阻尼现象在液压设计中的结构及应用

　　前言

　　阻尼现象是自然现象中普遍存在的现象,不管是何种形式的阻尼现象都要不断克服外界阻力做功,消耗能量。而在实际中,阻尼现象并不都是无用的,而 在一些产品设计中恰恰利用阻尼现象来使产品性能达到更好的使用性能。在液压方面阻尼应用很多,现在一些高精度、高性能液压产品都采用了液压阻尼现象,为了 更好的达到利用阻尼的目的,专门将液压阻尼作为液压产品的一个部件。例如在航空航天液压系统、高精密机床和高精密液压试验台等都利用了液压阻尼现象^{[1、2、3、4]}。本文重点介绍阻尼在液压方面的应用及结构形式。

　　1、液压阻尼的结构形式

　　液压阻尼现象以可以抵抗负载快速变化的干扰、保持流量或运动速度的稳定而在液压设计中广泛应用。根据结构形式可以分为以下几类^[5]:

　　(1)圆管形状:该结构主要特点是通流直径小,大都在<2mm以下。由管路沿程压力损失公式可以看出,圆管越长、内径越小,管路压力损失 越大。该结构形式简单,应用的最为普遍。例如在高压液压表中,都是采用的在表接头处添加圆管阻尼来减小管路压力的波动对压力表的冲击,延长压力表的使用寿 命。

　　管路沿程压力损失公式:

　　λ—为沿程阻力系数;d—为管内径;u—为管内流速;P—为油液密度;L—为管路的长度。

　　(2)环行缝隙形状:该结构主要是两圆柱体相互间隙配合,而在间隙中存在液体的流动,利用液体介质本身的粘度或缝隙流量的限制而抵抗外界的波动 干扰。根据其形状的不同可以分为同心环行缝隙、偏心环行缝隙和锥形环行缝隙。因结构不同,所通过的流量和对压力损失的影响也不同。而在实际液压设计中,因 为同心环行缝隙结构简单、加工精度高而在液压设计中广泛采用。

　　(3)平面缝隙形状:该结构主要是有两个相对静止或相对运动的平面组成,而两平面在装配过程中存在间隙,间隙中有液压介质的存在。如果两平面存 在一定的角度,就组成了另外一种倾斜平面间隙形状。从结构上看,此两种结构可以分别看作是同心环行间隙与锥形间隙的平面展开,但两者对流量和压力的影响是 不同的。

　　(4)平行圆盘缝隙形状:圆盘与过液孔端面配合,存在一定的间隙,此结构在液压工程中也常用。该结构主要分为以下两种应用情况:一是轴向间隙固定时的有源流动,此时是放射流量;二是无源时的挤压流动,也可以说是轴向间隙发生变化时的挤压流动。

　　(5)球面缝隙形状:球面缝隙多出现在活动关节处,例如万向铰内、柱塞头部与滑靴配合、机器人的关节等,但在液压阻尼中应用较少。