四级同步伸缩液压缸的研究

　　0 引言

　　一般多级伸缩液压缸,均由多级活塞套装而成,前一级活塞就是后一级缸的缸筒。工作时,进程活塞伸出的顺序是从大活塞至小活塞依次进行,回程活塞缩回的顺序是由小活塞至大活塞依次迸行。在各级活塞依次伸出、缩回时,液压缸有效工作面积是逐级变化的。因此,在输入流量和压力不变的情况下,液压缸的输出推力和速度是逐级变化,这不仅造成多级伸缩液压缸的工作平稳性较差,而且工作效率低。为解决这方面的技术问题,结合工程的实际需要,设计了四级同步伸缩液压缸(简称四级伸缩液压缸)。

　　1 四级同步伸缩液压缸的工作原理

　　1.1 四级同步伸缩液压缸的结构

　　四级同步伸缩液压缸的结构见图1a(该图为缩回状态),由缸筒1、第一级活塞2、第二级活塞3、第三级活塞4、第四级活塞5、O型密封圈6和单向阀7等组成。缸筒及第四级活塞端部设有进出油口T1及T2,故称之双作用式液压缸。活塞2、3、4底部装有单向阀7、径向开有2~4个孔道。单向阀的作用是使油液从右至左正向流动,从左至右反向油液截止,孔道的作用是使活塞内、外腔连通。活塞5底部孔道与进出油路要相连。图1a中,A1、A2、A3、A4分别为各级活塞右端有效工作面积;A1a、A2a、A3a分别为各级活塞左端圆形有效工作面积;A1b、A2b、A3b、A4b分别为各级活塞左端环形有效工作面积;并使A1a=Alb:A2a=A2b;A3a=A3b;即每级活塞左端圆形有效工作面等于左端环形有效工作面积。图1b为图形符号。

　　P1、P2、P3、P4分别为各级液压缸工作时油液压力。各级活塞有效工作行程长度均为l,四级伸缩液压缸的总有效工作行程长度L=4l,F为外负载。

　　1.2 四级同步伸缩液压缸的工作原理

　　(1)四级伸缩液压缸同步外伸

　　T1为进油口,T2为出油口。压力油由进油口T1经孔道及单向阀7作用于各级缸底部,在缸将动未动瞬间,若不计孔道及单向阀的压力损失,缸中压力由外负载决定均相等。由于A1面积最大承载能力强,第一级活塞率先克服外负载运动,与此同时A1b外腔的油液通过孔道进入A1a内腔,由于A1a+A1b<A1,所以P2的压力将高于P1,在此压力差作用下将其右边单向阀关闭,使A1a内腔压力升高达到工作压力P2,第二级活塞克服外负载随之做牵连运动。依此类推,第三级活塞受第二级活塞带动,第四级活塞受第三级活塞带动,最后A4b腔内的油液经孔道由T2流出。这样就完成了四级伸缩液压缸同步外伸。

　　(2)四级伸缩液压缸同步缩回:

　　改变进出油口,T2口为进油口,T1口为出油口。压力油由T2进入,经孔道进入A4b腔,第四级活塞率先开始缩回,与此同时,A3a内腔油液经孔道进入A3b外腔,第三级活塞因此被牵连缩回,依此类推,第二、第一级活塞亦被牵连缩回,A1腔的油液经孔道由出口T1流出,使四级伸缩液压缸同步缩回而处于图示位置。