基于油液阻尼的气动作动筒方案

徐方舟 张斌 宋春雨

摘 要：气动作动筒具有洁净、重量轻、污染低、不易堵塞等优点，广泛应用在各大工程行业中。但相对于液压作动筒，气动作动筒在速度控制及行程末端缓冲上存在一定的弊端。为此，文章提出了一种基于油液阻尼的气动作动筒方案，有效解决了气动作动筒工作中的速度控制及末端缓冲问题。

关键词：作动筒；油液阻尼；缓冲

中图分类号：TH113 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2018）20-0125-02

Abstract： Pneumatic moving cylinder has the advantages of clean， light weight， low pollution， easy clogging and so on， so it is widely used in various engineering industries. However， compared with hydraulic actuators， pneumatic actuators have some drawbacks in speed control and travel end buffering. For this reason， this paper puts forward a scheme of pneumatic moving cylinder based on oil damping， which effectively solves the problems of velocity control and terminal buffer in the operation of pneumatic moving cylinder.

Keywords： actuating cylinder； oil damping； buffer

引言

作动筒作为一种直线往复运动执行元件，广泛应用于各行各业中，常用的作动筒有液压作动筒和气动作动筒。一般在作动筒行程末端采用缓冲装置产生较大的阻力，使工作部件平稳制动，并避免活塞与缸体/缸盖的相互碰撞。

理想的缓冲装置应在作动筒的整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变，然而在现有的气动作动筒中，常采用缓冲节流阀、缓冲塞柱等方式进行气动作动筒末端缓冲，无法实现在整个工作过程中都能起到缓冲作用。

1 基于缓冲垫的气动作动筒方案

某作动筒方案示意如图1所示，工作时，高压气体从气源入口进入，推动活塞杆向外推出，在作动筒行程末端，设置有5mm厚的缓冲垫，用于末端缓冲。作动筒有杆腔与外部大气通过透气孔联通，从而降低有杆腔气体压缩影响。实际使用中，上述方案的缓冲效果并不理想。在多次试验后，出现了末端缓冲垫损坏的情况，同时在行程末端，产生的冲击对周边设备带来了较大的影响。

2 基于油液阻尼的气动作动筒方案

基于油液阻尼的气动作动筒方案包括缸体、浮动活塞、活塞杆组件、端盖以及密封圈。活塞杆组件上开有阻尼孔，浮动活塞与活塞杆组件之间（A腔）、活塞杆组件与端盖之间（B腔）均填充有油液。活塞杆上开有阻尼孔，联通A腔与B腔（如图2）。

在工作时，由进气口进气，推动浮动活塞前移。由于单位长度上B腔体积要小于A腔体积，故此时浮动活塞和活塞杆虽均向外运动，但两者运动距离不同，B腔内的油液被迫通过阻尼孔进入A腔，产生油液阻力，从而达到缓冲吸能、控制作动速度的作用。

在实际应用过程中，可以通过调节阻尼孔大小、形状、长度以及作动筒内部填充油液等参数调节作动筒阻尼特性，达到所需的缓冲效果。某作动筒通过设计阻尼孔，达到了良好的作动速度控制及末端缓冲效果，改进后作动筒的性能仿真结果如图3所示。

3 结束语

气体作动筒有着洁净、重量轻、污染低、不易堵塞等优点，也存在着运动速度稳定性较差的缺点。本文所述的基于油液阻尼的气动作动筒方案原理清晰、易于操作实施、效果良好，且对外部接口无影响，能够较好的解决气体作动筒的作动缓冲及速度控制问题。

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