水平安装的长大缸径液压缸缓冲结构的改进

曾 敏 燕

（韶关飞翔自动变速箱有限公司 广东 韶关 ５１２０００）

摘 要：在液压缸作业过程中，当拖着沉重的部件进行高速运动并运行至行程终端后，经常会和终端产生一些比较大的机械碰撞。并且，活塞塞运动突然停止会导致压力缸内出现撞击的情况，并随之产生比较大的噪音和冲击。当出现这种机械冲击后，除了会对液压机设备的工作性能造成影响，并且还会对液压系统和液压缸的其他元件造成影响，危险系数大。为了降低这种冲击振动，一般会在液压缸的内部设置缓冲装置，利用缓冲装置可以在一定程度上缓解冲击力。一般情况下，液压缸中都设置了缓冲装置，尤其对于一些转速比较高、比较大型的液压缸，为了避免活塞运行到行程终点后撞击缸盖产生冲击和噪音，一般需要布置缓冲装置。

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关键词 ：液压缸；面面配合；孔轴配合；偏心；侧向力；导向磨损

中图分类号：TH137.51 文献标识码：Ａ ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６６５－２２７２．２０１5．15．０42

收稿日期：２０１5－05－16

在机械自动化实现过程中，液压技术是一项基础技术，作为液压部件的执行元件，液压缸的稳定运行是实现机械自动化的基本前提。在实际使用的过程中，为了达到使用的基本要求，在大多数的液压缸行程末端都会设置必要的缓冲结构，进而达到消除液压力和活塞惯性引起的活塞和液压缸缸底、缸头的撞击，同时也降低了活塞在运动方向改变时液态所发出的噪音，由于传统的缓冲结构存在一定的问题，因此，需要对其进行进一步的改进。

１ 缓冲结构的原理及存在的问题

液压缸的缓冲装置在工作的过程中，主要是利用缸筒和活塞走向行程终端时，将钢盖和活塞之间的一部分油液封闭住，然后强迫油液从细缝和小孔中挤出来，进而产生一个可以制动工作部件的阻力，降低运动速度，达到避免缸盖和活塞相互撞击的目的。但是，对于一些水平安装的直径比较大的液压缸，由于活塞杆和活塞之的重量比较大，在实际运行过程中，会导致导向元件接近地面的一侧受到磨损，最终导致缸筒和活塞之间出现偏心的情况。在缓冲元件上缓冲孔和缓冲环之间会产生非常大的轴度，导致运行难度加大，甚至还会拉花缓冲配合面，出现一些金属碎屑破坏密封件，情况严重时，还会导致液压缸的机械零件出现无法修复的破坏，进而引发机械设备故障。这种故障反映在缓冲元件上就是在缓冲环与缓冲孔之间产生极大的不同轴度，这样就容易引起运行困难，甚至缓冲配合面拉花而产生一些金属碎屑损坏密封件，严重时还会对液压缸的机械零件产生不可修复的损坏，导致机械故障。

２ 新结构的介绍

通过对上述问题进行分析后，为了根本性地解决因元磨损造成的缸筒和活塞偏心对缓冲造成的影响，需要进一步改进传统的缓冲装置。

２．１ 组合式缓冲装置

２．１．１ 结构介绍

为了可以达到水平安装的大缸径长行程液压缸的特殊要求，克服液压缸自身的确点，提出了下述新的结构。使用这种结构对常规结构的缓冲观念进行了改变，使用面面配合和孔轴配合的封存缓冲油液的方式取代孔轴配合封存缓冲油液，当液压缸进入到缓冲行程后，在弹簧的影响下，弹簧座会被压到缸底的缓冲台面上，产生配合面Ｉ，如此一来，配合面Ｉ和ＩＩ就会共同在排油腔中封存缓冲需要的油液，并利用节流阀上的小孔将这些油液从排油腔中排出。在节流小孔阻尼作用的影响下，被封存油液产生缓冲需要的压力对活塞杆和活塞进行减速制动，由于缸筒和活塞之间的偏心力不会对配合面Ｉ和配合面ＩＩ造成影响，使用这种结构彻底摆脱了以往因导向原件被磨损而出现偏心力影响缓冲装置的情况。

２．１．２ 实施方案

具体的实施方案和应用方案如图1所示。在活塞杆和活塞向右侧进行运动时，由于两者的重力比较大，因此会产生非常大的惯性力、为了避免活塞液压力和活塞惯性力导致缸底和活塞之间产生机械撞击，这时缓冲装置就会将其作用发挥出来。弹簧座会被弹簧压在缸底的缓冲台面上，然后在弹簧座和港滴之间产生的配合面Ｉ与缓冲环之间形成的配合面ＩＩ共同作用，将缓冲需要的油液封存，然后经过节流小孔的阻尼作用，形成缓冲需要的压力，减小启动的压力。

２．２ 浮动式缓冲装置

２．２．１ 装置结构介绍

装置结构如图２所示。

浮动式缓冲装置是在常规装置基础上进行了一种改进，通过在常规装置中增设一个浮动套来对缓冲孔进行作用，在缸底的安装孔和浮动套外圆之间会有间隙存在，并且在外圆方向上安装了大线径的Ｏ形圈，然后利用自身的压缩量自动和浮动环进行对中，浮动也会逐渐向轴向的方向进行移动，当移动到缓冲行程后，缓冲环会利用前侧的锥面顺利导入到浮动套缓冲孔中，即便缓冲孔和缓冲环之间的轴度不同，可以采用压缩Ｏ形圈的方式进行修正和调节。此外，在封存油液压的冲压影响下，浮动套左侧的配合面也会全部在缸底的台阶面上进行贴合，发挥缓冲作用，有效避免了导向原件磨损造成的偏心问题对缓冲效果造成的影响。

２．２．２ 具体实施方式及应用

在实际应用过程中，当活塞杆和活塞作用运动的时候，其产生的重量是比较大的，并且产生的惯性力也是非常大的，为了将液压力和惯性力引发的缸底和活塞之间的机械撞击的情况消除，此时就需要利用缓冲装置。在利用缓冲装置进行缓冲前，会在缓冲孔中导入缓冲环前端的锥面合，然后Ｏ形圈就可以充分利用自身的压缩量来对缓冲环和缓冲孔之间的周度进行修正和弥补。油液会将浮动套的左侧面冲压到缸底的台阶面上，在浮动套、缓冲环、缸底以及Ｏ形圈共同作用之下，就会在活塞和缸底之间的排油腔中对油液进行封存，然后再利用安装在缸底的节流小孔排出油液。

在小孔阻尼作用的影响下，产生一定的缓冲压力，进而达到活塞缓冲、制动的目的，而单向阀可以在重新启动活塞的时候，立即在活塞和缸底之间进行填充，进而降低启动产生的压力。

３ 结论

综上所述，对大缸径液压缸缓冲结构进行改进在降低机械冲击，提高设备的使用寿命方面具有重要意义。本文首先对大缸径液压缓冲结构的原理以及存在的问题进行了介绍，然后对组合式缓冲结构和浮动式缓冲结构的结构组成和实施方式进行了介绍。目前，这两种结构已经在韶关飞翔自动变速箱有限公司中进行了应用，并且应用效果非常不错，真正达到了保护液压缸，增加液压缸使用年限的目的，具有较高的推广应用价值。

（责任编辑 吴 汉）