高速液压缸阶梯型缓冲结构和过程研究.pdf

高速液压缸阶梯型缓冲结构与过程研究 口王永良 口孙艳玲 口吴军辉 河南平高电气股份有限公司技术中心河南平顶山467000 摘要：对采用阶梯型缓冲结构的高速液压缸的缓冲过程进行分析，建立了相应的教学模型，并在此基础上利用 AMESim软件进行仿真分析，通过与试验结果进行对比表明．仿真结果与试验结果基本吻合，最后对阶梯型缓冲的结构参 数进行了优化。 关键词：缓冲 缝隙节流仿真AMESim 中图分类号：THl37．51 文献标识码：A 高速大功率液压系统中．液压缸驱动的负载质 缓冲柱塞接近缓冲套时．缓冲柱塞的边缘和缓冲套内 量较大、运动速度很高，在液压缸到达行程终点时。 孔的边缘形成锐缘节流：第三阶段．当缓冲柱塞进入缓 由于惯性的作用会产生液压冲击．使活塞与缸筒端 冲套中．过流面积随着行程不断变化．形成了阀口节流 盖之间产生机械撞击．造成振动和噪声．甚至严重影 与缝隙节流同时存在的情况。根据上述分析，以柏努 响工作精度和引起整个系统及元件的损坏．为此在 利方程作为流体压力损失的基础方程．建立缓冲过程 高速、大功率或要求较高的液压缸中往往要设置缓 各阶段的压力损失方程。 冲装置。 1)第一阶段局部压力损失的流量方程为： 液压缸中使用的缓冲措施．主要有硬缓冲和软缓 -2 r：：————一 冲两类．软缓冲即在液压缸外的液压回路上采取措 g=cdI孚、／手△：P (1) 施．如采用节流阀缓冲和应用缓冲回路等．一般结构 式中：q为通过缓冲套内孔的流量，m3／$；Cdl为流道突 比较复杂．应用较少：硬缓冲即在缸的结构上采取缓 变的流量系数；d为缓冲套内孔直径，m；P为液体密 冲措施．常见的由间隙式缓冲装置和节流孔缓冲装置 度，kg／m3；△p为压差，Pa。 等．它结构简单、工作可靠、体积小、缓冲性能较好、应 2)第二阶段锐缘节流的流量方程为： 用广泛。本文对采用阶梯型缓冲装置液压缸的缓冲过 程进行理论分析与仿真研究。 g=伽d垤瓦了记i (2) 式中：Cd2为锐缘节流的流量系数；6，为缓冲柱塞第1 1 缓冲过程的理论分析 段与缓冲套内孔的间隙．m：L为缓冲柱塞刚进入缓冲 液压缸缓冲过程的流场情况比较复杂．可以分为 时与缓冲套的距离，m；石为缓冲柱塞位移，m。 3)第三阶段由于阀口节流与缝隙节流同时存在。 三个阶段。如图1所示：第一阶段，当液压缸缓冲柱塞 需要分别讨论。其中阀口节流的流量方程为： 进入缓冲区时。缓冲腔的油液通过缓冲套内孔流出， 由于流道弯曲突变产生局部压力损失：第二阶段，当 g-=伽蕊、／手却- (3) 收稿13期：2010年11月 当雷诺数小于1000时，流场状态为层流状态，缝 心 ，II B．Bras，M．W．MeIntosh．ProduetProeess，and 社．2002． Organizational for and DesignRemanufacture[J]．RobotingComputerInteg- [7]付铁，丁洪生，荣辉．BKX—I型变轴数控机床的有限元模态 rated 分析[J]．机械设计与研究，2005，21(4)：85-87． Manufacturing，1999(15