陳廣娟，周夢瑜

(煙臺職業(yè)學院，山東 煙臺 264670)

0 引言

隨著我國城市化進程的不斷加快，環(huán)衛(wèi)車輛的需求也日漸加大，壓縮式垃圾車就是最常見的環(huán)衛(wèi)車輛之一.壓縮式垃圾車部件推板油缸是壓縮式垃圾車的重要執(zhí)行元件，主要用來壓縮垃圾以及推卸垃圾.推板油缸是一種結構比較特殊而復雜的多級伸縮式液壓油缸［1］，在使用過程中常常會因漲缸現(xiàn)象而導致報廢. 我們和煙臺未來自動裝備責任有限公司的專家經過反復地實驗及研究，分析出了推板油缸漲缸的機理，并提供了可靠的解決方案.

1 推板油缸的結構及工作原理

1.1 推板油缸的結構

推板油缸的結構示意圖(以三級為例)如圖1 所示，它主要有外缸筒、組合件Ⅰ、組合件Ⅱ、組合件Ⅲ、前蓋Ⅰ、前蓋Ⅱ、前蓋Ⅲ、密封件Ⅰ、密封件Ⅱ、密封件Ⅲ組成.

1.2推板油缸的工作原理

正常情況下，推板油缸的工作分為兩部分:外伸過程和壓縮過程［2］. 具體過程分析如下:

1.2.1 外伸過程

壓力油從外伸油口K1 進入，經N 腔到H 腔，推動組合件Ⅰ、組合件Ⅱ及組合件Ⅲ同步向右運動，D 腔的回油經過油孔A、E 腔、過油孔B、F 腔、過油孔C 到G 腔，通過回縮油口K2 回液壓站;組合件Ⅰ觸碰到前蓋Ⅰ后停止運動，組合件Ⅱ及組合件Ⅲ繼續(xù)同步向右運動，E 腔的回油經過油孔B、F 腔、過油孔C、G 腔、回縮油口K2 回液壓站;組合件Ⅱ觸碰到前蓋Ⅱ后停止運動，組合件Ⅲ繼續(xù)向右運動，F(xiàn) 腔的回油經過油孔C、G 腔、回縮油口K2 回液壓站.組合件Ⅲ觸碰到前蓋Ⅲ后停止運動，此時推板油缸全部伸出，達到最大行程［3］.

1.2.2 回縮過程

壓力油從回縮油口K2 進入，經G 腔、過油孔C 到F 腔，推動組合件Ⅲ向左運動;組合件Ⅲ觸碰到組合件Ⅱ后，壓力油經過油口B 到E 腔，推動組合件Ⅱ(與組合件Ⅲ同步)向左運動;組合件Ⅱ觸碰到組合件Ⅰ后，壓力經過油口A 到D 腔，推動組合件Ⅰ(與組合件Ⅱ及組合件Ⅲ同步)向左運動;組合件Ⅰ觸碰到后蓋(外缸筒)后，推板油缸全部縮回.在整個回縮過程中，H 腔的回油經N 腔、外伸油口K1 回液壓站［4］.

2 漲缸機理分析

以往的推板油缸在使用過程中時常產生漲缸現(xiàn)象(即某一層缸筒外徑變大)而導致報廢［5］，其原因是外伸過程中出現(xiàn)亂級，即組合件Ⅰ還未達到終點時組合件Ⅱ就開始與之相對運動(或組合件Ⅱ還未達到終點時組合件Ⅲ就開始與之相對運動)，這樣就會出現(xiàn)如圖2 所示的瞬間狀態(tài):密封圈Ⅱ封住過油孔A(或密封圈Ⅰ封住過油孔B)，D 腔內的液壓油不能排出，而H 腔壓力油(20 ～25MPa)的作用面積為最大一級活塞的左側全面積，其與D 腔環(huán)形橫截面面積之比＜5:1，所以D 腔的油壓瞬間升至100MPa 以上，超過了外缸筒材料的屈服極限，致使外缸筒向外產生永久變形［6］，便影響了使用甚至報廢. 圖2 所示為推板油缸漲缸狀態(tài)示意圖.

3 解決漲缸問題的措施

既然漲缸是因推板油缸外伸時亂級導致某一級前腔瞬間封閉而壓力驟然巨升引起的［7］.那么首先得解決亂級，然后再解決壓力升高. 如圖3 所示，在油缸的各級活塞增加了起動面積控制結構，各級活塞桿(缸筒)增加了泄壓孔.最大一級活塞的右端面、第二級活塞的左右端面及最小一級活塞的左端面均具有較低的粗糙度，而且相互間的平行度很高(通過分別保證與各自中心線的垂直度來實現(xiàn))，它們相互貼合后，結合面不會過油.最大一級的起動面積為φT 與φS 面積之差，第二級的起動面積為Q1 腔的環(huán)形橫截面面積(壓力油經起動孔1 進入Q1 腔)，最小一級的起動面積僅為φS 的面積. 三級所受的外伸作用力(油壓作用力與靜摩擦阻力之差，最小一級還要減去負載力)之比大于9:3:1(在大多數(shù)情況下如此，也有例外情況，見下文). 最大一級起動后，三級同步向右運動;最大一級到達終點后，第二級和最小一級繼續(xù)同步向右運動. 此時雖然最小一級的受壓面積增加了Q2 腔的環(huán)形橫截面面積(壓力油經起動孔2 進入Q2 腔)，但第二級的受壓面積更是增加了φZ 與φS 面積之差;第二級到達終點后，最小一級繼續(xù)向右運動直至達到多級缸的最大行程.這樣就避免了亂級，也就基本避免了漲缸現(xiàn)象.

當然也有例外情況:當組合件Ⅰ的活塞密封圈溝槽底徑和活塞桿外徑處于上差，同時外缸筒的內徑和前蓋Ⅰ活塞桿密封圈溝槽底徑處于下差，特別是當外缸筒內孔的形位公差(圓度、圓柱度、直線度、右端內螺紋的同軸度)處于上限，組合件Ⅰ所受靜摩擦阻力達到最大值，它的起動力就有可能小于第二級(同理第二級的起動力也有可能小于第三級)，這時還會出現(xiàn)泄壓防漲的狀態(tài)［8］，但因為泄壓孔a(泄壓孔b)的存在，D 腔(E 腔)內不會生成高壓，最終與H 腔同壓，形成差動狀態(tài)，同樣能正常地完成最大工作行程，不會漲缸，如圖4 所示.

4 實際使用效果

按上述方案改進后的推板油缸經眾多用戶長期使用，再也沒有發(fā)生過漲缸現(xiàn)象，得到了各壓縮式垃圾整車制造商及各地終端用戶(環(huán)衛(wèi)工人)的一致好評.

［1］臧克江，浦紅，李彩花，等. 一種雙作用多級液壓油缸的設計與應用［J］. 佳木斯大學學報(自然科學版)，2006.(10):524 －527.

［2］姚春東.液壓傳動與氣動控制［M］.哈爾濱:哈爾濱工業(yè)出版社，2000.

［3］李廣濟，王軍，張殿坤，等.新型雙伸縮液壓缸設計［J］.煤礦機械，1999，(3):7 －8.

［4］謝建，羅志軍，田桂，等.基于AMESim 的多級液壓缸建模與仿真［J］.機床與液壓，2010，38(7);126 －129.

［5］張紅軍，王慧基.多級套筒伸縮式雙作用液壓缸故障分析與改進勢［J］.建筑機械，2010，(3):109 －110.

［6］雷天覺.液壓工程手冊［M］.北京:機械工業(yè)出版社，1990.

［7］杜文正.基于小波多尺度邊緣檢測的液壓缸內泄漏故障診斷［J］.液壓與氣動，2003，(3):52 －53.

［8］吳非.液壓驅動雙缸雙作用往復泵［J］.機床與液壓，2005，(11):98 －99.