雙作用多級液壓缸優化設計探討

張　悅

雙作用多級液壓缸優化設計探討

張悅

（大連華銳重工集團股份有限公司液壓裝備廠，遼寧 大連116035）

雙作用多級液壓缸具有運行行程長、設置距離短等優點，在起重機械、運輸車輛、工程機械等領域應用廣泛，而傳統雙作用多級液壓缸在實際應用中暴露出一些問題，為了確保雙作用多級液壓缸良好的使用性能，應做好優化設計，完善雙作用多級液壓缸結構設計。文章分析了傳統雙作業多級液壓缸存在的問題，闡述了雙作業多級液壓缸的優化設計內容，以供參考。

雙作用；多級；液壓缸；優化設計

1　傳統雙作業多級液壓缸存在的問題

（1）在各級缸筒外伸的情況下，雙作用多級液壓缸經常出現桿腔背壓的問題，有桿腔和無桿腔在各級缸筒伸出時，都流過液壓油，導致液壓缸實際運行時受到桿腔背壓阻力影響，能耗較大，使得液壓缸負載效率較低，造成能源浪費。

（2）通油孔位于雙作用多級液壓缸的筒壁上，在運行過程中，各級活塞在液壓缸筒進行往復運動，這造成缸筒通油孔和孔用密封圈相互連通，在油壓作用條件下，通油孔易吸入密封圈唇邊，造成密封圈的翻邊損壞或者劃傷，直接影響液壓缸的密封性、耐久性和可靠性。

（3）雙作用多級液壓缸采用空心制式的活塞桿，通過空心活塞桿油管輸送無桿腔液壓油，所以液壓缸活塞桿輸出端設置有輸油口，而外部油管和輸油口之間主要采用橡膠軟管，而隨著活塞桿的縮回或者伸出，這個橡膠軟管逐漸卷曲或者拉直，導致液壓缸運行時各級活塞桿和油管反復摩擦，隨著時間的推移，橡膠軟管和活塞桿會逐漸損壞，嚴重影響液壓缸的安全運行。為了解決雙作用多級液壓缸暴露出的這些問題，實現液壓缸的科學應用，應結合液壓缸的性能參數、技術指標和使用工況，做好雙作用多級液壓缸的優化設計，滿足其各項性能使用要求。

2　雙作業多級液壓缸的優化設計內容

（1）結構優化設計。根據上述分析可知，傳統雙作用多級液壓缸設計受到設計方法、設計理念和結構的限制，液壓缸在縮回和伸出過程中無法進行緩沖，因此通過對雙作用多級液壓缸的結構進行優化設計，仔細考慮液壓缸運動和控制位置，盡量簡化液壓控制回路設計，降低檢測和控制成本，有效保護液壓缸設備。通過分析和研究雙作用多級液壓缸的結構形式和運動狀態，為雙作用多級液壓缸設計一種緩沖作用，使用液壓復合閥設置在雙作用多級液壓缸上，增加無桿腔油管長度，釋放活塞擠壓力，保持收回狀態，利用密封將無桿腔供油管和每級活塞隔離起來，首先最大一級無桿腔接收供油，根據液壓缸內部結構設置供排油流道和有桿腔之間的連接部位設置多孔并行結構，活塞側設置小孔，前蓋端設置大孔。雙作用多級液壓缸結構優化設計。

（2）優化后工作原理。雙作用多級液壓缸結構優化設計完成以后的工作原理：缸底油口流過壓力油流入無桿腔中，在壓力油作用下，多級活塞桿組件逐漸伸出，缸筒筒壁通孔中流過有桿腔的液壓油和空氣輸送到油箱中。當需要縮回雙作用多級液壓缸活塞桿組件過程中，缸筒筒壁通油孔和油口管流過壓力油進入有桿腔中，然后活塞桿組件再逐漸縮回，液壓缸底部油孔將有桿腔油液循環排放到油箱中。同時，這種雙作用多級液壓缸各級回路伸出過程中具有緩沖功能，在固定流量條件下，雙作用多級液壓受到各級活塞面積不同的影響，逐漸增大伸出速度，并且這種雙作用多級液壓缸采用了大孔和小孔并行排列的供排油流道設計，前蓋側周圍設計有大孔，在接近前蓋時每級油缸運動接近前蓋導向環形位置，由活塞周圍小孔排出有桿腔回油，實現下一級到上一級的運動緩沖。

（3）優化后運行狀態。通過對雙作用多級液壓缸進行結構優化，這種液壓缸可以實現以下運行狀態：①在低液壓介質壓力作用下，移動閥片驅動力不足，移動閥片和固定發閥片之間采用密封結合面，上級回路可以在液壓主流量狀態下運行，節流小孔分配小流量，并且這種功可以使雙作用多級液壓缸在順序狀態下逐級伸出，不會出現液壓缸不按照順序胡亂進行伸出，具有較高的安全性。②雙作用多級液壓缸運行過程中，上級油缸回路進行伸出和縮回動作時，液壓介質壓力不斷增加，這時壓縮彈簧受到移動閥片的驅動作用力進行運動，移動閥片和固定閥片之間出現一個空腔區域，移動閥片和固定閥片上孔向閥流過液壓介質，通過液壓復合閥的作用和轉換，將液壓缸調整為大流量供油狀態，并且液壓缸下級油缸逐漸進行起動，按照不同等級，順序進行動作。③這種雙作用多級液壓缸通過設置液壓復合閥，有效減少了液壓油的浪費，節流效果非常明顯，在接近行程末端位置，雙作用多級液壓缸進行縮回，在關斷主回油油路條件下，液壓復合閥僅僅通過中間位置的小孔流過回油，不僅有效節約回油，而且具有緩沖功能。

3　結語

雙作用多級液壓缸在多個領域應用廣泛，而傳統液壓缸在應用中存在很多問題，通過對雙作用多級液壓缸進行結構設計，利用多功能復合閥設置在液壓缸活塞上，在逐級縮回過程中，實現液壓缸固定節流緩沖，在未來發展過程中，應加大對雙作用多級液壓缸的分析和研究，結合實際需求，進行結構優化和創新，延長其使用期限，實現其更廣闊范圍的應用，在實際應用中優化運行狀態，提高雙作用多級液壓缸的安全性和可靠性。

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Optimization Design of Double Function Multistage Hydraulic Cylinder

ZHANG Yue
（Hydraulic Equipment Factory，Dalian Huarui Heavy Industry Group CO.，LTD.，Dalian，Liaoning 116035，China）

Doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder has advantages such as 1ong running stroke，short setting distance，etc.，it is wide1y used in fie1ds such as heavy machinery，transporting vehic1es，engineering machinery and so on.Traditiona1 doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder exposed some prob1ems in the practica1 app1ication.In order to ensure good performance of the mu1tistage doub1e function hydrau1ic cy1inder，we shou1d do optimization design and improvement of doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder structure design.This paper ana1yzes the prob1ems existing in the traditiona1 dua1 operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder，and expounds the content of optimization design of the doub1e operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder for reference.

doub1e function；mu1ti-stage；hydrau1ic cy1inder；optimization design

TH137.51

A

2095-980X（2016）03-0054-01

2016-03-03

張悅，主要研究方向：液壓系統。