一种组合功能液压缸的专利及其应用分析

　　1　概述

　　通常液压缸产生动作,液压系统至少有以下几部分参与动作:液压缸、动力元件(液压泵或蓄能器)、开关元件、管路和工作介质。动力元件产生高压液,开关元件将高压液与液压缸连通。在液压缸动作过程中,开关件(开关阀)的性能、开启速度、流量(阻力损失)等直接影响液压缸的输出特性,只有提高开关阀的以上性能,才能通过提高系统其他参数(泵的流量、管路通径、液压缸直径等)实现系统输出特性的提高。

　　如图1所示,安全阀试验系统模型主要由4部分组成:泵系统、开关阀、增压缸和安全阀。系统要求开关阀具有开启速度快、液流通径大、阻力小等特性,但是目前还没有成熟的产品。

　　2　组合液压缸技术方案

　　为了克服甚至消除现有的液压缸动作系统中开关阀的局限,本设计将开关阀“集成”到液压缸中,设计了一种具有开关阀功能的组合液压缸,不仅可以实现快速启动,而且能消除开关阀在液压缸动作过程中产生的阻力损失,减少液体流动过程中的能量损失,提高系统效率。

　　2. 1　基本结构

　　该组合功能液压缸由液压缸、液压缸柱塞、液压缸缸底、控制口和进液口组成,其结构为非标件,需单独设计加工。

　　具体结构方式如图2所示:

　　2. 2　实现的功能和方式

　　柱塞与缸体之间的空间称为柱塞腔。柱塞底部与缸体底部(或其他部位)部分接触形成环形液压密封带,将柱塞腔分割成两部分:供液腔A和控制腔B;供液腔A直接与系统高压油液相通;控制腔B通过控制口与控制千斤顶的开关阀相连。图2是液压缸动作前的初始状态,控制口无压力(信号),由于柱塞底部环形密封带直径d1大于柱塞杆部直径d2,因此在液压力的作用下柱塞与缸底保持接触状态,形成密封力F,从而维持密封状态,无论液压缸如何放置,液压缸不会自由动作,因此不用设置单向阀或其他用于锁定液压缸的机构。

　　当控制口有液压力信号时,液压力推动柱塞克服密封力F,活塞向下移动,这时供液腔A和控制腔B连通形成一个整体的柱塞腔,柱塞运动需要的高压液以通过两个路径提供。

　　通过负载缸推动组合缸至初始位置,使柱塞与缸底接触,处于图1位置。控制口4无压力信号,通过通过给蓄能器供液蓄能的方式使供液腔A与动力源相通,A腔建立压力,在液压力的作用下,柱塞被压在缸底上,不能自由运动。此时液压缸处于初始状态。

　　系统给控制口压力信号,B腔建立压力,柱塞克服负载和密封力开始运动,A、B腔相通,动力源(蓄能器)提供的高压液体可以直接推动柱塞运动,液体流动产生的阻力损失被大大降低了,提高柱塞运行时的系统效率。