高速油缸的缓冲结构设计.pdf

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1、高速油缸的缓冲结构设计杨毅，赵永杰ò（中国船舶重工集团公司第704研究所，上海200032）摘要：高速油缸的运行速度极快，需要在行程末端进行缓冲，因此设计一种合理的缓冲结构十分重要。本文参考了4种经典的油缸缓冲结构，借鉴其优点，采用压力补偿方法保证缓冲过程中压力的稳定性，提出了一种通用的缓冲冲头设计方法，并采用Matlab仿真输出了油缸缓冲结构的冲头形线。关键词：缓冲结构；Matlab；压力补偿；稳定性中图分类号：TB21文献标志码：ADesignofBufferStructureofHigh-speedHydro-cylinderYANGYi,ZHAOYong-j

2、ie(704ResearchInstitute,CSIC,Shanghai200032,China)Abstract:Thevelocityofthequickhydro-cylinderisextremelyhigh，sothecylinderneedsbufferattheendoftheroute.Arationalstructureofthebufferdesignisveryimportant.Thispaperreferencesfourkindsofclassicbufferstructuredesignmethodsandanalyzestheadv

3、antagesanddisadvantages.Themethodofpressurecompensationcanensurethestabilityofthepressurebufferingprocess,andamoregenericbufferstructuredesignmethodisproposed,andthebufferstructuredrawnpunchcurvecanbeoutputbyusingMatlabsimulation.Keywords:bufferstructure;Matlab;pressurecompensation;sta

4、bility0引言闭的空间，油液只能从缓冲冲头和缓冲孔之间的狭小间隙目前，油缸缓冲的实现方法大致有两种：一是通过油中流出，高速流动的油液因为自身的粘性而产生巨大阻力，缸外部的油路和装置来进行缓冲，比如在控制油缸的回路在活塞和缓冲孔之间的空间内制造较高的压力，阻止活塞[2]上安装节流阀或其它形式的流量控制装置，这样的结构较杆运动，从而达到缓冲目的。[1]复杂；另一种是在油缸内部实现缓冲，而不需要其他任四种经典的缓冲冲头形状分别为圆柱形、台阶形、何液压元器件，结构相对简单，加工和使用方便因而得到圆锥形、抛物线形和抛物线形，如图1所示。广泛应用。本文提出一种高速油缸缸内缓

5、冲冲头的设计方其中圆柱形冲头的特点为，结构简单，制造方便，但法，缸内缓冲的原理是，缓冲冲头进入缓冲孔之间产生了缓冲效果较差，有较高的缓冲峰值压力，在缓冲末端仍存狭小的间隙，同时在活塞和油缸尾部之间形成一个几乎封在一定冲击；阶梯形冲头的特点为，缓冲压力相对平稳，作者简介：杨毅（1984-），男，助理工程师。主要从事机械及液压装置设计。2013/05机电设备41AcademicResearch技术交流阶梯过渡阶段也会存在一定压力冲击；圆锥形缓冲冲头相进行简单的惯性缓冲时，能达到较理想的缓冲压力，但参对圆柱形冲头而言，缓冲峰值压力会降低一些，末端冲击数寻找比较困难，且仅能

6、适应较简单的惯性缓冲，对于在较小；抛物线形缓冲冲头的特点为，在合理参数设定下，连杆机构中存在速度波动的高速油缸并不适用。(a)圆柱形(b)阶梯形(c)圆锥形(d)抛物线形图14种经典的缓冲冲头本文为了克服4种缓冲形式存在的问题，针对存在速持基本稳定。另外，根据数控加工中心的实际加工能力，度波动的高速油缸，开展了一种基于压力补偿方法的较为在长度方向上以1mm为一段，每段采用不同直径来设计通用的油缸缓冲冲头结构设计，研究结果对油缸高速缓冲冲头是较合理的。结构具有重要参考意义。综上，本文油缸冲头形线拟结合圆柱冲头、圆锥冲头、阶梯冲头和抛物线冲头的优点的进行设计。即：1油缸

7、缓冲压力的理想曲线1）在升压段采用圆柱冲头的设计，使缓冲腔快速、油缸缓冲一般要求缓冲过程中压力平稳，没有过高的平稳地达到所需压力；[3-4]压力峰值出现，且在缓冲末端没有撞击，因此可得理2）在稳压段采用阶梯型的设计，由多个1mm长、不想缓冲压力曲线，见图2。而此理想曲线也是缓冲结构设同直径的圆锥段组合而成一个类似于抛物线的形线，从而计的目标：达到保持缓冲压力平稳的目的。2.1模型的建立冲头的数学模型建立在流体力学的基础上，根据文[4]献中关于间隙沿流动变化的轴向流的方程：2πd(h⋅h)12Q=⋅ΔPv6μlh+h(1)12图2目标压力曲线该方程对应的图形为图3