淺談液壓油缸緩沖裝置設(shè)計(jì)與創(chuàng)新

摘? 要：液壓油缸是利用油缸液壓力與機(jī)械能的相互轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)高效率驅(qū)動(dòng)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)的關(guān)鍵，其具有產(chǎn)能高、耐用性高等特點(diǎn)，在眾多生產(chǎn)部門被大規(guī)模運(yùn)用。但當(dāng)前液壓油缸自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在缺陷性問題，主要體現(xiàn)在液壓力會(huì)使油缸的活塞桿頭與油缸的底部和頂端產(chǎn)生一定程度的碰撞，從而對(duì)生產(chǎn)過(guò)程造成一定影響、液壓油缸造成一定磨損。因此液壓油缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)與研究是提升生產(chǎn)效率極其重要的環(huán)節(jié)。本文通過(guò)對(duì)液壓油缸緩沖裝置類型進(jìn)行總結(jié)與比較，探討、分析了今后液壓油缸緩沖裝置的新發(fā)展方向。

關(guān)鍵詞：液壓油缸;緩沖裝置;設(shè)計(jì)與研究

中圖分類號(hào)：TH137.8? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? 文章編號(hào)：2096-6903（2020）03-0000-00

1液壓油缸緩沖裝置實(shí)現(xiàn)的技術(shù)支持

液壓油缸緩沖裝置的技術(shù)關(guān)鍵在于如何防止活塞桿頭的撞擊，目前存在兩種方案，一是對(duì)液壓油缸中的行程進(jìn)行控制，二是在液壓油缸內(nèi)部安設(shè)緩沖裝置。本文探討后一種解決方案。

液壓油缸內(nèi)部設(shè)置緩沖裝置，原理是在完整的行程結(jié)束時(shí)，通過(guò)位置限制降速，實(shí)現(xiàn)油缸活塞桿頭沖量的不斷減小，最終實(shí)現(xiàn)物理撞擊的零發(fā)生，對(duì)生產(chǎn)過(guò)程、油缸維護(hù)有著重大意義。

液壓油缸緩沖裝置的運(yùn)行原理是活塞桿在前進(jìn)過(guò)程中逐漸偏向側(cè)方凸出，通過(guò)預(yù)設(shè)、計(jì)算的曲線軌跡進(jìn)行偏移，在指定位置進(jìn)行撞擊沖量的釋放，并借助一系列的緩沖吸收裝置，最大限度的阻止物理撞擊。由于液壓油缸緩沖裝置的靈活性特點(diǎn)，油缸活塞桿進(jìn)行曲線偏移時(shí)，其周期與頻率可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，這極大的解決了生產(chǎn)周期與質(zhì)量問題。

生產(chǎn)領(lǐng)域中的大多數(shù)液壓油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，頂端部分完全被油缸所包含，亦或完全設(shè)置在油缸外部，同時(shí)存在油缸內(nèi)部的頂端部分位置不合適，這就導(dǎo)致許多問題的出現(xiàn)，最突出的弊端有液壓力不斷進(jìn)行沖擊，造成機(jī)械零件在持續(xù)的撞擊中產(chǎn)生尺寸變形、組裝位移、機(jī)油泄露，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低下、生產(chǎn)成本的增加 [1]。

2液壓油缸緩沖裝置的創(chuàng)新與改良

液壓油缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理存在必然的矛盾沖突，因此不得不調(diào)節(jié)好兩者的關(guān)系，在機(jī)械結(jié)構(gòu)上進(jìn)行改良創(chuàng)新，以最大程度的適應(yīng)工作原理，從而實(shí)現(xiàn)高效率生產(chǎn)。創(chuàng)新與改良的思路是明確液壓油缸緩沖裝置在端凸緣處不會(huì)產(chǎn)生物理撞擊。

液壓油缸的緩沖裝置是由位于長(zhǎng)桿中吸收撞擊力的彈性部件結(jié)合完整沖程中有效機(jī)械共同發(fā)揮作用。

液壓油缸是由缸頂與底部、主要部分的缸體、缸體內(nèi)部的活塞及活塞桿構(gòu)成，連接方法是前端活塞桿通過(guò)油缸的頂部向外延伸，底部之間的螺紋部件安設(shè)在汽缸內(nèi)壁，第一密封圈安設(shè)在附近的前端部分，上半部的外壁缸體提供連接零件，汽缸前端部分位于缸體外，底部延伸到缸體，與油缸的尺寸緊密貼合，從而確保一定程度的耐久性。

創(chuàng)新思路是，在靠近前端的外壁上設(shè)密封圈。密封圈可以防止油缸中的機(jī)油通過(guò)螺紋齒的接觸流出。在油缸蓋的后端與缸體尺寸配合的部分固定于螺釘齒之間，確保固定油缸蓋與缸體之間、缸蓋與缸體之間的前端與后端部分的位移最大程度減小，增加油缸蓋與活塞桿的配合距離，減少液壓力帶來(lái)的物理撞擊，保證位置的準(zhǔn)確。設(shè)置在氣缸體外壁上的鉤形緊固件分別嵌入氣缸蓋的頂部和底部，可加強(qiáng)液壓缸的強(qiáng)度，防止油缸在液壓力下在油缸內(nèi)部進(jìn)行沖程時(shí)的物理撞擊，造成缸蓋、缸底和缸體出現(xiàn)位置移動(dòng)，造成漏油后果。

液壓油缸在材料加工、設(shè)備生產(chǎn)、金屬冶煉、機(jī)床打磨等眾多生產(chǎn)領(lǐng)域起到了關(guān)鍵作用，液壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，從而驅(qū)動(dòng)機(jī)械設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)，是一種高效率生產(chǎn)方式，但是液壓油缸有其自身的結(jié)構(gòu)弊端以及隨之產(chǎn)生的機(jī)油泄露、撞擊磨損、零件松動(dòng)等問題，會(huì)造成生產(chǎn)效率下降、生產(chǎn)成本的增加。在明確了液壓油缸的運(yùn)行原理、內(nèi)部結(jié)構(gòu)、改進(jìn)方式后，液壓油缸緩沖裝置的發(fā)展原理是為了杜絕完整沖程中缸體活塞桿與油缸兩端的物理撞擊，若不加以吸收沖擊力，必會(huì)影響生產(chǎn)效率，造成零部件耐用程度大打折扣，大大降低生產(chǎn)過(guò)程的精密性。缸體活塞桿杜絕物理撞擊的方式，一是在沖程過(guò)程的完整性下功夫，進(jìn)行控制;二是在液壓油缸緩沖裝置上做文章，通過(guò)活塞長(zhǎng)桿上的彈性零部件，進(jìn)行沖擊力的吸收[2]。

隨著液壓油缸緩沖裝置的不斷創(chuàng)新與改良，出現(xiàn)了許多各有特色與優(yōu)勢(shì)的設(shè)置與內(nèi)部結(jié)構(gòu)。研究表明：窄洞式、圓環(huán)狀類型的緩沖裝置承載不了較大的物理撞擊力，只是起到一定的緩沖功能，在運(yùn)速不高、負(fù)荷不大的情況下可以使用;尖頂型在杜絕物理撞擊力過(guò)程中，進(jìn)行程度不一致，有一個(gè)慢慢加大緩沖力度的進(jìn)程，在避免物理撞擊力過(guò)于強(qiáng)烈方面有著獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用于較多生產(chǎn)領(lǐng)域;曲線類緩沖裝置有著勻緩沖擊過(guò)程，運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程平穩(wěn)，但缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在其在始、終兩點(diǎn)處的物理撞擊會(huì)產(chǎn)生較大的壓力碰撞，會(huì)使零部件嚴(yán)重變形移位，這也是曲線類緩沖裝置的共性，其緩沖焦點(diǎn)在于中間過(guò)程，而對(duì)起初與結(jié)束的物理撞擊力有了一定的忽略?；谝陨戏治觯诱钩鲆环N嶄新的發(fā)展思路，既然各類液壓油缸緩沖裝置各有利弊，是否可以進(jìn)行最優(yōu)化策略，將眾多不同特性的緩沖裝置類型設(shè)計(jì)融于一體。比如，曲線類油缸緩沖裝置在始、終方面存在缺陷，而尖頂型緩沖裝置在處理物理撞擊力的程度不一致，因此若在緩沖進(jìn)程的起始運(yùn)用尖頂型油缸緩沖裝置，而在中間過(guò)程運(yùn)用產(chǎn)生效果最佳緩沖焦點(diǎn)的曲線類緩沖裝置，而在緩沖末尾再用回尖頂型緩沖裝置，這樣的組合型緩沖裝置避免了單一缺陷，充分發(fā)揮各類型緩沖裝置的優(yōu)勢(shì)，進(jìn)行緩沖效果的最優(yōu)化組合是今后液壓油缸緩沖裝置的發(fā)展思路，因此不能局限于單一緩沖裝置設(shè)計(jì)，但是隨之產(chǎn)生的問題為如何將組合型緩沖裝置與沖程完美相融，是否要進(jìn)行模擬推演后進(jìn)行沖程的改變，這都需要進(jìn)一步的深入思考、實(shí)踐。

參考文獻(xiàn)

[1]劉傳讓.挖掘機(jī)液壓油缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)方法與分析[J].安徽科技，2011（4）：22-24.

[2]聶先榮.建筑機(jī)械油缸緩沖理論探討[J].建筑機(jī)械，1997（10）：32-33.

收稿日期：2020-02-03

作者簡(jiǎn)介：晁代勇（1983—），男，河南濮陽(yáng)人，研究生，工程師，研究方向：機(jī)械設(shè)計(jì)及制造。