高速油缸的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì).pdf

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1、高速油缸的緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)楊毅，趙永杰ò（中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第704研究所，上海200032）摘要：高速油缸的運(yùn)行速度極快，需要在行程末端進(jìn)行緩沖，因此設(shè)計(jì)一種合理的緩沖結(jié)構(gòu)十分重要。本文參考了4種經(jīng)典的油缸緩沖結(jié)構(gòu)，借鑒其優(yōu)點(diǎn)，采用壓力補(bǔ)償方法保證緩沖過(guò)程中壓力的穩(wěn)定性，提出了一種通用的緩沖沖頭設(shè)計(jì)方法，并采用Matlab仿真輸出了油缸緩沖結(jié)構(gòu)的沖頭形線。關(guān)鍵詞：緩沖結(jié)構(gòu)；Matlab；壓力補(bǔ)償；穩(wěn)定性中圖分類(lèi)號(hào)：TB21文獻(xiàn)標(biāo)志碼：ADesignofBufferStructureofHigh-speedHydro-cylinderYANGYi,ZHAOYong-j

2、ie(704ResearchInstitute,CSIC,Shanghai200032,China)Abstract:Thevelocityofthequickhydro-cylinderisextremelyhigh，sothecylinderneedsbufferattheendoftheroute.Arationalstructureofthebufferdesignisveryimportant.Thispaperreferencesfourkindsofclassicbufferstructuredesignmethodsandanalyzestheadv

3、antagesanddisadvantages.Themethodofpressurecompensationcanensurethestabilityofthepressurebufferingprocess,andamoregenericbufferstructuredesignmethodisproposed,andthebufferstructuredrawnpunchcurvecanbeoutputbyusingMatlabsimulation.Keywords:bufferstructure;Matlab;pressurecompensation;sta

4、bility0引言閉的空間，油液只能從緩沖沖頭和緩沖孔之間的狹小間隙目前，油缸緩沖的實(shí)現(xiàn)方法大致有兩種：一是通過(guò)油中流出，高速流動(dòng)的油液因?yàn)樽陨淼恼承远a(chǎn)生巨大阻力，缸外部的油路和裝置來(lái)進(jìn)行緩沖，比如在控制油缸的回路在活塞和緩沖孔之間的空間內(nèi)制造較高的壓力，阻止活塞[2]上安裝節(jié)流閥或其它形式的流量控制裝置，這樣的結(jié)構(gòu)較桿運(yùn)動(dòng)，從而達(dá)到緩沖目的。[1]復(fù)雜；另一種是在油缸內(nèi)部實(shí)現(xiàn)緩沖，而不需要其他任四種經(jīng)典的緩沖沖頭形狀分別為圓柱形、臺(tái)階形、何液壓元器件，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，加工和使用方便因而得到圓錐形、拋物線形和拋物線形，如圖1所示。廣泛應(yīng)用。本文提出一種高速油缸缸內(nèi)緩

5、沖沖頭的設(shè)計(jì)方其中圓柱形沖頭的特點(diǎn)為，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，但法，缸內(nèi)緩沖的原理是，緩沖沖頭進(jìn)入緩沖孔之間產(chǎn)生了緩沖效果較差，有較高的緩沖峰值壓力，在緩沖末端仍存狹小的間隙，同時(shí)在活塞和油缸尾部之間形成一個(gè)幾乎封在一定沖擊；階梯形沖頭的特點(diǎn)為，緩沖壓力相對(duì)平穩(wěn)，作者簡(jiǎn)介：楊毅（1984-），男，助理工程師。主要從事機(jī)械及液壓裝置設(shè)計(jì)。2013/05機(jī)電設(shè)備41AcademicResearch技術(shù)交流階梯過(guò)渡階段也會(huì)存在一定壓力沖擊；圓錐形緩沖沖頭相進(jìn)行簡(jiǎn)單的慣性緩沖時(shí)，能達(dá)到較理想的緩沖壓力，但參對(duì)圓柱形沖頭而言，緩沖峰值壓力會(huì)降低一些，末端沖擊數(shù)尋找比較困難，且僅能

6、適應(yīng)較簡(jiǎn)單的慣性緩沖，對(duì)于在較小；拋物線形緩沖沖頭的特點(diǎn)為，在合理參數(shù)設(shè)定下，連桿機(jī)構(gòu)中存在速度波動(dòng)的高速油缸并不適用。(a)圓柱形(b)階梯形(c)圓錐形(d)拋物線形圖14種經(jīng)典的緩沖沖頭本文為了克服4種緩沖形式存在的問(wèn)題，針對(duì)存在速持基本穩(wěn)定。另外，根據(jù)數(shù)控加工中心的實(shí)際加工能力，度波動(dòng)的高速油缸，開(kāi)展了一種基于壓力補(bǔ)償方法的較為在長(zhǎng)度方向上以1mm為一段，每段采用不同直徑來(lái)設(shè)計(jì)通用的油缸緩沖沖頭結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，研究結(jié)果對(duì)油缸高速緩沖沖頭是較合理的。結(jié)構(gòu)具有重要參考意義。綜上，本文油缸沖頭形線擬結(jié)合圓柱沖頭、圓錐沖頭、階梯沖頭和拋物線沖頭的優(yōu)點(diǎn)的進(jìn)行設(shè)計(jì)。即：1油缸

7、緩沖壓力的理想曲線1）在升壓段采用圓柱沖頭的設(shè)計(jì)，使緩沖腔快速、油缸緩沖一般要求緩沖過(guò)程中壓力平穩(wěn)，沒(méi)有過(guò)高的平穩(wěn)地達(dá)到所需壓力；[3-4]壓力峰值出現(xiàn)，且在緩沖末端沒(méi)有撞擊，因此可得理2）在穩(wěn)壓段采用階梯型的設(shè)計(jì)，由多個(gè)1mm長(zhǎng)、不想緩沖壓力曲線，見(jiàn)圖2。而此理想曲線也是緩沖結(jié)構(gòu)設(shè)同直徑的圓錐段組合而成一個(gè)類(lèi)似于拋物線的形線，從而計(jì)的目標(biāo)：達(dá)到保持緩沖壓力平穩(wěn)的目的。2.1模型的建立沖頭的數(shù)學(xué)模型建立在流體力學(xué)的基礎(chǔ)上，根據(jù)文[4]獻(xiàn)中關(guān)于間隙沿流動(dòng)變化的軸向流的方程：2πd(h?h)12Q=?ΔPv6μlh+h(1)12圖2目標(biāo)壓力曲線該方程對(duì)應(yīng)的圖形為圖3