劉金勝
摘要:雙作用多級液壓缸的制作難度、維修難度相比于傳統(tǒng)液壓缸來說更高。本文重點分析了一種雙作用多級液壓缸的結(jié)構(gòu),說明了其在工作時的大致過程,并給出了相應(yīng)的工作原理,提出了優(yōu)化改進(jìn)方案。
關(guān)鍵詞:雙作用多級液壓缸;結(jié)構(gòu);設(shè)計
雙作用多級液壓缸是一種區(qū)別于傳統(tǒng)液壓缸的新型液壓機(jī)器,與后者相比,前者的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)非常緊湊,且外形很小,可以滿足空間不大的環(huán)境,還能夠滿足外伸內(nèi)縮時帶動負(fù)載的功能。但相比普通液壓缸,其結(jié)構(gòu)又比較復(fù)雜,成本與加工難度很高,都必須由專業(yè)的工廠設(shè)計。
1.液壓結(jié)構(gòu)設(shè)計
在系統(tǒng)對負(fù)載的運動速度沒有具體要求,而只是對其推力和行程有要求的情況下,對液壓缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了設(shè)計。其結(jié)構(gòu)設(shè)計圖如圖1所示。此液壓缸是雙作用兩級活塞式的。由第一級活塞,第二級活塞還有缸筒構(gòu)成,其中1為缸筒,2為第一級活塞,3為第二級活塞。首先將第一級的活塞筒部做成雙層的結(jié)構(gòu),并在外層的左端開有一個小孔(D),內(nèi)層的右側(cè)開有小孔E,液壓缸的油口A在第二級的活塞桿上面,并在第二級活塞桿上開一小孔C,且C與B相通,B口通過其通道與液壓缸的右半部分相連[1]。
2.雙作用多級液壓缸工作過程
我們將第一級的活塞左半部分的有效面積稱為S1,右半部分面積為S2,第二級活塞左端部分的面積為S2,有端部分的有效面積為S2a.一般情況下,我們將液壓缸活塞向外伸展時分為兩種情況,第一種為第二級活塞不動,第一級活塞運動,兩級活塞一起向外翻。第二種是每當(dāng)?shù)谝患壍竭_(dá)右面的點時,其所受的壓力等于第二級活塞左半部分所受的壓力,將第二級活塞推到第一級活塞的右半部分。在上述分析活塞外伸過程中,考慮到活塞的右端有效面積相對于左端面積比較小,而且外伸時有桿腔的壓力比較低,忽略了作用在活塞右端上的液壓力,這與實際是符合的[2]。我們從多級液壓缸的工作過程可以看出這種液壓缸較單級液壓缸的效率更高,需注意方面更多。
3.二級雙作用液壓缸的設(shè)計注意點
在二級雙作用液壓缸中,其一級活塞桿制作過程比較復(fù)雜,在設(shè)計時要詳細(xì)地考慮合理的設(shè)置。首先應(yīng)注意在焊縫的設(shè)計時要留有足夠的空間,其次要注意應(yīng)該在磨平打光之前對左右油口進(jìn)行加工;第三在設(shè)計內(nèi)外鋼管間的間隙時通常有兩種設(shè)計方法,一種是內(nèi)外管的外表面設(shè)置軸向槽;另一種是在內(nèi)鋼管外表設(shè)置螺旋槽,在螺旋槽和軸向槽的設(shè)置中必須在保證油量的前提下進(jìn)行。第四在選擇密封的材料時,要根據(jù)實際情況進(jìn)行選擇。其一般分為U和Y型(字母型),孔用組合,軸用組合三種情況。最后由于多級伸縮液壓缸的活塞在整個系統(tǒng)里起著支撐作用。因此對于活塞和導(dǎo)向套的選擇則要求其摩擦的阻力小,耐磨性強(qiáng),承受壓力大。
4.設(shè)計后的工作原理
當(dāng)雙作用多級液壓缸活塞加裝復(fù)合閥時,可以達(dá)到三種狀態(tài)。第一種為在液壓介質(zhì)壓力比較低時閥片不會移動。固定的閥片是密封的,液壓的很小的流量會通過節(jié)流孔。這樣可以使該種多級液壓缸形成一種順序。第二種狀態(tài)就是上一級的油缸回路動作完成以后,液壓的壓力會變大。介質(zhì)壓力升高后會使移動閥片靠近箭頭的方向。這時便會形成一個空間。隨后液壓介質(zhì)便會向右靠近,復(fù)合閥轉(zhuǎn)換成大流量供油的狀態(tài)。第三種狀態(tài)就是通過復(fù)合閥來實現(xiàn)節(jié)流,在油路被阻礙的情況下,通過復(fù)合閥的小孔實現(xiàn)回油,實現(xiàn)緩沖。雙作用多級液壓缸伸出時的緩沖原理就是在一定限度的固定流量下,因為活塞面積的大小差異,速度會加快,
為了實現(xiàn)伸出時的節(jié)流緩沖效果,將有桿腔的供排油流道設(shè)計成大小孔前后并行的結(jié)構(gòu),大孔在靠近前蓋側(cè),在每級油缸運動到接近前時,大的孔進(jìn)入前蓋導(dǎo)向環(huán)形區(qū)域遮蓋,有桿腔的回油通過靠近活塞的小孔固定節(jié)流排出,從而實現(xiàn)液壓缸每一級活塞的緩沖。我們同過對于工作原理的分析可以得出經(jīng)驗,總結(jié)分析,將雙作用多級液壓缸的優(yōu)點闡明出來,并對工作原理進(jìn)行延伸,從而找到更有效的手段進(jìn)行工藝設(shè)計,使其達(dá)到最好的效果。
5.優(yōu)化方案
在進(jìn)行雙作用多級液壓缸的設(shè)計時,要進(jìn)行細(xì)致的優(yōu)化,當(dāng)每一級活塞伸縮時,由于液壓缸本身并不具備緩沖減壓的功能,所以應(yīng)該在做液壓缸的運動位置檢測時給予更多的考慮,但這種考慮會增加費用,浪費成本,當(dāng)在信號失去控制時,會對液壓缸造成損害。我們研究了雙作用多級液壓缸的結(jié)構(gòu),結(jié)合經(jīng)驗,研究出一種擁有緩沖系統(tǒng)的方案。就是在每一級的活塞上安裝復(fù)合閥,并將油管伸長。當(dāng)活塞完成收回時,要將每一級的活塞和無桿腔油管通過密封,并設(shè)計一種大小孔的裝置,大孔要放在比較前面,小孔比較靠近活塞。液壓復(fù)合閥是由孔用彈性擋圈、固定閥片、移動閥片彈簧等幾部分構(gòu)成的。我們在對內(nèi)部結(jié)構(gòu)和工藝進(jìn)行優(yōu)化時,一定要考慮到符合標(biāo)準(zhǔn)的因素,暨質(zhì)量要達(dá)到最優(yōu)標(biāo)準(zhǔn),成本達(dá)到最合理標(biāo)準(zhǔn)。并不可一味的為了完成結(jié)構(gòu)的設(shè)計而忽視了其他條件。
6.結(jié)束語
雙作用多級液壓缸是一種新型高效的液壓缸。具有普通液壓缸所具備的一切優(yōu)勢,還有特殊性。這種新型液壓缸很復(fù)雜,無論從設(shè)計還是工藝需要的成本更高。我們在日常加工中,需要結(jié)合經(jīng)驗,進(jìn)行靈活的處理。應(yīng)該普及雙作用多級液壓缸的使用范圍。加強(qiáng)其相關(guān)產(chǎn)業(yè)的工作效率。注重設(shè)計工藝,加大投入,從細(xì)節(jié)出發(fā),深化新技術(shù)革命。
參考文獻(xiàn):
[1]孫曉林,王婷.一種新穎實用的雙作用多級液壓缸[J].液壓與氣動,2007,04:60.
[2]于貴文,臧克江,林晶.雙作用多級液壓缸的設(shè)計[J].中國工程機(jī)械學(xué)報,2007,04:430-433.