液压缸差动连接时压力的分析研究与仿真

　　1 液压缸差动连接的工作原理

　　差动连接相当于在液压缸运动的过程中,减小了液压缸的活塞面积,从而达到增速的目的。差动液压缸的工作原理如图1所示。如果向单杆活塞缸的左右两腔同时通压力油,此时称作差动连接。作差动连接的双作用单杆液压缸称为差动液压缸。开始工作时差动缸左右两腔的油液压力相同,但是由于左腔(无杆腔)的有效作用面积大于右腔(有杆腔)的有效作用面积,故活塞向右运动,同时使右腔中排出的油液(流量为q‘)也进入左腔,加大了流入左腔的流量(q+q ’),从而加快了活塞移动的速度。差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小,速度比非差动连接时大,正好利用这一点,可在不加大油液流量的情况下得到较快的运动速度。为了实现液压缸往返速度一致(流量相同的条件下),要求D/d=1.414。这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其他机械设备的快速空行程运动中。它对缩短液压机械工作循环时间,提高劳动生产率是很有意义的。

　　2 压力损失理论分析

　　在压力和负载一定的情况下,管路阻力是制约活塞速度的决定性因素。因此,差动液压缸一般仅适用于行程较短、外部连接管路短而简洁的场合。对于长行程液压缸,由于外部连接管路必然较长而引起的沿程阻力损失。加之不可缺少的液压阀、弯头及管接头造成较大的液流局部阻力损失,这样就难以实现预期的快速动作。为了更好地应用液压缸的差动连接形式,对液压缸压力损失和泵压进行分析十分必要(见图2)。

　　(1)压力p₁与p₂的关系

　　式中p₁—液压缸无杆腔压力;

　　p₂—液压缸有杆腔压力;

　　Δp_v1—Q2流量液压油流经换向阀时产生的压力损失;

　　Δp_fd—液压油流经fd管段产生的压力损失,

　　Δp_fd1—液压油流经f_d管段产生的沿程压力损失;

　　Δp_fd2—液压油流经f_d管段产生的局部压力损失;

　　Δp_ce—液压油流经c_e管段产生的压力损失,

　　Δp_ce1—液压油流经ce管段产生的沿程压力损失;

　　Δp_ce2—液压油流经ce管段产生的局部压力损失;

　　A₁—液压缸无杆腔的面积;

　　A₂—液压缸有杆腔的面积。

　　由式(1)、式(2)分析可得