新型输油及贮气功能液压缸的设计.pdf

新型输油及贮气功能液压缸的设计 盛玉洁钟继萍王冬艳 安徽合力股份有限责任公司工业车辆安徽省重点实验室 合肥2 3 0 6 0 1 文章编号 1 0 0 1 0 7 8 5 2 0 1 2 O 1 0 0 6 2 0 2 0 概述 随着液压技术 的广泛应用 ，对液压产 品的性 能要求越来越高，对于执行元件液压缸的功能要 求也越来越高。本 文介绍 一种新 型液压缸 ，该 液 压缸用于叉 车的 4节 门架 一种起重机构 上 ， 是一种带有储气 、输油功能的活塞液压缸 ，可满 足 4节 门架的结构需求 。 目前叉 车上普遍 采用 的液压缸 的结构特 点 具有送油功能的液压缸不具备贮气功能，而具备 贮气功能的液压缸没有送油功能。送 油液压缸不 具备贮气 功能，意味着该 液压缸 必须采用柱塞式 液压缸或活塞缸上腔带有 回油管 的。 柱塞式液压缸 的缺点 有效作用 面积小 ，缸 径大，占用空 间大，浪费材料 ；液压缸上 腔有压 力油，柱塞杆处易漏油。带有 回油管的活塞缸 的 缺点 回油管 占用空 间，不 美观 ，同时潮湿 的外 部空气可通过回油管进入液压缸上腔，腐蚀缸筒 内壁和活塞杆 。 由于 4节 门架结构需要 ，要求 液压缸具备活 塞杆送油功能 ，将 运动机构 中的 2级液压缸 串联 起来 。而没有送油功能的各级液压缸之间只能通 过繁杂 的接头 、油管并联起来 ，同时这些液压缸 间的油管又必须通过滑轮机构 才能运动 ，占用大 量 的空间 ，导致 4节 门架的起重机构结构庞大复 杂，也增加了油路的压力损失 ，降低 了机构效率 ， 采用具备 活塞 杆 送油 功能 的液 压缸 可 解决 上述 弊端。 1 液压缸的结构特点 液压缸 结构如 图 1 ，活塞 杆 1由连接 杆 1 2 、 外活塞 杆 1 5 、活 塞 杆 空 心 心 轴 l 6 、活 塞 组 件 活塞 2 O和单 向阀 2 1 、密封 圈 1 3 、密封 圈 1 4 、 密封圈 1 8 、挡片 1 7、钢丝挡 圈 1 9组成 ，其 中活 塞组件 和活塞杆 1通过钢丝挡圈 1 9连接在一起 ， 连接杆 1 2 、外活塞杆 l 5、活塞杆空心心轴 1 6之 间通过密封件形成 2个独立 的空 间 ，活塞组件 内 安装单 向阀 2 1 。缸体 8由缸筒 2 2和缸底 2 3焊接 6结论 建立了伸缩臂 及其货叉 调平机构 的结构 和力 学模型，对伸缩臂举 升过程进行 了仿真。进行 了 以各点坐标值为设计变量 、以货叉调平角度 变化 幅度最大值 最小为优 化 目标的设计 研究和 目标优 化 ，理 论 目标 值 由 优 化 前 的 1 ． 5 0 1 4 8 。变 为 0 ． 2 5 9 5 9 9 。 ，减小 8 2 ． 7 ％；选择其中2 个变量进行 优化，目标理论值 由优化前 的 1 ． 5 0 1 4 8 。 变为 0 ． 6 0 9 4 。 ，减小 5 9 ． 4 1 ％；实测 目 标值由优化前的 3 ． 1 。 变为 1 ． 4 。 ，减小 了5 4 ． 8 4 ％ 。 一 6 2 一 参考文献 [ 1 ]马振书，穆希辉，罗磊 ．伸缩臂叉车货叉调平设计及 误差分析[ J ] ． 叉车技术，2 0 0 5 4 ． [ 2 ]祝效华 ，廖伟志，黄永安，等 ． C A D ／ C A E ／ C F D ／ V P T ／ S C软件协作技术 [ M] ．北京中国水利水 电出版 社 ，2 0 0 4 ． [ 3 ]任露泉 ．试验设计及其优化 [ M] ．北京 科学出版 社 ，2 0 0 9 ． 作 者段全军 地 址浙江杭州临安经济开发区东环路 8 8 号杭叉门架 邮 编3 1 1 1 0 0 收稿 日期 2 0 1 1 0 71 5 起重运输机械 2 0 1 2 1 而成 。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 21 1 2 1 3、 1 4 1 5 1 6 1 7 、1 8 1 9 2 0 2 1 1 ．活塞杆2～ 7 、9 、1 0 ．密封件3 ．导向套8 ．缸体 I 1 ．耐磨环1 2 ．连接杆1 3 、l 4 、1 8 ．密封圈l 5 ．外 活塞杆1 6 ．活塞杆空心芯轴1 7 ．挡片1 9 ． 钢丝挡圈 2 0 ．活塞2 1 ．单向阀2 2 ．缸筒2 3 ．缸底 a 总图 b 活塞杆 c 缸体图 图 1 液压缸结构 缸体8 、活塞杆 1与导向套 3装配组成液压 缸 ，缸体 8 、活塞杆 l与导向套 3之间安装有密封 件 2 7，保证液压油不外泄 ，活塞 2 0与缸筒之 间 安装有耐磨环 1 1及密封件 9 、1 0 ，耐磨环 1 1可避 免活塞 2 0与缸筒 2 2间的摩擦 ，密封件 9 、1 0阻止 液压油流到液压缸上腔。 2 工作原 理 液 压油 由缸 底 2 3的 H 口进入 液压 缸 通道 ， 经活塞 杆空 心 芯轴 1 6内部 通 道 ，由 K 口输 出 ， 将液压油送 到与之 串联 的液压 缸 ，实现 向上一级 液压缸送油的功能。待与之串联的液压缸行程到 位后 ，负压增大 ，在液压油 的作用下该液 压缸活 塞杆 1 上升 ，外 活塞杆 1 5与活塞 杆空心 心轴 1 6 形成的空腔 腔 A与外 活塞杆 1 5与缸筒 2 2形 成的空腔 腔 B 通过小孔联通 见图 I a中通道 起重运输机械 2 0 1 2 I 1 C和通道 D ，当活塞 2 0上升 ，腔 B无限缩小 ，原 腔 B内存在 的空气 通过小孔 通道 C和通道 D 被压缩到腔 A 中储存 ，防止 腔 B因空 气被压 缩 压力增大 而导致密封件被损坏 的现象发生 ，实 现贮气功能 。 在活塞 2 0内部安装单向阀2 1 ，当腔 A中的空 气压力大于单向阀 2 1的弹簧力时 ，高压空气可通 过通道 C 、D、E、F 、G打开单向阀2 1 ，排泄到液 压缸下腔 ，随液压油 流回油箱泄压 。单 向阀 2 1 起 安全预防作用，上述情况一般不会发生。单向阀 2 1 可阻止液压油进入活塞杆 1内。 3 新型液压缸的优点 1 有效合理地将送油 功能和贮 气功能相 结合。 2 各级液压缸间可串联，省去了并联液压缸 间繁杂的接头、油管、滑轮，特别对于起升机构 如叉车门架等视野非常重要的机构，采用本液压 缸可大幅度提高机构视野 ； 3 具有贮气功能，可增大液压缸的有效使用 面积 ，减小液压缸的外径 ，节省材料 ； 4 相对于必须带 回油管的活塞液压缸，没有 了回油管路 ，结构更简 洁，同时保护缸筒 内壁及 活塞杆不受外界腐蚀。 参考文献 [ I ]蔡春源 ． 机电液设计手册[ M] ．北京机械工业出版 社 ，1 9 9 7 ． [ 2 ]王占林 ．近代液压控制[ M] ．北京机械工业 出版 社 。1 9 9 7 ． [ 3 ]李玉琳 ． 液压元件与系统[ M] ．北京北京航空航天 大学出版社 ，1 9 9 1 ． ／ 作 者盛玉洁 地 址安徽合肥经济技术开发区卧云路 1 6 3号安徽合 力股份有限公司研发部工作装置研究所 邮 编 2 3 0 6 0 1 收稿 日期2 0 1 1 0 81 6 63