液压缸缓冲套引起反向液压冲击的分析及其改进

　　众所周知，液压缸带动负载高速运动至行程末端，当液压阀快速关闭时，运动物体的惯性会带来很大的液压冲击和振动。因此液压设计规范规定：当液压缸活塞运动速度>0.22 m/s 时，必须设置缓冲装置。

　　1 计算分析

　　某型号压机的向下送料液压缸，其下行工作速度为0.43 m/s，运动部件总重m =531 kg，采用了如图1所示的缓冲套，其下行末端的缓冲效果较为理想。

　　然而，事情总有其另一面，该送料缸上行回程时，会在上行一小段距离时发生停顿现象，并产生较大的振动和噪音。究其原因，仍然是缓冲套带来的，现分析如下。图1中的相关数据如下：

　　当油液进入该送料缸的有杆腔时，柱塞会以速度u 上升，设定E 腔的柱塞作用面积为S₁，D腔的柱塞作用面积为 S₂，系统的供油量q =383.1 L/min恒定。油液进入有杆腔，部分油液会从小孔和环缝进入到D腔。

　　如果，则u是定值，由于环缝尺寸h 很小，因而进入到D腔的油液主要要从小孔中通过，如按照面积比，则需要直径为d₂的小孔的个数=。可是，在现有尺度范围内，钻80多个直径为d₂的小孔是不可能的。

　　事实上，该缓冲套只有一个加了单向装置的小孔。很显然，柱塞上升起步时，由于通流面积的因素，流入D腔的油液因流量很小而对柱塞上升不起作用;柱塞上升起步是靠E腔的油液来推动。因而在D腔的油液对柱塞上升起作用之前，① D腔的压力p_D很小甚至是负压，为了分析问题简单，设定p_D= 0;② E 腔的油液以变速度在推动柱塞上升，因而压力pE也是变化的，同样为了分析简单，假定p_E恒定。所以，在_D腔的油液起作用之前，根据D、E两腔的压差Dp(=pE- p_D)、根据小孔流量公式，q₁也基本上是定值。

　　现在再来讨论环缝所通过的流量q₂。柱塞在图示位置时（图1 中的位置），环缝中的流量(油液的密度ρ =900kg/ m³，运动粘度γ =32cSt，动力粘度μ =ργ =2.88×10^-2Pa·s)。

　　当柱塞过了位置 以后，随着柱塞的上升，环缝的长度将缩短，油液也就越来越多地进入D腔。q₂就越来越大，的值也就越来越接近，等到两值相等时，柱塞的上升速度就不再变化，在这之前柱塞的上升速度在不断变小。当柱塞从位置到达位置时，环缝的长度=L-X，而X =∫udt(令柱塞在图1所示位置时为时间起始点，即t =0)，则

　　两边同时微分并整理得