞬态压力是组成缓冲腔压力的主要成分, 当缓冲行程一定时, 缓冲腔内的压力达到最大值2。对压力和缓冲行程进行分析并得出, 缓冲腔内压力为最大值时, 其数值和稳态压力相同, 此时缓冲行程的值也为最大值。3.3 最小缓冲容量的设计经过对速度、行程和压力的分析可以得到结论:缓冲行程越大得到的缓冲效果越好。在实际生产中, 一般设定为固定值, 缓冲腔的面积大小和缓冲效果的优劣成正相关。缓冲柱塞的直径确定了缓冲腔的面积, 所以在生产中要依据实际情况和具体的用途对缓冲柱塞直径进行科学的设计, 为缓冲装置能够有最佳的缓冲效果奠定基础。在实际工程设计中要考虑的因素主要有:缓冲装置的质量要求、缓冲柱塞的运动速度和合理的最终缓冲压力数值设定等。4 结语液压油缸在液压支架中有着十分重要的作用, 为了提高工作的稳定性, 做好液压油缸的保护工作十分必要, 液压油缸缓冲装置的设计是重要举措。目前常用的液压油缸缓冲机构为固定节流方式和渐变节流方式, 在实际缓冲装置的设计和选用中, 要依据实际工程的要求, 不断完善优化以往的缓冲设计方法, 利用对缓冲装置的模型化分析来保证缓冲效果。参考文献1周伟杰.浅谈液压油缸缓冲装置的设计J.黑龙江科学, 2013 (10) :43. 2陈明辉.浅谈液压油缸缓冲装置的设计J.中国科技博览, 2014 (37) :2728.
