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1、序柯’邱敏秀“杨华勇’郑建军’摘要多级同步伸缩液压缸具有伸缩时各级柱塞同时动作、运动平德、低速性能好等特点本文对其工作原理以及设计的一些要点进行了讨论,并初步分析了它的动态性能。关锐词多级液压缸同步引言,,时有效工作面积逐次减小如果输人流量,#,多级同步伸缩液压缸主要用于液压电梯相同则外伸速度逐次增大如果负载恒定,。及高空作业车等垂直载人工具上与工程机则缸的工作压力逐次增高,械中常用的单作用式伸缩套筒液压缸相比三级同步伸缩液压缸由一级柱塞和两级,内缩依靠负载或自重,。除具有节省安装空间活塞套迭而成图∀为其结构原理图直径,,作用等共同
2、特点外还具有较高的平稳舒适最小一级为柱塞在两个活塞底部各有一个,,,,性因各级柱活!塞在伸缩时同时动作避单向阀它在液压缸正常运行时是关闭的形,免了顺序伸缩方式的柱塞换接冲击。成独立容腔∃和%而容腔一通过油口与液压控制。,目前的多级同步伸缩液压缸多为二级或系统相连当液压缸上行时压力油,三级结构,首先进入液压缸容腔,推动最大一级活塞本文以三级同步伸缩液压缸为例,进行讨论。向上移动缸筒与活塞间环形容积缩小,其∀工作原理中油液通过活塞杆上的侧向小孔进入下一级工程机械上常用的柱塞式单作用伸缩液压缸如图所示。它只有一个油口,当活塞,,上升时由于作用面
3、积不同柱塞由大至小,#逐一伸出回程时柱塞在负载或自重作用下由小至大逐一缩回。这种缸的运动性能无,因法满足载人工具要求为当柱塞逐个伸出图普通多级液压缸,,浙江大学流体传动与控制实验室&∋∋∀(浙江杭州玉古路∀∋号图∀三级同步液压缸结构简图))∗年第∀期,活塞腔容腔!使较小一级活塞也向上移,,,动同理环形空间的油液进入容腔∃推动最上面一级柱塞向上运行。通过合理设计有关几何参数,就能实现三级动作的同步,即,。各级同时伸出且伸出速度相等下行过程2也可作同样分析。由于在运行过程中各容腔翻3%−&,中的压力关系为+,+,+所以两个单向,阀始终
4、关闭仅当活柱!塞下降到接近极,限位置时单向阀导向杆碰到缸底或下一,。级活塞!单向阀才开启此时油液通过单向,,阀阀口流动直至各级之间达到平衡状态使液压缸消除了累积同步误差。&强度校核及结构设计,一尸%液压缸作为载人工具的执行液压元件%它的安全性十分重要。多级同步伸缩液压缸,的最大直径为&.∋//左右最小一级柱塞图&三级同步液压缸安装形式,,直径可小于。。//全长可达−0/以上属于细长杆。,结构形式液压缸一般垂直安装顶,部承受垂直负载除了必须进行包括各级柱塞、活塞杆和缸筒以及各类连接处的强度校核外,还要进行抗弯强度计算及压杆稳定性。羹校核·5
5、月月%4一,在工程应用中为提高液压缸压杆稳定,增加,性其承载能力往往在活塞杆的头部,。设置导向扼如图&所示图∗缸头密封形式多级同步伸缩液压缸通过各级独立容腔的几何关系来实现同步,对动密封有较高要求,同时为提高液压缸的低速性能,防止爬,、行等现象可以采用密封可靠摩擦系数低的橡塑组合密封。图∗和图1分别为液压缸头部和底部的两种密封方案。图∗中动密封采用单作用阶梯面聚四氟,凑乙烯组合密封圈斯特封!双列结构能可靠%。1,地防止泄漏在图中由于考虑到上腔油压,大于下腔因此除设置一个双面密封的圆图1活塞密封形式,还装有一个柱形聚四氟乙烯组合密封圈外∗
6、动态性能分析。,单面密封的斯特封多级同步伸缩液压缸在运行过程中受另,,、、外与一般液压缸设计相同在结构到诸如泄漏摩擦力侧向力等非线性因素,,上应考虑缓冲、放气及泄漏油的收集装置。的影响可能产生不同步以致引起不正常%∋液压与气动,的高压所以考察它的动态性能无疑有助于设计。7图是多级同步伸缩液压缸的动态仿真6芝!#只田系统。采用由德国亚深工业大学开发,浙江大学流体传动及控制研究所引进、消化并改“”,进的89:液压系统动态仿真软件对三级同步伸缩液压缸系统的进口流量阶跃响应特;亡!性进行计算机仿真计算。−,侧裂>!;?≅<=一<Α比一操!∀一一##
7、一一—Β;!∋Χ!—渔划已图∃动态仿真系统简图,由图%的仿真结果曲线可知三级柱塞(),相,的速度跟踪性好对位移基本相等其匀∗,#+−.。速段同步误差小于&∋&结束语多级同步伸缩液压缸的设计在国内尚属图了动态仿真曲线+/−各容腔压力变化曲线+0−各级柱塞速度曲线空。本文对其原理、结构设计以及性能作白1+−各级柱塞位移曲线了初步探讨。多级同步伸缩液压缸在生产制参考文献,,##造中还有一定的难度加工成本较高今后林建亚何存兴液压元件机械工业出版社,234%,#?567∗7,89∗/:;/6;<:,∗7∗=∗7>:567∗7,89∗/:;/6;
8、<7≅∗/:;尚需进一步优化设计与改进工艺提高其综,。#66/=,#以满足,Α6石ΑΑ∀7≅∗,Β/∗ΧΔΕ;∀7Α<7≅∗234%合性能日益广泛的工业要求与维修等−ΦΙ#传感与
