一种新型的并联式气-液复合传动增压装置

　　0 概述

　　气压传动所使用的介质是清洁的压缩空气,可以说是一种绿色化的传动技术。气压传动的主要缺点是工作压力较低(一般为014~017MPa),结构体积相对 较大;执行装置的运动稳定性差。液压传动的特点则与气压传动基本相反。因此,在要求输出压力较大的场合,可以直接采用液压传动,也可采用气-液传动增压装 置将气体压力进行放大,即气-液复合传动。气-液复合传动与单纯的液压传动相比,污染相对较小;同时因液体流速相对较小,一般也不需要配置冷却系统。在绿 色设计与制造理念日益深入人心的今天,气-液复合传动更加突显出其特有的优势。

　　工程上对液压传动系统的一般要求,一是在空行程阶段能提供低压大流量液体,以使执行元件快速到达工作位置;二是在工作行程阶段,根据负载变化自动转换为提 供高压小流量液体,以使执行元件获得较大的输出力。参考文献[1-2]给出的串联式双作用双级气-液传动增压装置,及参考文献[3]给出的基于杠杆传力的 并联式双作用气-液复合传动装置,均能较好地满足上述要求。但串联式装置中,气缸活塞与液压缸活塞是同轴关系,因而难以避免气液两相混合;而基于杠杆传力 的并联式装置,结构较为复杂,同时因杠杆摆角的限制,使得液压缸活塞行程受到一定制约。

　　基于以上原因,我们设计出了一种新型的并联式双作用双级气-液复合传动增压装置。由于该装置中的主被动活塞,设计成极为简约的直联结构,因而基本上避免了上述3种装置的相应缺点。

　　1 工作原理

　　主被动活塞直联的并联式双作用双级气-液复合传动增压装置的工作原理,如图1所示。

　　由图中可见,该装置上部的液压缸与下部的驱动气缸为并联式布局。气缸活塞通过一只驱动销与液压缸活塞直接相联。液压缸活塞呈双向对称阶梯状结构,中间大直径部分为大腔活塞,两端小直径部分为小腔活塞。

　　当气动换向阀处于图示左位工作状态时,压缩空气进入气缸左腔,推动气缸活塞向右运动;同时,在驱动销的作用下,液压缸活塞将与气缸活塞同步向右运动;此 时,单向阀1、3吸入液体,而单向阀6、8同时向外排出低压液体。当换向阀处于右位工作状态时,则气缸活塞与液压缸活塞同步向左运动,单向阀2、4吸入液 体,单向阀5、7排出低压液体。在低压液的作用下,执行元件将快速趋近工作部位。

　　一旦执行元件遇到负载,系统压力升高,此时单向阀5或6便会自动关闭,而顺序阀9或10会自动打开,液压缸大腔液体经相应顺序阀流回油箱,实现卸荷。液压缸小腔经单向阀7或8排出高压小流量液体进入执行装置,使执行元件获得所需的输出力。