一种新型节能液压缸的设计

　　随着液压元件制造技术水平的提高以及液压技术的快速发展,液压控制系统已在诸多行业发挥着不可忽视的作用。然而液压系统因为传动中存在机械损失、压力损失、泄漏损失,液压系统的效率很低。而降低能耗、提高液压系统效率已成为目前液压技术的发展趋势。

　　影响液压系统传动效率的因素遍布液压传动系统的各个组成单元,其中导致传动效率低下的最主要原因是液压缸和液压回路。液压缸是液压系统中将液压 能转换为机械能的执行元件,它消耗了回路中的主要液压能;液压回路的设计也直接影响液压传动系统的性能,复杂的液压回路效率普遍偏低。因此对节能高效的液 压缸和液压回路的研究设计是非常重要的[1]。

　　工程机械设备像挖土机、起重机、千斤顶等大量使用液压传动系统并作为动力执行机构。其在工作的时候都要先经过一段空行程,待接触到工件时才开始真正工作,而在这两个过程中,工进元件的速度却几乎没有发生变化。

　　作者主要针对空行程(活塞杆开始运行但未接触工件阶段)相对较长的液压缸,从改变两个过程中执行元件的运行速度的角度入手,节约液压能,提高液压缸效率[2]。

　　1 新型节能液压缸的结构原理

　　该新型节能液压缸的结构原理如图1所示[3]。采用柱塞式液压缸和活塞式液压缸的组合结构。活塞杆7在缸体3内,柱塞1在活塞杆7内。与活塞杆 7连接的活塞4将缸体分为左缸8和右缸9两个密封的部分。柱塞1与活塞杆7之间形成柱塞缸,高压液压油由柱塞1中心的小孔进入推动活塞杆7移动做功。

　　2 新型节能液压缸的工作原理

　　该节能液压缸在工进时分为快速移动和慢速移动两个阶段。在快速移动阶段,柱塞缸容积小,柱塞截面积小,只须少许液压油就可以使活塞缸活塞杆快速 伸出和收回,另外活塞缸左缸的液压油流入右缸以补充活塞缸右缸的负压。在慢速移动阶段,液压油进入活塞缸右端,活塞缸右缸的液压油直接流入油箱,左右缸压 差较大,以利于提高工进效率。因液压缸截面积变大,液压缸容积增大,活塞缸活塞杆工进速度变小,因而产生较大的推力,对外做功[4]。

　　3 新型节能液压缸的液压系统装置

　　如图2所示新型节能液压缸的液压系统装置图。系统采用PLC控制。工作原理:空行程时,柱塞杆腔进油,因端面截面积很小,活塞杆运行的速度比较 快,以节约时间。同时,左缸液压油进入右缸,弥补右缸产生的负压;工进时,因进口压力大于顺序阀的调定压力,顺序阀打开,同时液控单向阀2开始工作,右缸 进液压油,左缸出油直接回油箱。因右缸截面面积大,活塞移动速度慢,可以提供较大的推力;回程时, 2YA接通, 3YA接通,左缸进油,右缸以及柱塞杆腔内的液压油直接回油箱,左缸右缸压差较大,回程速度较快[5]。