張　悅

雙作用多級(jí)液壓缸優(yōu)化設(shè)計(jì)探討

張悅

（大連華銳重工集團(tuán)股份有限公司液壓裝備廠，遼寧 大連116035）

雙作用多級(jí)液壓缸具有運(yùn)行行程長(zhǎng)、設(shè)置距離短等優(yōu)點(diǎn)，在起重機(jī)械、運(yùn)輸車(chē)輛、工程機(jī)械等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而傳統(tǒng)雙作用多級(jí)液壓缸在實(shí)際應(yīng)用中暴露出一些問(wèn)題，為了確保雙作用多級(jí)液壓缸良好的使用性能，應(yīng)做好優(yōu)化設(shè)計(jì)，完善雙作用多級(jí)液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。文章分析了傳統(tǒng)雙作業(yè)多級(jí)液壓缸存在的問(wèn)題，闡述了雙作業(yè)多級(jí)液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容，以供參考。

雙作用；多級(jí)；液壓缸；優(yōu)化設(shè)計(jì)

1　傳統(tǒng)雙作業(yè)多級(jí)液壓缸存在的問(wèn)題

（1）在各級(jí)缸筒外伸的情況下，雙作用多級(jí)液壓缸經(jīng)常出現(xiàn)桿腔背壓的問(wèn)題，有桿腔和無(wú)桿腔在各級(jí)缸筒伸出時(shí)，都流過(guò)液壓油，導(dǎo)致液壓缸實(shí)際運(yùn)行時(shí)受到桿腔背壓阻力影響，能耗較大，使得液壓缸負(fù)載效率較低，造成能源浪費(fèi)。

（2）通油孔位于雙作用多級(jí)液壓缸的筒壁上，在運(yùn)行過(guò)程中，各級(jí)活塞在液壓缸筒進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，這造成缸筒通油孔和孔用密封圈相互連通，在油壓作用條件下，通油孔易吸入密封圈唇邊，造成密封圈的翻邊損壞或者劃傷，直接影響液壓缸的密封性、耐久性和可靠性。

（3）雙作用多級(jí)液壓缸采用空心制式的活塞桿，通過(guò)空心活塞桿油管輸送無(wú)桿腔液壓油，所以液壓缸活塞桿輸出端設(shè)置有輸油口，而外部油管和輸油口之間主要采用橡膠軟管，而隨著活塞桿的縮回或者伸出，這個(gè)橡膠軟管逐漸卷曲或者拉直，導(dǎo)致液壓缸運(yùn)行時(shí)各級(jí)活塞桿和油管反復(fù)摩擦，隨著時(shí)間的推移，橡膠軟管和活塞桿會(huì)逐漸損壞，嚴(yán)重影響液壓缸的安全運(yùn)行。為了解決雙作用多級(jí)液壓缸暴露出的這些問(wèn)題，實(shí)現(xiàn)液壓缸的科學(xué)應(yīng)用，應(yīng)結(jié)合液壓缸的性能參數(shù)、技術(shù)指標(biāo)和使用工況，做好雙作用多級(jí)液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，滿(mǎn)足其各項(xiàng)性能使用要求。

2　雙作業(yè)多級(jí)液壓缸的優(yōu)化設(shè)計(jì)內(nèi)容

（1）結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)上述分析可知，傳統(tǒng)雙作用多級(jí)液壓缸設(shè)計(jì)受到設(shè)計(jì)方法、設(shè)計(jì)理念和結(jié)構(gòu)的限制，液壓缸在縮回和伸出過(guò)程中無(wú)法進(jìn)行緩沖，因此通過(guò)對(duì)雙作用多級(jí)液壓缸的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，仔細(xì)考慮液壓缸運(yùn)動(dòng)和控制位置，盡量簡(jiǎn)化液壓控制回路設(shè)計(jì)，降低檢測(cè)和控制成本，有效保護(hù)液壓缸設(shè)備。通過(guò)分析和研究雙作用多級(jí)液壓缸的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，為雙作用多級(jí)液壓缸設(shè)計(jì)一種緩沖作用，使用液壓復(fù)合閥設(shè)置在雙作用多級(jí)液壓缸上，增加無(wú)桿腔油管長(zhǎng)度，釋放活塞擠壓力，保持收回狀態(tài)，利用密封將無(wú)桿腔供油管和每級(jí)活塞隔離起來(lái)，首先最大一級(jí)無(wú)桿腔接收供油，根據(jù)液壓缸內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)置供排油流道和有桿腔之間的連接部位設(shè)置多孔并行結(jié)構(gòu)，活塞側(cè)設(shè)置小孔，前蓋端設(shè)置大孔。雙作用多級(jí)液壓缸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)。

（2）優(yōu)化后工作原理。雙作用多級(jí)液壓缸結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)完成以后的工作原理：缸底油口流過(guò)壓力油流入無(wú)桿腔中，在壓力油作用下，多級(jí)活塞桿組件逐漸伸出，缸筒筒壁通孔中流過(guò)有桿腔的液壓油和空氣輸送到油箱中。當(dāng)需要縮回雙作用多級(jí)液壓缸活塞桿組件過(guò)程中，缸筒筒壁通油孔和油口管流過(guò)壓力油進(jìn)入有桿腔中，然后活塞桿組件再逐漸縮回，液壓缸底部油孔將有桿腔油液循環(huán)排放到油箱中。同時(shí)，這種雙作用多級(jí)液壓缸各級(jí)回路伸出過(guò)程中具有緩沖功能，在固定流量條件下，雙作用多級(jí)液壓受到各級(jí)活塞面積不同的影響，逐漸增大伸出速度，并且這種雙作用多級(jí)液壓缸采用了大孔和小孔并行排列的供排油流道設(shè)計(jì)，前蓋側(cè)周?chē)O(shè)計(jì)有大孔，在接近前蓋時(shí)每級(jí)油缸運(yùn)動(dòng)接近前蓋導(dǎo)向環(huán)形位置，由活塞周?chē)】着懦鲇袟U腔回油，實(shí)現(xiàn)下一級(jí)到上一級(jí)的運(yùn)動(dòng)緩沖。

（3）優(yōu)化后運(yùn)行狀態(tài)。通過(guò)對(duì)雙作用多級(jí)液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，這種液壓缸可以實(shí)現(xiàn)以下運(yùn)行狀態(tài)：①在低液壓介質(zhì)壓力作用下，移動(dòng)閥片驅(qū)動(dòng)力不足，移動(dòng)閥片和固定發(fā)閥片之間采用密封結(jié)合面，上級(jí)回路可以在液壓主流量狀態(tài)下運(yùn)行，節(jié)流小孔分配小流量，并且這種功可以使雙作用多級(jí)液壓缸在順序狀態(tài)下逐級(jí)伸出，不會(huì)出現(xiàn)液壓缸不按照順序胡亂進(jìn)行伸出，具有較高的安全性。②雙作用多級(jí)液壓缸運(yùn)行過(guò)程中，上級(jí)油缸回路進(jìn)行伸出和縮回動(dòng)作時(shí)，液壓介質(zhì)壓力不斷增加，這時(shí)壓縮彈簧受到移動(dòng)閥片的驅(qū)動(dòng)作用力進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，移動(dòng)閥片和固定閥片之間出現(xiàn)一個(gè)空腔區(qū)域，移動(dòng)閥片和固定閥片上孔向閥流過(guò)液壓介質(zhì)，通過(guò)液壓復(fù)合閥的作用和轉(zhuǎn)換，將液壓缸調(diào)整為大流量供油狀態(tài)，并且液壓缸下級(jí)油缸逐漸進(jìn)行起動(dòng)，按照不同等級(jí)，順序進(jìn)行動(dòng)作。③這種雙作用多級(jí)液壓缸通過(guò)設(shè)置液壓復(fù)合閥，有效減少了液壓油的浪費(fèi)，節(jié)流效果非常明顯，在接近行程末端位置，雙作用多級(jí)液壓缸進(jìn)行縮回，在關(guān)斷主回油油路條件下，液壓復(fù)合閥僅僅通過(guò)中間位置的小孔流過(guò)回油，不僅有效節(jié)約回油，而且具有緩沖功能。

3　結(jié)語(yǔ)

雙作用多級(jí)液壓缸在多個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，而傳統(tǒng)液壓缸在應(yīng)用中存在很多問(wèn)題，通過(guò)對(duì)雙作用多級(jí)液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用多功能復(fù)合閥設(shè)置在液壓缸活塞上，在逐級(jí)縮回過(guò)程中，實(shí)現(xiàn)液壓缸固定節(jié)流緩沖，在未來(lái)發(fā)展過(guò)程中，應(yīng)加大對(duì)雙作用多級(jí)液壓缸的分析和研究，結(jié)合實(shí)際需求，進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化和創(chuàng)新，延長(zhǎng)其使用期限，實(shí)現(xiàn)其更廣闊范圍的應(yīng)用，在實(shí)際應(yīng)用中優(yōu)化運(yùn)行狀態(tài)，提高雙作用多級(jí)液壓缸的安全性和可靠性。

［1］尹秀麗，曹常貞，周夢(mèng)瑜，等.雙作用多級(jí)液壓缸的緩沖設(shè)計(jì)［J］.液壓氣動(dòng)與密封，2014，（8）：10-11.

［2］卜慶建.雙作用多級(jí)液壓缸的設(shè)計(jì)［J］.機(jī)械工程師，2012，（6）：139-141.

［3］于貴文，臧克江，林晶.雙作用多級(jí)液壓缸的設(shè)計(jì)［J］.中國(guó)工程機(jī)械學(xué)報(bào)，2011，（4）：430-433.

［4］臧克江，蒲紅，李彩花，等.一種雙作用多級(jí)液壓缸的設(shè)計(jì)與應(yīng)用［J］.佳木斯大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，（4）：524-528.

Optimization Design of Double Function Multistage Hydraulic Cylinder

ZHANG Yue
（Hydraulic Equipment Factory，Dalian Huarui Heavy Industry Group CO.，LTD.，Dalian，Liaoning 116035，China）

Doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder has advantages such as 1ong running stroke，short setting distance，etc.，it is wide1y used in fie1ds such as heavy machinery，transporting vehic1es，engineering machinery and so on.Traditiona1 doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder exposed some prob1ems in the practica1 app1ication.In order to ensure good performance of the mu1tistage doub1e function hydrau1ic cy1inder，we shou1d do optimization design and improvement of doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder structure design.This paper ana1yzes the prob1ems existing in the traditiona1 dua1 operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder，and expounds the content of optimization design of the doub1e operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder for reference.

doub1e function；mu1ti-stage；hydrau1ic cy1inder；optimization design

TH137.51

A

2095-980X（2016）03-0054-01

2016-03-03

張悅，主要研究方向：液壓系統(tǒng)。