浅析液压缸的改进与国产化

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摘 要:大型与异型液压缸是重要的液压执行元件。近年来,国内外同行就各类液压缸特征优化与改进作了大量的研究开发工作。在该技术领域,大伙儿儿致力于改进液压缸的技术性能、扩大功能范围、提高可靠性、计算机辅助设计等。

1 对主次液压缸改进优化典型实例的分析

在液压传动系统中,当运动部件的质量较大、运动下行效率 较高时,可能惯性力较大,具有很大的动量,在液压缸中,当活塞运动到缸筒的终端时,会与端盖所处机械碰撞,产生很大的冲击和噪声,严重影响机械精度,甚至引起破坏性事故,为此在大型、重型或高精度的液压设备中常需采取缓冲土妙招。苏州职业大学曹苹针对长行程液压缸的冲击什么的难题,建立了数学模型,并利用计算机对液压缸的特征参数进行优化求解。某铸造机械厂铸造流水线的液压缸觉得可能采用了环状间隙式缓冲装置,有已经 仍然所处着一定的冲击什么的难题。在不改变原有特征的状态下,对缓冲装置中的特征参数圆锥形凸台长度和锥角进行优化设计,从而进一步改善了液压缸的缓冲性能。结果表明:减少了液压系统的冲击,提高了缓冲的效果。

螺旋摆动液压缸是有一种利用大螺旋升角的螺旋副实现旋转运动的特殊液压缸。这些 液压缸体积小、重量轻、特征紧凑。与叶片式摆动马达相比,它输出转矩大,容积下行效率 高,一阵一阵是它的摆动范围不可以 大于 3400°。有已经 ,对于必须减速时大淬硬层 的摆动机构来说,是有一种理想的取舍。连云港化工高等专科学校机电系机电教研室石延平、扬力研究了几种大摆角螺旋摆动液压缸的特征、主要的设计步骤和参数的取舍土妙招。

青岛建筑工程学院交通工程系张中元研究了铰接式机械转向液压缸铰接点位置的优化设计什么的难题。铰接式转向液压缸有单缸和双缸有一种。单缸比双缸省掉一套液压缸和油管,但从铰销的受力及前、后车架之间的支撑刚度和转向力矩变化来看,采用双缸优点多。有已经 ,铰接式机械广泛采用双缸,且呈双对称布置。转向液压缸的布置原则如下:①布置的液压缸与周边构件无干涉,有已经 安装维修方便;②转向力矩大,有已经 变化平稳;③转向灵敏度高;④活塞行程短。有已经 ,在总体设计中,当整机及转向机构的基本参数和转向阻力矩等主要性能参数、转向液压系统工作压力、流量取舍已经 ,进而可初步取舍液压缸在车架上的最佳位置坐标,同去取舍转向液压缸的最大行程,此行程应在满足功能的条件下最小,从而使转向下行效率 最快。已经 车架在最左和最右转向位置为计算点,对转向液压缸铰接点位置进行了优化设计。

中国矿业大学机电学院蔡敏、侯友夫研究了往复液压缸自动换向机构的设计什么的难题。混凝土输送泵、液压注浆泵、井下充填泵按其动作原理均为由液压泵站给液压缸供油,由液压缸往复运动推动浆缸,通过吸、排浆阀输送浆体。液压缸往复运动必须有一俩个自动换向机构,自动换向机构性能的好坏直接影响泵的整体性能,有已经 要求换向机构换向及时,特征简单,动作可靠,使用寿命长。就目前我国使用着的换向机构,按其特征特点可分为两类:①机动—液控换向。这类换向机构的特点是,当活塞到达行程终点时,与活塞杆联动的撞块碰撞机架上的转阀(或缸体上的先导阀芯),使换向阀换向,进而使液压缸运动换向,已经 周而复始,使液压缸作连续往复运动。②机动—电控换向。这类换向机构的特点是:当活塞到达行程终点时,与活塞杆联动的撞块碰撞机械触点,通过电控系统使换向阀换向,进而使缸运动换向。大伙儿儿研制了有一种新型自动换向机构,这些 往复液压缸自动换向机构由特制的液压缸和有一俩个交替阀组成,在“八五”攻关项目“BYZ-120/10 型液压柱塞泵及搅拌机”中应用。

石油物探局装备制造总厂王云岭也对液控自动往复液压缸作了探讨。以自动往复液压缸为动力源的液体输送活塞泵具有特征简单、体积小、重量轻、易于实现自动控制等特点,在液体(混凝土、泥浆等)活塞泵上得到了日益广泛的应用。自动往复液压缸的控制土妙招逐步由机械控制、电控向液控土妙招发展。开发的液压缸如图 1 所示,该液压缸为液压缓冲液压缸,A,B 为液压缸主油路进出油口,a,b 为液压缸控制油路进出油口,控制油路和主油路中设置了可调式节流阀、单向阀和蓄能器,主油路换向使用了普通液控二位四通换向阀。液压缸的换向由缓冲液压缸活塞运行至缸体端部时,活塞与缸体再次出现的局部封闭产生的高压控制换向阀换向。

鹤岗矿务局富力矿李广济、王军、张殿坤,针对双伸缩液压缸所处内、外柱支撑力不相等的实际什么的难题,设计出有一种新型双伸缩液压缸。目前广泛使用的双伸缩液压缸,因内、外柱活塞直径不相等,很多很多它们承载的有效作用面积就不同,结果使内、外柱的支撑力不相等。在工程机械上,因内柱的支撑力小于外柱的支撑能力,不仅限制了设备的工作能力,有已经 外柱较大的支撑能力也发挥那么来。在煤矿用液压支架上,即使靠外柱不不可以 达到额定初撑力,操作也很麻烦,有已经 还必须在外柱的活塞上设有一俩个底阀来保证。其次,当支架所处承载阶段时,其内柱下腔的液体压力是外柱下腔液体压力的 2 倍,为了降低两腔的压力差,应在外柱的活塞上设置有一俩个差动安全阀,使得在支架达到工作阻力时,内柱先卸载,已经 支架的工作阻力相应地受到了限制。有已经 ,目前液压支架上的立柱大多采用单伸缩立柱配机械加长段的特征来代替双伸缩立柱。为了处置上述什么的难题,提高双伸缩液压缸内柱的支撑力,大伙儿儿设计了有一种新型双伸缩液压缸(以下简称液压缸),该液压缸可在内柱活塞的内腔布置有一俩个反向运动的活塞和活塞杆(如图 2 左半主次)。

双伸缩液压缸工作原理如图 2 所示。

随着液压技术的广泛应用,对液压元件的性能要求那么 高。对于执行元件———液压缸,影响其使用寿命的主要因素为缓冲效果和密封盖效果,传统的设计存有诸多不够,必须满足连续性生产的要求。莱芜钢铁股份有限公司孙时建、田敬刚、石明,针对目前国内液压缸特征设计中所处的不够,提出了有一种新型油缸缓冲设计———阶梯缓冲,并对油缸的密封盖特征作了改进,从而达到了延长油缸使用寿命的目的。改进特征后的油缸缓冲效果和密封盖效果明显提高,自 1998 年上线运行至今,运行状态良好。使用寿命与传统设计相比,离米 提高一倍。青铜填充特氟隆抵抗挤出进入活塞间隙的能力比丁晴橡胶好得多,随着压力的提高,延长使用寿命效果更明显。

国际上,大型与异型液压缸可靠性与优化可比较的对象是rexroth 液压缸厂,有关什么的难题在本项目设计研究报告暗含详细的对比分析。

2 项目的显著特点

2.1 本项目科技要点

(1)大型异常特征液压缸的设计制造:新型球头内置可倾动液压缸。

(2)大型连铸用液压缸的国产化改进,对引进的名牌产品rexroth 液压缸进行国产化改进。

(3)承受较大径向力的液压缸的力学模型:摩擦力、径向力、旋转力的合成分析,找出应力过大的部位,并在新的设计中予以消除。

(4)液压元件可靠性的优化改进:改进球头、柱塞外臂、缸头等薄弱环节,并改进密封盖件,使液压缸各主次磨损下行效率 相当,缸的寿命达进口液压缸的 4 倍(进口缸在珠钢使用寿命是 6 个月,改进的液压缸寿命达 2 年以上)。

2.2 项目的主要创新点

(1)带内置可倾动球头柱塞的大型液压缸。

(2)长寿命、高可靠性连铸液压缸。

(3)液压缸设计制造的可靠性分析与优化。

(4)液压元件国产化改进。

3 结论

本项目在大型与异型液压缸可靠性与优化课题系列方面作了独到的探索,在国内居先进地位,对国际名牌 rexroth 液压缸改进、大幅提高可靠性方面达到了国内领先水平。