基于油液阻尼的氣動(dòng)作動(dòng)筒方案

徐方舟 張斌 宋春雨

摘 要：氣動(dòng)作動(dòng)筒具有潔凈、重量輕、污染低、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在各大工程行業(yè)中。但相對于液壓作動(dòng)筒，氣動(dòng)作動(dòng)筒在速度控制及行程末端緩沖上存在一定的弊端。為此，文章提出了一種基于油液阻尼的氣動(dòng)作動(dòng)筒方案，有效解決了氣動(dòng)作動(dòng)筒工作中的速度控制及末端緩沖問題。

關(guān)鍵詞：作動(dòng)筒；油液阻尼；緩沖

中圖分類號：TH113 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0125-02

Abstract： Pneumatic moving cylinder has the advantages of clean， light weight， low pollution， easy clogging and so on， so it is widely used in various engineering industries. However， compared with hydraulic actuators， pneumatic actuators have some drawbacks in speed control and travel end buffering. For this reason， this paper puts forward a scheme of pneumatic moving cylinder based on oil damping， which effectively solves the problems of velocity control and terminal buffer in the operation of pneumatic moving cylinder.

Keywords： actuating cylinder； oil damping； buffer

引言

作動(dòng)筒作為一種直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，常用的作動(dòng)筒有液壓作動(dòng)筒和氣動(dòng)作動(dòng)筒。一般在作動(dòng)筒行程末端采用緩沖裝置產(chǎn)生較大的阻力，使工作部件平穩(wěn)制動(dòng)，并避免活塞與缸體/缸蓋的相互碰撞。

理想的緩沖裝置應(yīng)在作動(dòng)筒的整個(gè)工作過程中保持緩沖壓力恒定不變，然而在現(xiàn)有的氣動(dòng)作動(dòng)筒中，常采用緩沖節(jié)流閥、緩沖塞柱等方式進(jìn)行氣動(dòng)作動(dòng)筒末端緩沖，無法實(shí)現(xiàn)在整個(gè)工作過程中都能起到緩沖作用。

1 基于緩沖墊的氣動(dòng)作動(dòng)筒方案

某作動(dòng)筒方案示意如圖1所示，工作時(shí)，高壓氣體從氣源入口進(jìn)入，推動(dòng)活塞桿向外推出，在作動(dòng)筒行程末端，設(shè)置有5mm厚的緩沖墊，用于末端緩沖。作動(dòng)筒有桿腔與外部大氣通過透氣孔聯(lián)通，從而降低有桿腔氣體壓縮影響。實(shí)際使用中，上述方案的緩沖效果并不理想。在多次試驗(yàn)后，出現(xiàn)了末端緩沖墊損壞的情況，同時(shí)在行程末端，產(chǎn)生的沖擊對周邊設(shè)備帶來了較大的影響。

2 基于油液阻尼的氣動(dòng)作動(dòng)筒方案

基于油液阻尼的氣動(dòng)作動(dòng)筒方案包括缸體、浮動(dòng)活塞、活塞桿組件、端蓋以及密封圈?；钊麠U組件上開有阻尼孔，浮動(dòng)活塞與活塞桿組件之間（A腔）、活塞桿組件與端蓋之間（B腔）均填充有油液?；钊麠U上開有阻尼孔，聯(lián)通A腔與B腔（如圖2）。

在工作時(shí)，由進(jìn)氣口進(jìn)氣，推動(dòng)浮動(dòng)活塞前移。由于單位長度上B腔體積要小于A腔體積，故此時(shí)浮動(dòng)活塞和活塞桿雖均向外運(yùn)動(dòng)，但兩者運(yùn)動(dòng)距離不同，B腔內(nèi)的油液被迫通過阻尼孔進(jìn)入A腔，產(chǎn)生油液阻力，從而達(dá)到緩沖吸能、控制作動(dòng)速度的作用。

在實(shí)際應(yīng)用過程中，可以通過調(diào)節(jié)阻尼孔大小、形狀、長度以及作動(dòng)筒內(nèi)部填充油液等參數(shù)調(diào)節(jié)作動(dòng)筒阻尼特性，達(dá)到所需的緩沖效果。某作動(dòng)筒通過設(shè)計(jì)阻尼孔，達(dá)到了良好的作動(dòng)速度控制及末端緩沖效果，改進(jìn)后作動(dòng)筒的性能仿真結(jié)果如圖3所示。

3 結(jié)束語

氣體作動(dòng)筒有著潔凈、重量輕、污染低、不易堵塞等優(yōu)點(diǎn)，也存在著運(yùn)動(dòng)速度穩(wěn)定性較差的缺點(diǎn)。本文所述的基于油液阻尼的氣動(dòng)作動(dòng)筒方案原理清晰、易于操作實(shí)施、效果良好，且對外部接口無影響，能夠較好的解決氣體作動(dòng)筒的作動(dòng)緩沖及速度控制問題。

參考文獻(xiàn)：

[1]肖遙，唐弋飛，操鴻.高壓氣動(dòng)應(yīng)急放起落架系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[J].液壓氣動(dòng)與密封，2015，6：61-63.

[2]戴龍成，宣益民，尹健.氮?dú)庾鲃?dòng)筒結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J].彈道學(xué)報(bào)，2002，14（1）：73-83.

[3]呂振華，李世民，劉目珍，等.筒式液阻減振器工作特性的實(shí)驗(yàn)研究[J].汽車工程，2005，27（2）：203-208.