双作用多级液压缸设计研究

曹登峰

摘要

双作用多级液压缸设置距离短、运行行程长，在工程机械、运输车辆以及起重机械等方面有着十分广泛的应用。而以往所采用的常规多级液压缸则存在一些难以克服的问题。为了进一步提升双作用多级液压缸的应用性能，需要对该设备的结构进行合理化的设计。本文对常规双作用多级液压缸在应用方面所体现出来的问题进行了深入的分析，并介绍了相关的优化设计方法。

【关键词】设计研究 多级液压缸 双作用

双作用多级液压缸系统普遍应用于部长要求小、安装距离长的场合，能够在相对较小的安装空间内置入更长行程的单级液压缸，其安装尺寸空间与单级液压缸相当，但却有数倍于单级液压缸的行程，广泛应用于安装空间比较紧张的场景下。随着我国科学技术的不断发展，各种新的设计方法与设计理念开始融入双作用多级液压缸的设计与优化中，进一步提升了该器件的运行效率，本文对相关的研究成果进行了介绍。

1 常规单级液压缸的不足之处

双作用多级液压缸各级缸筒在外伸的状态下，很可能会产生杆腔背压现象，各级缸在伸出无杆腔与有杆腔时均有液压油流过，造成实际运行状态下的液压缸会受到来自于杆腔背压的阻力，造成比较大的能耗，降低液压缸负载效率，产生不必要的能源浪费。

双作用多级液压缸的通油孔们于筒壁上，各级活塞在机械运行的过程中往复运动于液压缸筒中，这导致孔用密封圈和缸筒能油孔相互连通，通油孔在油压作用下会被吸入密封圈唇边，使其受到划伤或翻边损害，对液压缸的可靠性、耐久性与密封性造成直接的影响。

双作用多级液压缸的活塞杆为空心制式，无杆腔液压没在空心活塞杆油管中进行传输，因此要将输油口设置于活塞杆突出端，输油口与外部油管之间通过橡胶软管进行连接，在活塞杆伸出或缩回的过程中，橡胶软管循环往复地拉直或卷曲，致使油管与运行状态下的活塞杆之间不断摩擦，活塞杆和橡胶软管在长期使用的过程中会逐渐受到损坏，对于液压缸的运行稳定性造成了严重的影响。为了有效应对双作用多级液压缸在常规使用过程中所体现出来的不足，以更加科学的技术手段使用该器件，需要结合该器件的使用工况、技术指标以及性能参数，进一步优化设计双作用多级液压缸，使该设备的应用性能、安全性与稳定性得到进一步的提升。

2 优化设计内容

2.1 结构优化设计

从以上分析内容中可以发现，以往所采用的常规双作用多级液压缸由于受到内部结构、设计理念以及设计该当等方面的限制，液压缸在伸出出缩回的过程中得不到有效的缓冲，这就需要重点优化设计该器件的内部结构，认真分析液压缸的控制位置与运动规律，使经过优化设计的控制回路得到进一步的简化，降低控制与检测成本，使液压缸设备得到有效的保护，使双作用多级液压缸内部能够形成一个缓冲机制，于双作用多级液压缸上设置一套液压复合阀，延长无杆腔油管，使活塞挤压力得到一定程度上的释放，维持收回状态，借助密封技术手段将每级活塞与无杆腔供油管隔离起来，最先接收供油的是最大一级的无杆腔，于有杆腔和排油流道的连接部位设置并行多孔结构，前盖设置大孔，活塞侧设置小孔。以上是优化设计的双作用多级液压缸的主要内容。

完成优化设计后的双作用多级液压采用如下工作原理：压力油通过缸底油口进入无杆腔，多级活塞杆在压力油的作用下逐渐伸出，空气与有杆受苦液压油顺着缸筒筒壁进入油箱。在活塞杆组件需要缩回的过程中，压力油通过油口管和缸筒筒壁注入有杆腔，逐渐缩回活塞杆组件，有杆受苦油液通过液压缸底部油孔被输入至油箱。另外，经过优化改良后的双作用多级液压缸均设置有具有缓冲功能的多级回路，在流量条件不变的情况下，不同面积的活塞会使伸出速度逐渐得到增加，双作用多级液压缸在经过优化设计后采用并行式的大孔与小孔排列方法，大孔设置于前盖则周围，前盖导向环形位置与每级油缸更加接近，有杆腔回油于活塞周围小孔排出，最终实现上、下级的缓冲运动。

双作用多级液压缸在经过优化设计后，其内部结构也发生了一定的变化，其运动状态能够体现出以下几方面的特点：

（1）移动阀片由于受到低液压介质的影响，其驱动力会有所下降，固定阀片与移动阀片之间的结合面经过密封处理，上级回路能够运行于液压主流量状态，节流小孔负责对较低一级的流量进行分配，双作用双级液压缸在这种功能的作用下可以在逐级在顺序状态下伸出，有效避出常规双作用多级别液压缸的胡乱伸出，安全性方面得到了明显的改善;

（2）运行状态下的双作用多级液压缸，其上级油缸回路在缩回出伸出出来中，会不断增加介质压力，在移动阀片的作用下，压缩弹簧随之受到驱动，固定阀片与移动阀片之间会形成空腔，液压介质会经过固定阀片和移动阀片，借助液压复合阀的转换后，液压缸会被转换至大流量供油状态，下级油缸也会根据不同的顺序与等级逐渐进行起动;

（3）双作用多级液压缸能够对液压复合阀进行设置，避免出现严重的液压油浪费问题，回油仅经过中间位置的小孔，这种设计方法一方面能够强化缓冲作用，同时也能够实现回油的有效节约。

3 结束语

双作用多级液压缸广泛应用于各个产业领域，而以往的采用的常规液压则存在许多不足之处，这就需要对其进行专门的优化设计，于液压缸活塞上设置多功能复合阀，使液压缸在逐级缩回时能够具备节流缓冲的功能。經过不断的发展，双作用多级液压缸还会受到更加广泛的关注，受到更深层次的研究与分析。该器件在未来的应用中，需要进一步加强创新与优化，扩展该器件的应用范围，同时要进一步延长其使用帮助，最终实现双作用多级液压缸在可靠性与安全性方面的提升。

参考文献

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