張　悅

雙作用多級液壓缸優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

張悅

（大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司液壓裝備廠，遼寧 大連116035）

雙作用多級液壓缸具有運(yùn)行行程長、設(shè)置距離短等優(yōu)點(diǎn)，在起重機(jī)械、運(yùn)輸車輛、工程機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而傳統(tǒng)雙作用多級液壓缸在實(shí)際應(yīng)用中暴露出一些問題，為了確保雙作用多級液壓缸良好的使用性能，應(yīng)做好優(yōu)化設(shè)計(jì)，完善雙作用多級液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。文章分析了傳統(tǒng)雙作業(yè)多級液壓缸存在的問題，闡述了雙作業(yè)多級液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，以供參考。

雙作用；多級；液壓缸；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1　傳統(tǒng)雙作業(yè)多級液壓缸存在的問題

（1）在各級缸筒外伸的情況下，雙作用多級液壓缸經(jīng)常出現(xiàn)桿腔背壓的問題，有桿腔和無桿腔在各級缸筒伸出時，都流過液壓油，導(dǎo)致液壓缸實(shí)際運(yùn)行時受到桿腔背壓阻力影響，能耗較大，使得液壓缸負(fù)載效率較低，造成能源浪費(fèi)。

（2）通油孔位于雙作用多級液壓缸的筒壁上，在運(yùn)行過程中，各級活塞在液壓缸筒進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動，這造成缸筒通油孔和孔用密封圈相互連通，在油壓作用條件下，通油孔易吸入密封圈唇邊，造成密封圈的翻邊損壞或者劃傷，直接影響液壓缸的密封性、耐久性和可靠性。

（3）雙作用多級液壓缸采用空心制式的活塞桿，通過空心活塞桿油管輸送無桿腔液壓油，所以液壓缸活塞桿輸出端設(shè)置有輸油口，而外部油管和輸油口之間主要采用橡膠軟管，而隨著活塞桿的縮回或者伸出，這個橡膠軟管逐漸卷曲或者拉直，導(dǎo)致液壓缸運(yùn)行時各級活塞桿和油管反復(fù)摩擦，隨著時間的推移，橡膠軟管和活塞桿會逐漸損壞，嚴(yán)重影響液壓缸的安全運(yùn)行。為了解決雙作用多級液壓缸暴露出的這些問題，實(shí)現(xiàn)液壓缸的科學(xué)應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合液壓缸的性能參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和使用工況，做好雙作用多級液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿足其各項(xiàng)性能使用要求。

2　雙作業(yè)多級液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)上述分析可知，傳統(tǒng)雙作用多級液壓缸設(shè)計(jì)受到設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)的限制，液壓缸在縮回和伸出過程中無法進(jìn)行緩沖，因此通過對雙作用多級液壓缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，仔細(xì)考慮液壓缸運(yùn)動和控制位置，盡量簡化液壓控制回路設(shè)計(jì)，降低檢測和控制成本，有效保護(hù)液壓缸設(shè)備。通過分析和研究雙作用多級液壓缸的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動狀態(tài)，為雙作用多級液壓缸設(shè)計(jì)一種緩沖作用，使用液壓復(fù)合閥設(shè)置在雙作用多級液壓缸上，增加無桿腔油管長度，釋放活塞擠壓力，保持收回狀態(tài)，利用密封將無桿腔供油管和每級活塞隔離起來，首先最大一級無桿腔接收供油，根據(jù)液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)置供排油流道和有桿腔之間的連接部位設(shè)置多孔并行結(jié)構(gòu)，活塞側(cè)設(shè)置小孔，前蓋端設(shè)置大孔。雙作用多級液壓缸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）優(yōu)化后工作原理。雙作用多級液壓缸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)完成以后的工作原理：缸底油口流過壓力油流入無桿腔中，在壓力油作用下，多級活塞桿組件逐漸伸出，缸筒筒壁通孔中流過有桿腔的液壓油和空氣輸送到油箱中。當(dāng)需要縮回雙作用多級液壓缸活塞桿組件過程中，缸筒筒壁通油孔和油口管流過壓力油進(jìn)入有桿腔中，然后活塞桿組件再逐漸縮回，液壓缸底部油孔將有桿腔油液循環(huán)排放到油箱中。同時，這種雙作用多級液壓缸各級回路伸出過程中具有緩沖功能，在固定流量條件下，雙作用多級液壓受到各級活塞面積不同的影響，逐漸增大伸出速度，并且這種雙作用多級液壓缸采用了大孔和小孔并行排列的供排油流道設(shè)計(jì)，前蓋側(cè)周圍設(shè)計(jì)有大孔，在接近前蓋時每級油缸運(yùn)動接近前蓋導(dǎo)向環(huán)形位置，由活塞周圍小孔排出有桿腔回油，實(shí)現(xiàn)下一級到上一級的運(yùn)動緩沖。

（3）優(yōu)化后運(yùn)行狀態(tài)。通過對雙作用多級液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這種液壓缸可以實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)行狀態(tài)：①在低液壓介質(zhì)壓力作用下，移動閥片驅(qū)動力不足，移動閥片和固定發(fā)閥片之間采用密封結(jié)合面，上級回路可以在液壓主流量狀態(tài)下運(yùn)行，節(jié)流小孔分配小流量，并且這種功可以使雙作用多級液壓缸在順序狀態(tài)下逐級伸出，不會出現(xiàn)液壓缸不按照順序胡亂進(jìn)行伸出，具有較高的安全性。②雙作用多級液壓缸運(yùn)行過程中，上級油缸回路進(jìn)行伸出和縮回動作時，液壓介質(zhì)壓力不斷增加，這時壓縮彈簧受到移動閥片的驅(qū)動作用力進(jìn)行運(yùn)動，移動閥片和固定閥片之間出現(xiàn)一個空腔區(qū)域，移動閥片和固定閥片上孔向閥流過液壓介質(zhì)，通過液壓復(fù)合閥的作用和轉(zhuǎn)換，將液壓缸調(diào)整為大流量供油狀態(tài)，并且液壓缸下級油缸逐漸進(jìn)行起動，按照不同等級，順序進(jìn)行動作。③這種雙作用多級液壓缸通過設(shè)置液壓復(fù)合閥，有效減少了液壓油的浪費(fèi)，節(jié)流效果非常明顯，在接近行程末端位置，雙作用多級液壓缸進(jìn)行縮回，在關(guān)斷主回油油路條件下，液壓復(fù)合閥僅僅通過中間位置的小孔流過回油，不僅有效節(jié)約回油，而且具有緩沖功能。

3　結(jié)語

雙作用多級液壓缸在多個領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而傳統(tǒng)液壓缸在應(yīng)用中存在很多問題，通過對雙作用多級液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用多功能復(fù)合閥設(shè)置在液壓缸活塞上，在逐級縮回過程中，實(shí)現(xiàn)液壓缸固定節(jié)流緩沖，在未來發(fā)展過程中，應(yīng)加大對雙作用多級液壓缸的分析和研究，結(jié)合實(shí)際需求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和創(chuàng)新，延長其使用期限，實(shí)現(xiàn)其更廣闊范圍的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，提高雙作用多級液壓缸的安全性和可靠性。

［1］尹秀麗，曹常貞，周夢瑜，等.雙作用多級液壓缸的緩沖設(shè)計(jì)［J］.液壓氣動與密封，2014，（8）：10-11.

［2］卜慶建.雙作用多級液壓缸的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2012，（6）：139-141.

［3］于貴文，臧克江，林晶.雙作用多級液壓缸的設(shè)計(jì)［J］.中國工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，（4）：430-433.

［4］臧克江，蒲紅，李彩花，等.一種雙作用多級液壓缸的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，（4）：524-528.

Optimization Design of Double Function Multistage Hydraulic Cylinder

ZHANG Yue
（Hydraulic Equipment Factory，Dalian Huarui Heavy Industry Group CO.，LTD.，Dalian，Liaoning 116035，China）

Doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder has advantages such as 1ong running stroke，short setting distance，etc.，it is wide1y used in fie1ds such as heavy machinery，transporting vehic1es，engineering machinery and so on.Traditiona1 doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder exposed some prob1ems in the practica1 app1ication.In order to ensure good performance of the mu1tistage doub1e function hydrau1ic cy1inder，we shou1d do optimization design and improvement of doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder structure design.This paper ana1yzes the prob1ems existing in the traditiona1 dua1 operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder，and expounds the content of optimization design of the doub1e operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder for reference.

doub1e function；mu1ti-stage；hydrau1ic cy1inder；optimization design

TH137.51

A

2095-980X（2016）03-0054-01

2016-03-03

張悅，主要研究方向：液壓系統(tǒng)。