浅谈液压油缸缓冲装置设计与创新

摘  要：液压油缸是利用油缸液压力与机械能的相互转变，实现高效率驱动设备运转的关键，其具有产能高、耐用性高等特点，在众多生产部门被大规模运用。但当前液压油缸自身结构设计存在缺陷性问题，主要体现在液压力会使油缸的活塞杆头与油缸的底部和顶端产生一定程度的碰撞，从而对生产过程造成一定影响、液压油缸造成一定磨损。因此液压油缸缓冲装置的设计与研究是提升生产效率极其重要的环节。本文通过对液压油缸缓冲装置类型进行总结与比较，探讨、分析了今后液压油缸缓冲装置的新发展方向。

关键词：液压油缸;缓冲装置;设计与研究

中图分类号：TH137.8  文献标识码：A    文章编号：2096-6903（2020）03-0000-00

1液压油缸缓冲装置实现的技术支持

液压油缸缓冲装置的技术关键在于如何防止活塞杆头的撞击，目前存在两种方案，一是对液压油缸中的行程进行控制，二是在液压油缸内部安设缓冲装置。本文探讨后一种解决方案。

液压油缸内部设置缓冲装置，原理是在完整的行程结束时，通过位置限制降速，实现油缸活塞杆头冲量的不断减小，最终实现物理撞击的零发生，对生产过程、油缸维护有着重大意义。

液压油缸缓冲装置的运行原理是活塞杆在前进过程中逐渐偏向侧方凸出，通过预设、计算的曲线轨迹进行偏移，在指定位置进行撞击冲量的释放，并借助一系列的缓冲吸收装置，最大限度的阻止物理撞击。由于液压油缸缓冲装置的灵活性特点，油缸活塞杆进行曲线偏移时，其周期与频率可以进行调节，这极大的解决了生产周期与质量问题。

生产领域中的大多数液压油缸的结构设计，顶端部分完全被油缸所包含，亦或完全设置在油缸外部，同时存在油缸内部的顶端部分位置不合适，这就导致许多问题的出现，最突出的弊端有液压力不断进行冲击，造成机械零件在持续的撞击中产生尺寸变形、组装位移、机油泄露，导致生产效率低下、生产成本的增加 [1]。

2液压油缸缓冲装置的创新与改良

液压油缸的内部结构与工作原理存在必然的矛盾冲突，因此不得不调节好两者的关系，在机械结构上进行改良创新，以最大程度的适应工作原理，从而实现高效率生产。创新与改良的思路是明确液压油缸缓冲装置在端凸缘处不会产生物理撞击。

液压油缸的缓冲装置是由位于长杆中吸收撞击力的弹性部件结合完整冲程中有效机械共同发挥作用。

液压油缸是由缸顶与底部、主要部分的缸体、缸体内部的活塞及活塞杆构成，连接方法是前端活塞杆通过油缸的顶部向外延伸，底部之间的螺纹部件安设在汽缸内壁，第一密封圈安设在附近的前端部分，上半部的外壁缸体提供连接零件，汽缸前端部分位于缸体外，底部延伸到缸体，与油缸的尺寸紧密贴合，从而确保一定程度的耐久性。

创新思路是，在靠近前端的外壁上设密封圈。密封圈可以防止油缸中的机油通过螺纹齿的接触流出。在油缸盖的后端与缸体尺寸配合的部分固定于螺钉齿之间，确保固定油缸盖與缸体之间、缸盖与缸体之间的前端与后端部分的位移最大程度减小，增加油缸盖与活塞杆的配合距离，减少液压力带来的物理撞击，保证位置的准确。设置在气缸体外壁上的钩形紧固件分别嵌入气缸盖的顶部和底部，可加强液压缸的强度，防止油缸在液压力下在油缸内部进行冲程时的物理撞击，造成缸盖、缸底和缸体出现位置移动，造成漏油后果。

液压油缸在材料加工、设备生产、金属冶炼、机床打磨等众多生产领域起到了关键作用，液压力转变为机械能，从而驱动机械设备运转，是一种高效率生产方式，但是液压油缸有其自身的结构弊端以及随之产生的机油泄露、撞击磨损、零件松动等问题，会造成生产效率下降、生产成本的增加。在明确了液压油缸的运行原理、内部结构、改进方式后，液压油缸缓冲装置的发展原理是为了杜绝完整冲程中缸体活塞杆与油缸两端的物理撞击，若不加以吸收冲击力，必会影响生产效率，造成零部件耐用程度大打折扣，大大降低生产过程的精密性。缸体活塞杆杜绝物理撞击的方式，一是在冲程过程的完整性下功夫，进行控制;二是在液压油缸缓冲装置上做文章，通过活塞长杆上的弹性零部件，进行冲击力的吸收[2]。

随着液压油缸缓冲装置的不断创新与改良，出现了许多各有特色与优势的设置与内部结构。研究表明：窄洞式、圆环状类型的缓冲装置承载不了较大的物理撞击力，只是起到一定的缓冲功能，在运速不高、负荷不大的情况下可以使用;尖顶型在杜绝物理撞击力过程中，进行程度不一致，有一个慢慢加大缓冲力度的进程，在避免物理撞击力过于强烈方面有着独特的优势，应用于较多生产领域;曲线类缓冲装置有着匀缓冲击过程，运转过程平稳，但缺点主要体现在其在始、终两点处的物理撞击会产生较大的压力碰撞，会使零部件严重变形移位，这也是曲线类缓冲装置的共性，其缓冲焦点在于中间过程，而对起初与结束的物理撞击力有了一定的忽略。基于以上分析，延展出一种崭新的发展思路，既然各类液压油缸缓冲装置各有利弊，是否可以进行最优化策略，将众多不同特性的缓冲装置类型设计融于一体。比如，曲线类油缸缓冲装置在始、终方面存在缺陷，而尖顶型缓冲装置在处理物理撞击力的程度不一致，因此若在缓冲进程的起始运用尖顶型油缸缓冲装置，而在中间过程运用产生效果最佳缓冲焦点的曲线类缓冲装置，而在缓冲末尾再用回尖顶型缓冲装置，这样的组合型缓冲装置避免了单一缺陷，充分发挥各类型缓冲装置的优势，进行缓冲效果的最优化组合是今后液压油缸缓冲装置的发展思路，因此不能局限于单一缓冲装置设计，但是随之产生的问题为如何将组合型缓冲装置与冲程完美相融，是否要进行模拟推演后进行冲程的改变，这都需要进一步的深入思考、实践。

参考文献

[1]刘传让.挖掘机液压油缸缓冲装置的设计方法与分析[J].安徽科技，2011（4）：22-24.

[2]聂先荣.建筑机械油缸缓冲理论探讨[J].建筑机械，1997（10）：32-33.

收稿日期：2020-02-03

作者简介：晁代勇（1983—），男，河南濮阳人，研究生，工程师，研究方向：机械设计及制造。