快速气液增压缸的研究

快速气液增压缸的原理、设计与应用李万德摘要：基于国内外日益重视能源利用和保护环境，本文主要介绍具有高效、节能、低噪音、“零污染”特性的快速气液增压缸的工作原理、结构特点、设计方法和应用领域。关键词：快速气液增压缸；输出力大；“零污染”中图分类号： 文献标识码： 文献编号：The Principle、Design and Application of Speediness Pneumohydraulic Pressure-cylinderLi Wande(Guangzhou Risen Machine Guangzhou 510660)Abstract : Based on all the world attach importance to making use of energy source and environmental protection increasingly, this paper mainly introduce the principle、design feature、design method and application of the high-speed pneumohydraulic pressure-cylinder which have the following main characteristic: high efficiency、energy saving、low noise and no pollution.Keywords: Speediness Pneumohydraulic Pressure-cylinder; High Power Take Off; No pollution一、前言随着社会发展节奏的突飞猛进，生产的高效、节能、环保已是当前社会化工业生产必须追求达到的目标。为了满足社会需求，我公司已专业研发制造了新产品快速气液增压缸。其特点是：高速的往返频率；强大的增压输出力；以压缩空气为动力能源；安全方便；低噪；节能；“零污染”等优点。其代表了崭新的加工概念，适合各类追求力表现的工业生产中使用。二、快速气液增压缸工作原理该增压缸是由增压气缸、增压油缸，快进气缸及油箱组成（初始状态见下图）。其原理是利用液体的不可压缩性；根据力的平衡原理：A1P1=A2P2,(A1,P1；大活塞端面积及其所受压力； A2,P2小活塞端面积及其所受压力)；将两个面积不等的活塞固联在一起，其两端压力比为：P1/P2= A2/A1；用压缩空气推动大活塞端，小活塞端封闭的液体便成比例的输出高压液体，高压液体作用于油缸活塞上从而达到增压增力的目的。其工作程序可简要阐述为以下三个阶段：1、快速推进阶段：在快进气缸C口上腔通入压缩空气，快进活塞带动与其固联的增压油缸活塞快速向工件推进，此时其下腔D口连通空气；同时增压油缸上腔通过补油阀从油箱快速补油到油缸上腔，油缸下腔油液流回油箱。直到快进活塞杆接触工件，快进推力与阻力达到的平衡，快进气缸停止并保压。 2、增压工进阶段：当快进气缸快进推力无法推进时，增压气缸A口开始向上腔通压缩空气，其活塞带动与其固联在一起的增压柱塞向增压油缸伸进，其下腔B口与空气连通；同时补油阀切断增压油缸上腔与油箱，使它们不再连通。增压油缸上腔液体处于封闭状态，随增压柱塞的伸进，其容积发生变化，容积内油液压力成比例升高；作用于增压活塞从而使增压缸输出更大的力，与快进气缸活塞一起增压工进，直到达到工作要求。3、快速复位阶段：增压工进结束，在快进气缸D口和增压气缸的下腔B口同时通压缩空气，两缸上腔A、C口通空气，增压气缸快速返回；同时补油阀连通增压油缸与油箱，在快进气缸活塞的带动下，增压油缸上腔排油，下腔补油直到快进气缸到位。至此，气液增压缸的一个工作过程结束，下个过程从头重复。补充：增压行程调节器：为了生产需要，可将增压腔并联一行程调节器，通过调节调节器容积，来改变工进行程，调节范围从0到最大工进行程20mm。其原理根据液体的不可压缩性V1=V2来进行。转化为AZ*LZ=AT*LT便可按要求调节。(AZ,LZ; AT,LT表示增压油缸和调节器缸面积和行程)三、气液增压缸设计具体参数：工进推力：FGT KN 压缩空气压力：PQ Mpa增压压力：Pz mm 机械效率：1、 确定缸径为了尽量减小油缸尺寸，初设增压缸油压压力pZ（一般设定为1020 Mpa）；当油缸输出推力为FGT时，则增压油缸缸径：dZ=4FGT（*pZ*）1/2；查表取标准缸径dZ mm,再求出实际压力pZ Mpa。增压油缸外径DZ= dZ+pZ*dZ/100。由于增压行程一般取20mm左右较合理，设取增压柱塞杆径dzz（一般根据与增压缸缸径比为0.20.35为宜），根据力的平衡原理：P1A1=P2A2，则增压气缸缸径dQ=( pZ*dzz2) PQ1/2。查取标准增压气缸缸径dQ取增压气缸外径DQ=dQ+610(mm)校核其稳定性：FGTPc/SC=2*E*Imin/6(l)2(N)满足稳定性条件：FGTPc/SC各缸筒的长度尺寸根据几何关系确定。2、确定端盖尺寸由于是气液组合缸，故端盖材料选取为硬铝合金LY12(b=400Mpa)，以防锈蚀。端盖最小壁厚由=PD/2b/6得。端盖实际尺寸根据几何关系确定。3、确定活塞杆为了提高增压缸输出的稳定性，将快进活塞杆与增压活塞杆杆径均取为缸进的0.30.7倍，其长度根据几何关系确定。四、应用领域该