雙作用液壓缸浮動(dòng)緩沖裝置的設(shè)計(jì)

雙作用液壓缸浮動(dòng)緩沖裝置的設(shè)計(jì)

0動(dòng)到終點(diǎn)停機(jī)緩沖區(qū)裝置是液壓機(jī)的常用裝置，用于保護(hù)液壓機(jī)。液壓缸工作時(shí),當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到行程終點(diǎn)突然停止下來會(huì)產(chǎn)生巨大的沖擊,特別是當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件速度很快或質(zhì)量很大時(shí),這種沖擊尤為嚴(yán)重,不但會(huì)造成液壓缸的損壞,還會(huì)對(duì)相關(guān)系統(tǒng)的管路和閥類等部件造成損壞,而液壓缸中的緩沖裝置就是用來防止這些損壞的。1液壓缸同步控制,出現(xiàn)了“同步五步”的設(shè)備組合方式,其符合現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)的要求,其在實(shí)際的設(shè)計(jì)生產(chǎn)中,要想保證緩沖結(jié)構(gòu)能夠正常穩(wěn)定地工作,就必須保證活塞桿和缸筒之間有良好的同軸度。要想保證這個(gè)同軸度,就必須保證好活塞桿和缸筒分別與前后端蓋、活塞的間隙配合及各部件的形位公差。而在實(shí)際的生產(chǎn)應(yīng)用過程中,由于受到設(shè)計(jì)、加工、裝配及使用等各種因素的影響,這一同軸度很難得到保證,這就導(dǎo)致了液壓缸在使用過程中常常出現(xiàn)問題。針對(duì)以上情況,為了保證液壓缸緩沖能夠正常穩(wěn)定地工作,我們通過大量實(shí)踐,設(shè)計(jì)出一種比較實(shí)用的液壓缸緩沖結(jié)構(gòu)——浮動(dòng)緩沖裝置。此裝置可補(bǔ)償在生產(chǎn)使用過程中造成的偏心,同時(shí)這種結(jié)構(gòu)受活塞桿和缸筒同軸度的影響很小,且工作可靠,使用壽命長(zhǎng),緩沖效果好,在設(shè)計(jì)制造過程中也很容易實(shí)現(xiàn)。下面就以雙作用液壓缸為例來簡(jiǎn)單介紹一下這種緩沖裝置(圖1),圖1(a)為缸頭浮動(dòng)緩沖裝置,圖1(b)為缸底浮動(dòng)緩沖裝置。1.1缸頭緩沖和浮動(dòng)緩沖套控制關(guān)鍵過程的工作原理雙作用液壓缸缸頭浮動(dòng)緩沖裝置與傳統(tǒng)緩沖結(jié)構(gòu)極為相似,只是緩沖柱塞被浮動(dòng)緩沖套所取代。這種結(jié)構(gòu)在缸頭上設(shè)有缸頭油口3、緩沖調(diào)節(jié)閥2、單向閥4這3個(gè)相互連通的部分,在缸頭右端面上開有與緩沖調(diào)節(jié)閥相連的油孔和與單向閥相連的油孔,并且開有緩沖孔,緩沖孔與進(jìn)油孔相互連通。在缸頭上設(shè)單向閥的作用是保證液壓缸反向運(yùn)行時(shí)能快速啟動(dòng)。當(dāng)液壓缸的左腔緩沖起作用時(shí),液壓缸左腔的壓力升高,這時(shí)單向閥是關(guān)閉的狀態(tài);當(dāng)缸頭油口進(jìn)油推動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)時(shí),在壓力液體的推動(dòng)下單向閥打開,壓力液體順利進(jìn)入液壓缸左腔,推動(dòng)液壓缸向右運(yùn)行。浮動(dòng)緩沖套是耐磨材料制造的零件,它浮套在活塞桿上面,與活塞桿間隙大于0.5mm,可使浮動(dòng)緩沖套在活塞桿上沿徑向做小范圍的運(yùn)動(dòng),以便于緩沖時(shí)自動(dòng)調(diào)整與緩沖孔同心。浮動(dòng)緩沖套外徑與缸頭緩沖孔內(nèi)徑是小間隙配合,通過研磨加工來保證間隙和精度。浮動(dòng)緩沖套右端面與活塞左端面留有0.5～1mm的間隙,可使浮動(dòng)襯套在活塞桿上沿徑向做小范圍運(yùn)動(dòng)。當(dāng)活塞從右向左運(yùn)動(dòng)進(jìn)入緩沖行程時(shí),通過浮動(dòng)緩沖套上短圓錐的引導(dǎo)進(jìn)入缸頭緩沖孔,浮動(dòng)緩沖套自動(dòng)對(duì)中進(jìn)入缸頭緩沖孔。當(dāng)浮動(dòng)緩沖套與缸頭緩沖孔剛開始接觸配合時(shí),活塞桿和緩沖套的間隙處形成節(jié)流,在緩沖套的錐面上產(chǎn)生一定的壓力,它足以將浮動(dòng)緩沖套緊緊地壓靠在活塞端面上形成端面密封,這時(shí)油液無法通過緩沖套內(nèi)部間隙回油。當(dāng)浮動(dòng)緩沖套進(jìn)入緩沖內(nèi)孔時(shí),液壓缸左腔的壓力液體通過與緩沖調(diào)節(jié)閥相連的油孔進(jìn)行回油。緩沖的效果是通過緩沖調(diào)節(jié)閥來實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)液壓缸運(yùn)動(dòng)臨近終點(diǎn)時(shí),其運(yùn)行速度已經(jīng)沒有那么快了,這時(shí)液壓缸左腔的壓力降低了很多,壓力液體又可以通過緩沖套內(nèi)孔的間隙回油,整個(gè)緩沖過程結(jié)束。反向啟動(dòng)時(shí),壓力液體通過缸頭油口進(jìn)入液壓缸,在壓力液體的推動(dòng)下單向閥打開,壓力液體通過單向閥進(jìn)入液壓缸左腔,實(shí)現(xiàn)反向快速啟動(dòng)。1.2緩沖帶模型的設(shè)計(jì)雙作用液壓缸缸底浮動(dòng)緩沖裝置主要由緩沖柱塞10、緩沖閥片12及有限位作用的孔用彈性擋圈11組成,這種結(jié)構(gòu)一般在缸底上設(shè)有緩沖調(diào)節(jié)閥13和缸底油口14這2個(gè)相互連通的部分。在缸底的內(nèi)端面上開有緩沖安裝槽和與緩沖調(diào)節(jié)閥連通的油孔。但是與缸頭上不同的是,在缸底上并不需要設(shè)置啟動(dòng)單向閥。緩沖閥片12也是由耐磨材料制成的零件,且其是一個(gè)浮動(dòng)件。緩沖閥片是由大小2個(gè)階梯圓環(huán)組成的,小直徑圓環(huán)的端面是一光整的平面,工作狀態(tài)下與安裝槽底端的光整平面相貼合,形成密封帶,它們之間的配合是通過研磨來保證的。大直徑圓環(huán)上均布開有4個(gè)通槽,在壓力液體反向啟動(dòng)的時(shí)候能使油液順利流過,起傳統(tǒng)緩沖裝置中單向閥的作用。緩沖閥片內(nèi)徑與緩沖柱塞滑動(dòng)配合,通過先車削后磨削最后研磨來保證間隙和精度。大圓環(huán)外徑比端蓋孔小,可使緩沖閥片在缸底的安裝槽內(nèi)做小范圍徑向運(yùn)動(dòng),以便于在緩沖過程中自動(dòng)調(diào)整對(duì)中。緩沖閥片的厚度比安裝槽底端到孔用彈性擋圈的距離小1.5～2mm,這樣可以保證緩沖閥片在安裝槽內(nèi)的軸向有一定的運(yùn)動(dòng)空間,且保證反向運(yùn)行時(shí)壓力液體能有足夠的流動(dòng)間隙。缸底安裝槽底端是一光整的平面,安裝槽上開有孔用擋圈的安裝槽。緩沖柱塞和活塞桿是一體的,可以使緩沖柱塞和活塞桿的同軸度得到保證。在緩沖柱塞的引導(dǎo)部分有一個(gè)短圓錐,當(dāng)液壓缸向右運(yùn)動(dòng)進(jìn)入緩沖時(shí),緩沖閥片在緩沖柱塞頭部短圓錐的引導(dǎo)下,自動(dòng)對(duì)中滑入緩沖閥片的內(nèi)孔,液壓缸右腔壓力開始升高,推動(dòng)緩沖閥片向右運(yùn)動(dòng)并貼近安裝槽底端面。緩沖閥片右端面與安裝槽底面貼合后,構(gòu)成一環(huán)形密封帶,使油液不能通過緩沖閥片與缸底間隙流動(dòng),油液通過缸底上與緩沖調(diào)節(jié)閥相連的油孔回油,緩沖效果通過緩沖調(diào)節(jié)閥來調(diào)節(jié)。反向啟動(dòng)時(shí),壓力液體從缸底油口進(jìn)入液壓缸,在壓力液體的作用下,首先推動(dòng)緩沖閥片向左運(yùn)動(dòng),這時(shí)緩沖閥片被推到安裝槽左側(cè)的孔用彈性擋圈處,由于緩沖閥片與安裝槽底端有較大的間隙,且緩沖閥片的大直徑圓環(huán)上開有4個(gè)通槽,壓力液體能通過緩沖閥片與安裝槽的間隙及4個(gè)通槽,順利推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)反向快速啟動(dòng)。2注意事項(xiàng)和預(yù)防措施2.1b調(diào)整同軸度(1)有浮動(dòng)裝置,浮動(dòng)件在軸向和徑向上都有一定的浮動(dòng)空間,在徑向上的浮動(dòng)可以調(diào)整同軸度,彌補(bǔ)制造和使用中的誤差。(2)緩沖閥片在缸底安裝槽中有一定的運(yùn)動(dòng)空間,可以控制油路的開閉。當(dāng)運(yùn)動(dòng)到安裝槽左側(cè)時(shí),壓力液體能順利通過,起單向閥的作用。(3)依然是根據(jù)節(jié)流緩沖的原理來設(shè)計(jì)的,設(shè)計(jì)計(jì)算方法成熟可靠。2.2緩沖間隙的影響(1)在徑向存在較大的間隙,必須考慮好緩沖開始時(shí)浮動(dòng)件的引導(dǎo)及自動(dòng)調(diào)整對(duì)中的問題。(2)必須控制好浮動(dòng)件與安裝部件間的間隙,間隙不能太小也不能太大。間隙太小,會(huì)影響緩沖過程中自動(dòng)對(duì)中的同軸問題,不利于發(fā)揮這種緩沖結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì);間隙太大,會(huì)在進(jìn)入緩沖行程時(shí)影響浮動(dòng)件的引導(dǎo)。(3)進(jìn)入緩沖行程時(shí),浮動(dòng)件需要有引導(dǎo)地自動(dòng)對(duì)中,且經(jīng)過緩沖腔壓力升高,緩沖件運(yùn)動(dòng)到相配合端面接觸產(chǎn)生密封帶,最終進(jìn)入緩沖行程,這時(shí)活塞已經(jīng)運(yùn)動(dòng)了一段距離,剩下的才是有效緩沖