快速型氣液增壓缸的設(shè)計(jì)及應(yīng)用

張思芳

（廣東順德普南氣動(dòng)科技有限公司，廣東 佛山 528300）

我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)使人們的生活水平得到了顯著提高，工業(yè)發(fā)展速度日益加快，隨之而來(lái)的則是環(huán)境污染形勢(shì)的日益嚴(yán)峻，能源緊缺局面愈發(fā)緊迫。鑒于此，研發(fā)出高效、節(jié)能及零污染的工業(yè)機(jī)械，以此實(shí)現(xiàn)工業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。快速氣液增壓缸作為一種新型產(chǎn)品，其以壓縮空氣作為驅(qū)動(dòng)力，不僅安全高效，且具備零污染與節(jié)能的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中有著極為廣闊的發(fā)展前景。

1 快速型氣液增壓缸原理分析

快速型氣液增壓缸主要包括快進(jìn)氣缸、增壓氣缸、油箱和增壓油缸4個(gè)部分。快速型氣液增壓缸的工作原理是借助于液體所具備的不可壓縮特性，以力平衡原理將2個(gè)活塞進(jìn)行固聯(lián)，這2個(gè)活塞的面積是不相同的，其中面積較大的大活塞由壓縮空氣進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，而面積較小的小活塞中則封閉有液壓體，當(dāng)壓縮空氣對(duì)大活塞進(jìn)行驅(qū)動(dòng)時(shí)，小活塞便會(huì)對(duì)高壓液體進(jìn)行按比例的輸出，并由高壓液體向油缸活塞施加作用力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)增壓增力目的。

2 快速型氣液增壓缸的設(shè)計(jì)

在快速型氣液增壓缸的設(shè)計(jì)中，設(shè)置參數(shù)的種類(lèi)主要包括工進(jìn)推力、增壓壓力、壓縮空氣壓力及機(jī)械效率。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，需要對(duì)增壓油缸的缸徑、增壓氣缸的缸徑、端蓋尺寸和活塞桿進(jìn)行確定。

2.1 增壓油缸缸徑的設(shè)計(jì)

在增壓油缸的缸徑的設(shè)計(jì)中，為了使油缸尺寸盡可能的減小，需要將增壓缸油壓壓力的初始設(shè)定范圍確定在10～20MPa范圍以內(nèi)，由對(duì)油缸的初設(shè)壓力進(jìn)行表示，并由FGT對(duì)油缸的推力進(jìn)行表示，由來(lái)表示增壓油缸的缸徑，由此便可得到增壓油缸的缸徑計(jì)算公式，即在該公式中λ代表機(jī)械效率，通過(guò)查表來(lái)對(duì)標(biāo)準(zhǔn)缸徑dz進(jìn)行取值，由此便可得出增壓油缸在運(yùn)行過(guò)程中所受到的實(shí)際壓力，即進(jìn)而得到其油缸外徑是Dz=dz+2ε，其中ε表示缸筒的壁厚。

2.2 增壓氣缸缸徑的設(shè)計(jì)

在增壓氣缸缸徑的設(shè)計(jì)中，考慮到增壓行程通常都在5～20mm，之所以要這樣設(shè)計(jì)，是為了使油缸的尺寸能夠緊湊化，進(jìn)而提高能源的利用效率。因此，分別由dfg與ds代表增壓柱 塞的桿徑與增壓氣缸的缸徑，由于增壓柱塞的桿徑和增壓氣缸中的缸徑之比應(yīng)控制在0.2～0.35，因此可以得出dfg=（0.2～0.35）ds，由力平衡原理可以進(jìn)一步得該公式中，pQ代表壓縮空氣的壓力，而pz則代表增壓壓力，進(jìn)而可求出增壓氣缸缸徑的計(jì)算公式，即進(jìn)而推導(dǎo)出增壓氣缸的外徑計(jì)算公式是Ds=ds+6～10mm。

2.3 端蓋尺寸的設(shè)計(jì)

由于快速型氣液增壓缸屬于一種氣液組合缸，因此其端蓋的材料應(yīng)選擇硬鋁合金，這樣能夠預(yù)防液體與空氣對(duì)端蓋的銹蝕。其端蓋的壁厚最小值可表示為h=在該表達(dá)公式中，端蓋所受到的工作壓力最高值由P進(jìn)行表示，而與端蓋相對(duì)應(yīng)的缸筒內(nèi)徑則由D進(jìn)行表示，材料的許用應(yīng)力[σ]則為表端蓋硬鋁合金材料所具有的抗拉強(qiáng)度，而則是該材料的安全系數(shù)。

3 結(jié)語(yǔ)

總而言之，快速型氣液增壓缸的出現(xiàn)，為工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域提供了一種非常高效而環(huán)保的增壓機(jī)械，并在工業(yè)生產(chǎn)各個(gè)環(huán)節(jié)中都能夠應(yīng)用到，這在很大程度上推動(dòng)了工業(yè)生產(chǎn)的可持續(xù)化發(fā)展。同時(shí)，研發(fā)人員也越來(lái)越重視對(duì)快速型氣液增壓缸的設(shè)計(jì)，其設(shè)計(jì)的合理性直接關(guān)系到快速型氣液增壓缸的使用性能，只有確保對(duì)快速型氣液增壓缸進(jìn)行合理的設(shè)計(jì)，才能使氣液增壓缸在工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域中得以最大限度的發(fā)揮其應(yīng)用優(yōu)勢(shì)。