挖掘機(jī)液壓油缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)方法與分析

1、挖掘機(jī)液壓油缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)方法與分析來(lái)源:畢業(yè)論文網(wǎng)- 一、引言隨著工程機(jī)械液壓技術(shù)和市場(chǎng)的發(fā)展要求挖掘機(jī)等丁程機(jī)械液壓缸活塞運(yùn)動(dòng)速度越來(lái)越高，其往復(fù)頻率和運(yùn)動(dòng)速度也越來(lái)越高，有的甚至高達(dá)每秒幾十米。為避免產(chǎn)生強(qiáng)烈撞擊和振動(dòng)，保證系統(tǒng)平穩(wěn)工作，防止傳動(dòng)部件損壞，提高系統(tǒng)的工作性能和壽命，必須在其運(yùn)動(dòng)結(jié)束前進(jìn)行緩沖。二、挖掘機(jī)液壓油缸的緩沖方法目前，挖掘機(jī)液壓油缸緩沖的方法基本有兩種：一種是液壓缸外部控制，即在液壓缸的控制回路上，安裝節(jié)流閥或其它形式的流量控制裝置進(jìn)行緩沖，其結(jié)構(gòu)較復(fù)雜：另一種是液壓缸內(nèi)部控制即在液壓缸內(nèi)部設(shè)計(jì)緩沖裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)緩沖，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、1二作可靠、體積小、緩沖一Iii較好

2、，因而得到廣泛應(yīng)用。本文采用的設(shè)計(jì)方法即為內(nèi)部緩沖裝置三、設(shè)計(jì)方案挖掘機(jī)雙作用液壓缸緩沖裝置正常穩(wěn)定T作的主要因素是活塞桿和缸筒具有較好的同軸度。這同軸度是通過(guò)活塞桿和缸筒分別與前后端蓋、活塞的間隙配合及各部件的形位公差來(lái)保證的，實(shí)踐中由于設(shè)計(jì)、制造、裝配、使用等因素的影響，常常使這一同軸度難以控制，這樣就使得緩沖裝置難以正常：作，經(jīng)常發(fā)生拉傷、膠合甚至損壞液壓缸的情況。為了保證液壓缸緩沖正常穩(wěn)定工作，研發(fā)人員設(shè)計(jì)了浮動(dòng)緩沖裝置。這種雙作用液壓缸浮動(dòng)緩沖裝置幾乎不受活塞桿和缸筒同軸度影響，工作可靠、壽命長(zhǎng)、緩沖效果好且適用于各種固定緩沖和可調(diào)緩沖：同時(shí)，還解決了傳統(tǒng)緩沖裝置造成的拉傷、膠合問(wèn)題

3、。四、緩沖裝置結(jié)構(gòu)及緩沖原理如所示，活塞桿4頭部裝有緩沖銷2，缸體1內(nèi)的底部開(kāi)有與緩沖銷2配合的緩沖孔1b，缸體1上開(kāi)有與緩沖孔1b相通的通油孔1a，在缸體l上設(shè)有連通緩沖孑L 1b與缸體內(nèi)腔的補(bǔ)油通道1c，在補(bǔ)油通道lc與緩沖孔Ib相通的端口處設(shè)有單向節(jié)流閥5當(dāng)活塞桿4向回縮時(shí)，活塞向左運(yùn)動(dòng)，單向節(jié)流閥5處于節(jié)流狀態(tài)。當(dāng)活塞桿4運(yùn)動(dòng)到接近缸體1的底部時(shí)，通過(guò)緩沖銷2與緩沖孑L 1b的配合來(lái)緩沖：當(dāng)活塞桿4運(yùn)動(dòng)到缸底停止后再需要伸出時(shí)，由通油孔1a向緩沖孔1b供油，液壓油從緩沖孔lb給活塞桿施壓，同時(shí)，單向節(jié)流閥5打開(kāi)，液壓油通過(guò)補(bǔ)油通道1c直接進(jìn)入缸體l內(nèi)向右推活塞。五、緩沖裝置模型及特-性

4、分析1.緩沖裝置模型囹2為液壓缸的可調(diào)式節(jié)流口緩沖裝置原理模型圖。在液壓缸活塞端部有直徑為d的緩沖柱塞，缸蓋上有與緩沖柱塞相配的緩沖內(nèi)孔，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入緩沖內(nèi)孔后，活塞與缸蓋間的油液須經(jīng)節(jié)流閥排出，從而使活塞運(yùn)動(dòng)受阻、速度減慢，達(dá)到緩沖目的。2速度一行程特性首先分析活塞的受力和運(yùn)動(dòng)，設(shè)運(yùn)動(dòng)部件為研究的質(zhì)點(diǎn)系，總質(zhì)量為m，制動(dòng)前活塞運(yùn)動(dòng)速度v。，活塞直徑D，緩沖柱塞直徑d，進(jìn)油腔有效面積為A，壓力P ，緩沖腔有效面積為A ，壓力P 。另外活塞還受負(fù)載力、摩擦力、重力(f頃斜安裝時(shí))的作用。為了使問(wèn)題簡(jiǎn)化，用總負(fù)載力F表示。當(dāng)緩沖柱塞由X移至x+dx位置時(shí)，質(zhì)點(diǎn)系動(dòng)能微分應(yīng)等于作用于其上所有力的元

5、功之和。分析可知：當(dāng)x=0，即緩沖開(kāi)始時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)速度最快，其速度為V。；當(dāng)活塞進(jìn)入緩沖腔的行程x增大，活塞的運(yùn)動(dòng)速度減慢，進(jìn)入緩沖腔的行程越大，緩沖效果越好；當(dāng)緩沖行程結(jié)束時(shí)，此值為殘余速度。理論分析表明，無(wú)論緩沖行程有多大，都不可能將活塞運(yùn)行速度減到零。3壓力一緩沖行程特性緩沖腔壓力由兩部分組成：一是穩(wěn)態(tài)壓力；二是瞬態(tài)壓力。當(dāng)x=0時(shí)，緩沖腔壓力值P眥最大；當(dāng)合外力不變時(shí)，緩沖腔的壓力最大值與緩沖面積成反比。當(dāng)X-時(shí)， 為緩沖終止時(shí)緩沖腔的壓力，其值等于穩(wěn)態(tài)壓力。4最小緩沖容量分析由上述分析可知，緩沖行程越大。緩沖效果越好。但在實(shí)際生產(chǎn)中，緩沖行程不可能無(wú)限大。而受緩沖柱塞長(zhǎng)度限定(見(jiàn)圖

6、2)，一般取緩沖行程：l =(014017)O緩沖腔面積AH越大，緩沖效果越好。實(shí)際生產(chǎn)中的緩沖腔面積由緩沖柱塞直徑d決定一般選取d=(O307)0，則緩沖面積AH=(00905)pD24。合理選擇l AH的取值可得最佳的緩沖效果。實(shí)際應(yīng)用中，可以根據(jù)不同工況下的質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)速度及初定的最終緩沖壓力，求出最小緩沖容量q ，然后根據(jù)液壓缸的結(jié)構(gòu)確定AH、l ，在滿足AH和l 的限定范圍內(nèi)達(dá)到最佳的緩沖效果六、結(jié)束語(yǔ)本文所采用的挖掘機(jī)液壓油缸緩沖裝置的設(shè)計(jì)方法其優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：一是端蓋緩沖孑L內(nèi)的導(dǎo)向套，具有良好的耐磨性，提高了端蓋和緩沖套的壽命；二是緩沖套外圓和端蓋緩沖孔內(nèi)孔配合間隙很

7、小，緩沖效果好；三是該裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，大大降低了加工難度。緩沖液壓缸，是具有緩沖功能的液壓缸，是一種公開(kāi)的置于挖掘機(jī)的液壓缸中的液壓缸緩沖裝置，該液壓缸緩沖裝置阻止活塞與端凸緣碰撞并吸收碰撞產(chǎn)生的沖擊。由于設(shè)置該緩沖裝置，即使在外力施加在液壓缸上，不會(huì)發(fā)生壓力高于液壓缸的設(shè)計(jì)強(qiáng)度的情況。目錄緩沖裝置理想緩沖定位拉桿緩沖液壓缸性能參數(shù)柱塞式緩沖液壓油缸活塞式單作用緩沖液壓缸二級(jí)緩沖液壓缸外置式緩沖液壓缸編輯本段緩沖裝置在設(shè)在液壓缸中的液壓缸緩沖裝置中，該液壓缸包括構(gòu)成液壓油的收集室的管子，進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)的桿，固定在桿上、并分隔了管子的收集室的活塞，和端凸緣，該液壓缸緩沖裝置包括裝在桿上與活塞接近的緩

8、沖套，如果在桿的直線運(yùn)動(dòng)中活塞接近桿側(cè)端凸緣，在桿側(cè)室中產(chǎn)生預(yù)定的緩沖壓力，還包括設(shè)在緩沖套上的彈性體，阻止活塞與桿側(cè)端凸緣碰撞并通過(guò)其彈性吸收沖擊。編輯本段理想緩沖定位用理想曲線實(shí)現(xiàn)液壓缸的緩沖定位問(wèn)題。理論分析、仿真及實(shí)驗(yàn)證明：理想曲線是實(shí)現(xiàn)液壓缸緩沖定位的最佳曲線，用理想曲線實(shí)現(xiàn)液壓缸的緩沖定位，在伺服控制的條件下定位精度可達(dá)0.02mm，定位時(shí)壓力沖擊小，緩沖定位的行程和初速度可根據(jù)需要任意設(shè)定，解決了定位精度和工作速度之間的矛盾，既提高了定位質(zhì)量又提高了工作效率。理想曲線控制的對(duì)象是液壓系統(tǒng)。要實(shí)現(xiàn)緩沖定位有兩種手段，一種是比例控制系統(tǒng)，另一種是伺服控制系統(tǒng)。伺服控制的效果要好于比例

9、控制。在控制衍也有兩種方式：PID控制器和自組織模糊控制器。用高次曲線作為輸入信號(hào)，用PID控制器作為控制算法，對(duì)伺服系統(tǒng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，得到上升時(shí)間0.2秒，超調(diào)量7以內(nèi)，定位精度0.02MM。編輯本段拉桿緩沖液壓缸YGC系列和YGD系列拉桿液壓缸，YGC系列為差動(dòng)缸，YGD系列為等速缸，具有重量輕，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，安裝方便，易于維修，安裝形式多樣等特點(diǎn)，符合ISO6020/2(1991)和DIN24554標(biāo)準(zhǔn)，最高工作壓力有7MPa、14MPa、21MPa三種，全部密封件采用進(jìn)口派克和MERKER密封件，兩端緩沖采用浮動(dòng)襯套和浮動(dòng)緩沖套以保證環(huán)形流動(dòng)縫隙的同心度，緩沖性能良好，可以降低內(nèi)外沖

10、擊和噪聲，延長(zhǎng)液壓缸的壽命。YGC和YGD系列液壓缸的兩端極限位置上可以設(shè)置抗高壓型電感式接近開(kāi)關(guān)，裝置緊湊，安裝調(diào)整方便，省去運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)和安裝極限開(kāi)關(guān)的繁瑣環(huán)節(jié)，為設(shè)計(jì)和安裝調(diào)整提供極大的方便。 在YGC系列液壓缸（桿徑36）上可以配置內(nèi)置式位移傳感器，根據(jù)工礦需要準(zhǔn)確停位，在電控和液控系統(tǒng)的協(xié)調(diào)配合下，實(shí)現(xiàn)高速準(zhǔn)確的工業(yè)自動(dòng)控制。位移傳感器是利用磁致伸縮的原理進(jìn)行工作，當(dāng)運(yùn)動(dòng)的磁鐵磁場(chǎng)和傳感器內(nèi)波導(dǎo)管電流脈沖所產(chǎn)生的磁場(chǎng)相交時(shí)便產(chǎn)生一個(gè)接一個(gè)連續(xù)不斷的應(yīng)變脈沖，從而感測(cè)出活塞的運(yùn)動(dòng)位置（或運(yùn)動(dòng)速度）。由于傳感器元件都是非接觸的，盡管感測(cè)過(guò)程連續(xù)不斷，也不會(huì)對(duì)傳感器造成任何磨損，可承受高

11、溫高壓和高沖擊的工作環(huán)境。 該類油缸主要應(yīng)用于機(jī)床、木工機(jī)械、橡膠機(jī)械、鋼鐵設(shè)備、注塑機(jī)、壓鑄機(jī)、海上或船上安裝。編輯本段性能參數(shù)1.工作壓力7MPa、16MPa、21MPa 2.缸內(nèi)徑規(guī)格25mm至200mm 3.活塞桿直徑12mm至140mm 4.工作溫度范圍20至100 5.最高運(yùn)行速度0.5m/s 技術(shù)參數(shù) 型號(hào)說(shuō)明 YGCD/dE200TB4111Y C種類：C=差動(dòng)缸；D=等速缸 D/d缸徑/桿徑 E壓力等級(jí)：C=7MPa;E=16MPa;D=21MPa 200行程mm TB安裝方式：TB=拉桿伸出缸頭端；TC=拉桿伸出缸蓋端；TD=拉桿伸出兩端； JJ=缸頭矩形法蘭；HH=缸蓋矩

12、形法蘭；C=側(cè)面凸耳；B=缸蓋固定耳環(huán)；BB=缸蓋固定雙耳環(huán)； SBd=缸蓋固定耳環(huán)帶球面軸承；D=缸頭耳軸；DB=缸蓋耳軸；DD=中間固定耳軸 4活塞桿端方式：3=非標(biāo)準(zhǔn)活塞桿端；4=活塞桿端外螺紋；9=活塞桿端內(nèi)螺紋 1油口連接方式：1=英制內(nèi)螺紋；2=公制內(nèi)螺紋 1油口位置（參見(jiàn)右圖） 1緩沖位置：1=兩端緩沖；2=無(wú)桿腔緩沖；3=有桿腔緩沖；4=兩端無(wú)緩沖 Y活塞桿延長(zhǎng)長(zhǎng)度以mm為單位用文字書(shū)寫(xiě)不填為無(wú)此選項(xiàng) 進(jìn)一步說(shuō)明 油口位置 從活塞桿端看 安裝方式TB,TC,TDJJ,HHCB,BB,SBdD,DB,DD 安裝方式選擇說(shuō)明 1.拉桿伸出安裝(TB,TC,TD)的缸適用于傳遞直線力

13、的應(yīng)用場(chǎng)合，并在空間有限時(shí)特別有用。對(duì)于壓縮用途，缸蓋端拉桿安裝最合適；活塞桿受拉伸的場(chǎng)合，應(yīng)指定缸頭端安裝方式。拉桿伸出兩端的缸可以從任何一端固定于機(jī)器構(gòu)件，而缸的自由端可以支承一個(gè)托架或開(kāi)關(guān)。 2.法蘭安裝(JJ,HH)的缸也適用于傳遞直線力的應(yīng)用場(chǎng)合。對(duì)于壓縮型用途，缸蓋安裝方式最合適；主要負(fù)載使活塞桿受拉伸的場(chǎng)合，應(yīng)指定缸頭安裝。 3.腳架安裝(C)的缸不吸收在其中心線上的力。結(jié)果，缸所施加的力產(chǎn)生一個(gè)傾翻力矩，試圖使缸繞著它的安裝螺栓翻轉(zhuǎn)。因而，重要的是應(yīng)把缸牢固地固定于安裝面并應(yīng)有效地引導(dǎo)負(fù)載，以免側(cè)向載荷施加于活塞桿密封裝置和活塞導(dǎo)向環(huán)。 4.鉸支安裝(B,BB,SBd)吸收在其

14、中心線上的力的帶鉸支安裝的缸應(yīng)該用于機(jī)器構(gòu)件將沿曲線運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。如果活塞桿進(jìn)行的曲線路徑在單一平面之內(nèi)，則可使用方式BB和B帶固定雙耳環(huán)的缸；對(duì)于其中活塞桿將沿實(shí)際運(yùn)動(dòng)平面的每側(cè)的路徑行進(jìn)的用途，推薦球面軸承安裝SBd。 5.耳軸安裝(D,DB,DD)的缸被設(shè)計(jì)成吸收在其中心線上的力。它們適用于拉伸（拉力）或壓縮（推力）用途，并可用于機(jī)器構(gòu)件將沿單一平面內(nèi)的曲線路徑運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合。耳軸銷僅針對(duì)剪切荷設(shè)計(jì)并應(yīng)承受最小的彎曲應(yīng)力。 活塞桿端方式說(shuō)明 1.方式9（內(nèi)螺紋）活塞桿端不得用于160mm或200mm內(nèi)栓的缸。 2.非標(biāo)準(zhǔn)活塞桿端命名為方式3。一個(gè)尺寸簡(jiǎn)圖或說(shuō)明應(yīng)附于訂貨單。請(qǐng)指定尺寸KK或KF

15、，A，活塞桿伸出量（WF-VF）和螺紋形式。 活塞桿端形式 方式4（外螺紋）方式9（內(nèi)螺紋）編輯本段柱塞式緩沖液壓油缸現(xiàn)有叉車(chē)三級(jí)門(mén)架的側(cè)升降油缸內(nèi)沒(méi)有緩沖裝置，因此油缸下降到底時(shí)，柱塞與油缸缸底、二級(jí)活動(dòng)門(mén)架與一級(jí)固定門(mén)架會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)烈的撞擊，而引起叉車(chē)震顫；另外，由于液壓油的壓力脈沖，在油缸舉升時(shí)，側(cè)升降油缸與主舉升油缸易產(chǎn)生瞬時(shí)聯(lián)動(dòng)。本實(shí)用新型的目的是提供一種柱塞緩沖液壓油缸，它在用于叉車(chē)三級(jí)門(mén)架側(cè)升降油缸時(shí)，當(dāng)柱塞到達(dá)缸底規(guī)定的距離范圍內(nèi)和在柱塞上升起動(dòng)時(shí)，具有緩沖減震、降低壓力脈沖作用，且不影響叉車(chē)門(mén)架系統(tǒng)的工作性能。 實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于油缸具有緩沖減震、降低油缸起動(dòng)壓力脈沖的良好效果，

16、其結(jié)構(gòu)緊湊、安全可靠、維修方便。編輯本段活塞式單作用緩沖液壓缸一種活塞式單作用緩沖液壓缸，由底部帶有進(jìn)油口的缸筒、封閉缸筒上端口的帶有密封圈的導(dǎo)向套、安裝在缸筒內(nèi)的帶有密封圈和連通兩腔的數(shù)個(gè)補(bǔ)油孔的活塞、以及與活塞連接的沿導(dǎo)向套滑動(dòng)的活塞桿組成，其特征是：所述在缸筒內(nèi)的活塞桿上開(kāi)有數(shù)個(gè)通向活塞另一端無(wú)桿腔的緩沖油孔；所述活塞的補(bǔ)油孔上均設(shè)置有阻止有桿腔壓力油流向無(wú)桿腔的單向閥，活塞的柱面上還開(kāi)有連通補(bǔ)油孔的節(jié)流孔。 活塞式單作用緩沖液壓缸，特點(diǎn)是在接近行程端點(diǎn)的活塞桿上設(shè)置有幾個(gè)直徑不同的徑向緩沖油孔，在活塞桿底部開(kāi)有中心孔使各緩沖油孔與無(wú)桿腔連通，在活塞的補(bǔ)油孔上安裝阻止油液流向無(wú)桿腔的的單

17、向閥，從而使有桿腔變?yōu)榫彌_腔，有效地降低了緩沖峰值壓力，減緩了對(duì)導(dǎo)向套密封件的沖擊，提高了液壓缸的可靠性；另外還有結(jié)構(gòu)緊湊，容易加工，成本低的優(yōu)點(diǎn)。編輯本段二級(jí)緩沖液壓缸二級(jí)緩沖液壓缸，它由缸體、固定在缸體上部的缸蓋和安裝在缸體內(nèi)的活塞組成，其特征在于在缸體的下部排油口處水平安裝有滑閥，其閥芯的一端裝有將閥芯壓向排油口密封環(huán)的壓簧，在閥芯上設(shè)有徑向的小排油口，閥芯內(nèi)設(shè)有起著單向閥作用、可以對(duì)小排油口密封的鋼球5，在鋼球的側(cè)面設(shè)有利用其推力使鋼球密封滑閥小排油口的小壓簧，一個(gè)端部伸出排油口的撞桿與閥芯滑動(dòng)裝配。 二級(jí)緩沖液壓缸特征在于在缸體的下部排油口處水平安裝有滑閥，其閥芯的一端裝有將閥芯壓向排油口密封環(huán)的壓簧，在閥芯上設(shè)有徑向的小排油口，閥芯內(nèi)設(shè)有起著單向閥作用、可以對(duì)小排油口密封的鋼球5，在鋼球的側(cè)面設(shè)有利用其推力使鋼球密封滑閥小排油口的小壓簧，一個(gè)端部伸出排油口的撞桿與閥芯滑動(dòng)裝配。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：在可靠地配合操動(dòng)機(jī)構(gòu)的工藝動(dòng)作的基礎(chǔ)上，省掉了合閘緩沖