一种新型的液压缸缓冲机构

1、液压与气动2009年第1期一种新型的液压缸缓冲机构于跃东,陈震德,宋素丽A Ne w2style Hydraulic Cylinder Cushi onY U Yue2dong,CHE N Zhen2de,S ONG Su2li(长治清华机械厂液压件公司,山西长治046012摘要:介绍传统液压缸的行程末端缓冲机构与新型的液压缸行程末端缓冲机构运动机理,通过改进缓冲柱塞,实现节流缓冲,避免出现压力脉冲及过高的缓冲腔压力峰值,同时阐述了新型的液压缸行程末端缓冲机构的优点及应用。关键词:液压缸行程;末端缓冲机构;节流中图分类号:T H137.5文献标识码:B文章编号:100024858(200901

2、20080202前言液压缸的行程末端缓冲机构可使带动负载的活塞部件在到达行程末端时减速到零,目的是消除因活塞部件的惯性力和液压力所造成的活塞与端盖之间的机械撞击,同时也为了降低活塞在改变运动方向时液体发出的噪声。1现在国内常用的液压缸行程末端缓冲机构的结构型式与动作机理1能量缓冲法一般情况下,运动惯性是产生冲击振动的最主要的原因,从公式E=m v2/2可以看出,降低运动速度v,是减小惯性冲击的最有效的方法。因此,采用能量缓冲法的缓冲器,是使液压缸低压腔内最后要排回油箱的液压油封闭起来,通过节流孔或缝隙流出,以达到减速的目的。同时,缓冲腔内的油液产生内压,以抵抗惯性力及其他外力的作用而实现缓冲。

3、其能量转化机理是把动能转化为热能,热能则由循环的油液带出到液压缸外。根据节流阀节流口面积是否可变又分为恒节流缓冲机构与变节流缓冲机构。恒节流型常用的结构如图1所示:缓冲柱塞为圆柱型,当活塞向缸盖方向运动进入节流区时,无杆腔内形成缓冲油腔,油液通过缓冲柱塞周围的环形间隙(图1a或通过缓冲节流阀5(图1b而流出,从而使活塞减速。一般系列化的成品液压缸中,由于事先无法知道活塞的运动速度以及运动部分的质量和载荷等,因此为了使结构简单,降低成本,多采用此种缓冲节流方式。特别是图1b采用缓冲节流阀5的缓冲机构,因为可根据液压缸实际负载情况调节节流孔的大小,即可以控制缓冲腔内缓冲压力的高低,同时当活塞反向运

4、动时,高压油从单向阀6进入液压缸内,活塞也不会因推力不足而产生起动缓慢或困难的现象。因此一般 缓冲机构都采用这种型式。11缸筒21活塞31缓冲柱塞41缸盖51缓冲节流阀61单向阀图1恒节流缓冲机构示意图收稿日期:2008207224作者简介:于跃东(1971,男,山西长治人,工程师,主要从事专用车检验技术工作。在恒节流缓冲机构的基础上,为了使节流面积随缓冲行程的增大而减小,使动能的吸收更为均匀,通过改进缓冲柱塞,可实现变节流缓冲。主要有抛物线、铣槽、阶梯形、圆锥形、双圆锥形、两级缓冲、多孔缸筒、多孔柱塞等结构型式。其中,多孔柱塞(图2a和多孔缸筒型(图2b可适当布置每排小孔的数量和各排之间的距

5、离,使节流面积更接近于理想抛物线,缓冲腔压力p c基本接近理想曲线(图3。2卸荷缓冲法当活塞运动到终端,使液压缸的高压腔的油液流回油箱的缓冲方法,称为卸荷缓冲法。这种方法只能082009年第1期液压与气动消除压力能引起的冲击,不能消除惯性力引起的冲击。常用的结构为:在活塞上设置1组或几组卸荷阀,每组卸荷阀都由1个阀芯和2个阀套组成。当活塞动动到两端时,卸荷阀被打开,使高压腔与低压腔相通,实现缓冲。卸荷缓冲法不像能量缓冲法那样会产生发热现象。但是活塞在终端时,液压缸两腔相通,对于反向启动有一定影响,使用时应予以注意。3其他缓冲方法其他缓冲方法包括浮动活塞缓冲器、弹簧缓冲器。其缓冲效果都不太理想。

6、另外,对于冲击力非常大的液压缸,仅在液压缸内部采取措施还不够,还要求采用外部缓冲措施,如设置缓冲缸、缓冲阀、减速阀等。此处不再赘述。2新型的液压缸缓冲机构原理这种新型的节流缓冲机构,根据应用场合的不同可设计成恒节流缓冲与变节流缓冲两种型式,如图4,在图4a中,当活塞3向缸盖7方向运动时,缓冲块5在挡圈6和弹簧4的作用下也随着活塞3向缸盖方向运动。当缓冲块与缸盖平面复合时,无杆腔内形成缓冲油腔。被封闭的油液只能从节流孔排出,从而实现节流缓冲。图4b是在图4a的基础上加以改进的,在缓冲块的进油管上增设小孔,当活塞3向缸盖7方向运动时,通过改变节流孔的数量来改变节流面积,从而达到变节流的效果。其能量

7、转化机理是把动能转化为热能,热能则由循环的油液带出到液压缸外。因此属于能量缓冲法。从图4可以看出,当活塞反向运动时,活塞也不会因推力不足而产生起动缓慢或困难的现象。1.活塞杆2.缸筒3.活塞4.圆锥形弹簧5.缓冲块6.轴用挡圈7.缸盖图4新型缓冲机构示意图3新型液压缸缓冲机构与传统液压缸缓冲机构的比较1衡量缓冲机构的指标缓冲机构能以较短的缓冲行程S c吸收最大的动能;缓冲过程中应尽量避免出现压力脉冲和过高的缓冲腔压力峰值,使压力的变化为渐变过程;缓冲腔内峰值压力应为pc1.5p i(p i为供油压力;易加工,成本低。2新型液压缸缓冲机构的特点采用圆锥形弹簧与变节流缓冲结构。圆锥形弹簧与圆柱形弹簧相比,具有较大的横向稳定性。振动频率是变值,可防止共振现象的产生。避免了出现压力脉冲和过高的缓冲腔压力峰值,使压力的变化为渐变过程,根据已知参数,可确保缓冲腔内峰值压力pc1.5p i;结构紧凑。由于圆锥形弹簧的可压缩性,节省了传统缓冲柱塞的横向尺寸,减少了缓冲行程。这一点在结构较紧凑的工程液压缸中有非常大的优势;从图4可以看出,这种缓冲机构结构简单,加工性优良;成本低。4结束语采用新型的液压缸缓冲机构