申家順

摘 要：文章簡(jiǎn)要的介紹了通用的增壓技術(shù)及其工作原理，分析了氣液組合增壓設(shè)備的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。介紹了氣液增壓技術(shù)和平行氣液增壓缸的工作過(guò)程，對(duì)平行氣液增壓缸的結(jié)構(gòu)組成，技術(shù)特點(diǎn)和工作參數(shù)進(jìn)行了探究分析。

關(guān)鍵詞：氣液組合增壓 平行式 技術(shù)優(yōu)勢(shì) 參數(shù)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：TH1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1003-9082（2019）04-0-01

一、平行氣液組合增壓技術(shù)的原理

增壓技術(shù)應(yīng)用廣泛，工業(yè)應(yīng)用廣泛的增壓技術(shù)有：純氣動(dòng)氣體增壓、純液動(dòng)液體增壓和氣體液體組合增壓三種。純氣動(dòng)增壓的裝置一般動(dòng)作迅速，功耗較低，且動(dòng)力裝置結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，但運(yùn)行的速度難以控制，負(fù)載變化大，容易產(chǎn)生爬行或自行推進(jìn)。純液體的增壓設(shè)備，優(yōu)缺點(diǎn)都比較突出，運(yùn)行穩(wěn)定，輸出力密度大，但需要額外建設(shè)液壓站，對(duì)企業(yè)來(lái)說(shuō)增加了運(yùn)營(yíng)成本和噪音污染。

氣液增壓技術(shù)結(jié)合了氣動(dòng)傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)，采用封閉式液壓缸，僅需要液壓元件，如止回閥和節(jié)流閥。油泵和油箱等供油系統(tǒng)無(wú)需單獨(dú)建設(shè)。

外接氣源壓力為Po，油液壓力為P，液壓缸和氣壓缸左右平行設(shè)置。當(dāng)氣源供應(yīng)壓力氣體時(shí)，氣缸活塞Do被推動(dòng)，根據(jù)活塞面積比使油缸小活塞d側(cè)壓力成倍增加。通過(guò)聯(lián)通的油缸中的壓力油進(jìn)行壓力傳遞，輸出活塞D向外運(yùn)動(dòng)并輸出最終作用力。為便于原理推導(dǎo)進(jìn)行模型簡(jiǎn)化，再實(shí)際設(shè)備應(yīng)用計(jì)算中還需涉及運(yùn)行的往返過(guò)程、設(shè)備的整體密封性以及零件工藝水準(zhǔn)等。

忽略摩擦力，阻尼力等，可以導(dǎo)出P，Po和F之間的以下關(guān)系：

公式（1-1）為內(nèi)部增壓式，設(shè)Φ=，則為內(nèi)部增壓比，公式（1-3）為實(shí)際對(duì)外輸出增大式。

從上式可以看出，增加Do或減小d可以增加系統(tǒng)的增壓比，但是Do的增加和d的減小是有限的。如果d太小，液壓缸的輸出將太小，這將影響對(duì)外輸出，而隨著Do增大，整個(gè)增壓設(shè)備的體積也將失衡。

結(jié)構(gòu)參數(shù)Do，d，D的選擇應(yīng)與增壓缸的實(shí)際使用進(jìn)行權(quán)衡，同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)，輸出力和壓力油密封等因素。

二、氣液增壓系統(tǒng)技術(shù)分析

氣液組合增壓設(shè)備按結(jié)構(gòu)可為平行式和串聯(lián)式，增壓缸體部分和工作輸出缸體部分直線(xiàn)連接的為串聯(lián)式，該種結(jié)構(gòu)技術(shù)要求相對(duì)簡(jiǎn)單，但軸向工作空間要求較大;增壓部分和工作輸出部分平行連接的為平行式，該種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)要高，但適合軸向空間狹小又需要較大力行程的工況。

氣液增壓系統(tǒng)的核心是增壓部分——?dú)庖涸鰤焊祝饕煽爝M(jìn)氣缸，增壓缸和氣液轉(zhuǎn)換回路組成。在快速移動(dòng)的汽缸和增壓缸之間是一個(gè)封閉的油密室，油封室中的油是一種力增大的轉(zhuǎn)換介質(zhì)。

氣液增壓缸的工作循環(huán)可分為三個(gè)沖程段：

一是軟到位行程：前增壓室充入壓縮空氣，氣壓驅(qū)動(dòng)輸出活塞快速接近工件，在輸出活塞完全接觸工件前增力缸體不輸出工作壓力，該過(guò)程稱(chēng)為氣液增壓缸的快速“軟到位”過(guò)程。

二是工作行程：當(dāng)工作桿完全接觸工件后，輸出活塞受到來(lái)自工件的反作用力。當(dāng)腔室的氣壓達(dá)到閾值，缸體外部差壓閥打開(kāi)，壓縮空氣充入后增壓室。增力活塞在前進(jìn)過(guò)程中逐步分離儲(chǔ)油室和工作油室，分離后工作油室壓力顯著增加驅(qū)動(dòng)工作活塞輸出工作力。開(kāi)始沖壓，該過(guò)程稱(chēng)為工作行程。

三是返回行程：在工作行程完成后，兩個(gè)增壓室中的壓縮空氣排出，工作活塞和增壓活塞返回。為下一工作循環(huán)做好準(zhǔn)備。

1.平行式氣液增壓缸結(jié)構(gòu)

平行式氣液增壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：

第一，在氣液增壓缸上安裝精密螺紋連接板，以便將氣液增壓缸精確定位在閥體上。

第二，高壽命緩沖構(gòu)件安裝在工作活塞的兩側(cè)，這是確保高效運(yùn)行時(shí)噪音低的關(guān)鍵。

第三，完整的油氣隔離裝置是確保氣液增壓缸長(zhǎng)期無(wú)故障驅(qū)動(dòng)的基本前提。

第四，雙支撐工作活塞桿是一種動(dòng)力驅(qū)動(dòng)的執(zhí)行器，尺寸小但沖擊力大，適用于氣液增壓缸。是保證其安全、準(zhǔn)確、可靠工作的關(guān)鍵。

第五，補(bǔ)油裝置。除了簡(jiǎn)單快速的補(bǔ)充外，它還可以防止在填充油箱時(shí)出現(xiàn)操作錯(cuò)誤。

第六，恒壓儲(chǔ)油系統(tǒng)儲(chǔ)存足夠的液壓油，用于氣液增壓缸的長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。

2.平行氣液增力缸參數(shù)分析

平行氣液增力缸由兩個(gè)增壓缸組成。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于工業(yè)企業(yè)制造、安裝與應(yīng)用，其中端蓋和活塞兩部分為通用件，但平行缸受行程長(zhǎng)度、設(shè)計(jì)工作壓力以及內(nèi)徑等限制。安裝過(guò)程中的細(xì)微偏差便會(huì)導(dǎo)致氣缸末端出現(xiàn)泄漏。當(dāng)缸體內(nèi)徑太大或設(shè)計(jì)工作壓力太高時(shí)，由于未知的徑向尺寸和拆卸與組裝問(wèn)題，空桿的直徑將受到影響。限制是拉桿的拉應(yīng)力可超過(guò)屈服極限所以常用行程≤125m;缸內(nèi)徑≤250mm，額定工作壓力P≤20mpa，個(gè)別可達(dá)25mpa。

增壓缸體上的內(nèi)部增壓活塞端部的直徑是不同的。當(dāng)?shù)蛪河突驓怏w進(jìn)入缸左端時(shí)，活塞向右運(yùn)動(dòng)，輸出高壓油。

根據(jù)活塞桿的力平衡關(guān)系可得P2=P1A1/A2=P1K。

式中P1——輸入的低壓，P2——輸出的高壓，

A1——大活塞的面積，A2——小活塞的面積。

式中K——壓力放大倍數(shù)。面積和的差異越大，K值越大。當(dāng)油或空氣反轉(zhuǎn)時(shí)，它是一個(gè)空的返回行程，沒(méi)有高壓輸出。