一种新型的流体偏心正交增力装置

　　流体传动技术如果采用适当的机械增力机构与其相结合,不仅可以有效地降低流体系统的工作压力,延长其使用寿命,而且还能产生极为显著的节能效果。正交增力机构尤其是二次正交机构可以在保证系统结构紧凑的前提下,获得较大的增力系数,因而受到人们的广泛关注。

　　偏心机构作为一个增力装置,不仅结构简单,而且还具有自锁和力放大的功能,因而在现代机构设计中得到了非常广泛的应用。但是在流体传动技术中,由于人们受传统思维的束缚,我们极少看到机械增力机构在此领域的应用。

　　参考文献[1]给出了一种偏心夹紧机构与有杆液压缸组成的、齿轮齿条为中间驱动装置的夹紧装置。该装置在结构方面不够紧凑,整个系统的刚性较差。基于上述 原因,我们创新了一种新型的流体偏心正交增力装置。该装置结合了流体传动与偏心夹紧机构以及正交增力机构的优点,在较大程度上解决了上述矛盾。

　　1 工作原理

　　其工作原理如图1所示。

　　在液压缸或气缸内放置一个无杆的活塞,活塞的中部加工1个径向孔[2],以适当间隙配合将偏心轮上驱动杆的球头部插入该孔中。偏心轮安装在力输出件的内 部,从而构成了形封闭的偏心机构。当活塞在缸左腔压力油或压缩空气的作用下向右运动时,驱动杆的球头部便在活塞径向孔中向下滑移,驱动偏心轮以O2为轴 心,作顺时针方向的摆动运动;活塞所受的轴向力经过驱动杆与偏心轮的作用放大后,迫使力输出件下移作用于铰杆,传递的作用力经过铰杆间的二次正交放大最终 得到输出力。通过压紧件向外输出。反之,当活塞在液压缸右腔压力油或气缸压缩空气的作用下向左运动时,则偏心轮反向摆动,带动力输出件向上复位。

　　特别需要指出的是,本文中的无杆活塞缸较好地解决了活塞直线往复与偏心轮旋转摆动这两种运动的转换问题。其活塞所受的径向力,是由驱动杆的球头部在活塞径 向孔中的滑移摩擦造成的,其数值相对较小。因此,该活塞的受力条件较好。力传递过程中采用了形封闭结构,避免了偏心轮与力输出件脱离接触。在该机构的二级 力放大过程中,铰杆以串联的方式,2次运用了角度效应,进行力的放大和传递,其增力效果十分明显。

　　2 力学分析

　　建立力学模型,不考虑摩擦时,图1所示装置系统的理论竖直方向输出力Fot为:

　　式中:D—液压缸或气缸活塞直径;