雙作用多級液壓缸設計研究

曹登峰

摘要

雙作用多級液壓缸設置距離短、運行行程長，在工程機械、運輸車輛以及起重機械等方面有著十分廣泛的應用。而以往所采用的常規(guī)多級液壓缸則存在一些難以克服的問題。為了進一步提升雙作用多級液壓缸的應用性能，需要對該設備的結構進行合理化的設計。本文對常規(guī)雙作用多級液壓缸在應用方面所體現(xiàn)出來的問題進行了深入的分析，并介紹了相關的優(yōu)化設計方法。

【關鍵詞】設計研究 多級液壓缸 雙作用

雙作用多級液壓缸系統(tǒng)普遍應用于部長要求小、安裝距離長的場合，能夠在相對較小的安裝空間內置入更長行程的單級液壓缸，其安裝尺寸空間與單級液壓缸相當，但卻有數(shù)倍于單級液壓缸的行程，廣泛應用于安裝空間比較緊張的場景下。隨著我國科學技術的不斷發(fā)展，各種新的設計方法與設計理念開始融入雙作用多級液壓缸的設計與優(yōu)化中，進一步提升了該器件的運行效率，本文對相關的研究成果進行了介紹。

1 常規(guī)單級液壓缸的不足之處

雙作用多級液壓缸各級缸筒在外伸的狀態(tài)下，很可能會產(chǎn)生桿腔背壓現(xiàn)象，各級缸在伸出無桿腔與有桿腔時均有液壓油流過，造成實際運行狀態(tài)下的液壓缸會受到來自于桿腔背壓的阻力，造成比較大的能耗，降低液壓缸負載效率，產(chǎn)生不必要的能源浪費。

雙作用多級液壓缸的通油孔們于筒壁上，各級活塞在機械運行的過程中往復運動于液壓缸筒中，這導致孔用密封圈和缸筒能油孔相互連通，通油孔在油壓作用下會被吸入密封圈唇邊，使其受到劃傷或翻邊損害，對液壓缸的可靠性、耐久性與密封性造成直接的影響。

雙作用多級液壓缸的活塞桿為空心制式，無桿腔液壓沒在空心活塞桿油管中進行傳輸，因此要將輸油口設置于活塞桿突出端，輸油口與外部油管之間通過橡膠軟管進行連接，在活塞桿伸出或縮回的過程中，橡膠軟管循環(huán)往復地拉直或卷曲，致使油管與運行狀態(tài)下的活塞桿之間不斷摩擦，活塞桿和橡膠軟管在長期使用的過程中會逐漸受到損壞，對于液壓缸的運行穩(wěn)定性造成了嚴重的影響。為了有效應對雙作用多級液壓缸在常規(guī)使用過程中所體現(xiàn)出來的不足，以更加科學的技術手段使用該器件，需要結合該器件的使用工況、技術指標以及性能參數(shù)，進一步優(yōu)化設計雙作用多級液壓缸，使該設備的應用性能、安全性與穩(wěn)定性得到進一步的提升。

2 優(yōu)化設計內容

2.1 結構優(yōu)化設計

從以上分析內容中可以發(fā)現(xiàn)，以往所采用的常規(guī)雙作用多級液壓缸由于受到內部結構、設計理念以及設計該當?shù)确矫娴南拗?，液壓缸在伸出出縮回的過程中得不到有效的緩沖，這就需要重點優(yōu)化設計該器件的內部結構，認真分析液壓缸的控制位置與運動規(guī)律，使經(jīng)過優(yōu)化設計的控制回路得到進一步的簡化，降低控制與檢測成本，使液壓缸設備得到有效的保護，使雙作用多級液壓缸內部能夠形成一個緩沖機制，于雙作用多級液壓缸上設置一套液壓復合閥，延長無桿腔油管，使活塞擠壓力得到一定程度上的釋放，維持收回狀態(tài)，借助密封技術手段將每級活塞與無桿腔供油管隔離起來，最先接收供油的是最大一級的無桿腔，于有桿腔和排油流道的連接部位設置并行多孔結構，前蓋設置大孔，活塞側設置小孔。以上是優(yōu)化設計的雙作用多級液壓缸的主要內容。

完成優(yōu)化設計后的雙作用多級液壓采用如下工作原理：壓力油通過缸底油口進入無桿腔，多級活塞桿在壓力油的作用下逐漸伸出，空氣與有桿受苦液壓油順著缸筒筒壁進入油箱。在活塞桿組件需要縮回的過程中，壓力油通過油口管和缸筒筒壁注入有桿腔，逐漸縮回活塞桿組件，有桿受苦油液通過液壓缸底部油孔被輸入至油箱。另外，經(jīng)過優(yōu)化改良后的雙作用多級液壓缸均設置有具有緩沖功能的多級回路，在流量條件不變的情況下，不同面積的活塞會使伸出速度逐漸得到增加，雙作用多級液壓缸在經(jīng)過優(yōu)化設計后采用并行式的大孔與小孔排列方法，大孔設置于前蓋則周圍，前蓋導向環(huán)形位置與每級油缸更加接近，有桿腔回油于活塞周圍小孔排出，最終實現(xiàn)上、下級的緩沖運動。

雙作用多級液壓缸在經(jīng)過優(yōu)化設計后，其內部結構也發(fā)生了一定的變化，其運動狀態(tài)能夠體現(xiàn)出以下幾方面的特點：

（1）移動閥片由于受到低液壓介質的影響，其驅動力會有所下降，固定閥片與移動閥片之間的結合面經(jīng)過密封處理，上級回路能夠運行于液壓主流量狀態(tài)，節(jié)流小孔負責對較低一級的流量進行分配，雙作用雙級液壓缸在這種功能的作用下可以在逐級在順序狀態(tài)下伸出，有效避出常規(guī)雙作用多級別液壓缸的胡亂伸出，安全性方面得到了明顯的改善;

（2）運行狀態(tài)下的雙作用多級液壓缸，其上級油缸回路在縮回出伸出出來中，會不斷增加介質壓力，在移動閥片的作用下，壓縮彈簧隨之受到驅動，固定閥片與移動閥片之間會形成空腔，液壓介質會經(jīng)過固定閥片和移動閥片，借助液壓復合閥的轉換后，液壓缸會被轉換至大流量供油狀態(tài)，下級油缸也會根據(jù)不同的順序與等級逐漸進行起動;

（3）雙作用多級液壓缸能夠對液壓復合閥進行設置，避免出現(xiàn)嚴重的液壓油浪費問題，回油僅經(jīng)過中間位置的小孔，這種設計方法一方面能夠強化緩沖作用，同時也能夠實現(xiàn)回油的有效節(jié)約。

3 結束語

雙作用多級液壓缸廣泛應用于各個產(chǎn)業(yè)領域，而以往的采用的常規(guī)液壓則存在許多不足之處，這就需要對其進行專門的優(yōu)化設計，于液壓缸活塞上設置多功能復合閥，使液壓缸在逐級縮回時能夠具備節(jié)流緩沖的功能。經(jīng)過不斷的發(fā)展，雙作用多級液壓缸還會受到更加廣泛的關注，受到更深層次的研究與分析。該器件在未來的應用中，需要進一步加強創(chuàng)新與優(yōu)化，擴展該器件的應用范圍，同時要進一步延長其使用幫助，最終實現(xiàn)雙作用多級液壓缸在可靠性與安全性方面的提升。

參考文獻

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