双作用多级液压缸优化设计探讨

张　悦

双作用多级液压缸优化设计探讨

张悦

（大连华锐重工集团股份有限公司液压装备厂，辽宁 大连116035）

双作用多级液压缸具有运行行程长、设置距离短等优点，在起重机械、运输车辆、工程机械等领域应用广泛，而传统双作用多级液压缸在实际应用中暴露出一些问题，为了确保双作用多级液压缸良好的使用性能，应做好优化设计，完善双作用多级液压缸结构设计。文章分析了传统双作业多级液压缸存在的问题，阐述了双作业多级液压缸的优化设计内容，以供参考。

双作用；多级；液压缸；优化设计

1　传统双作业多级液压缸存在的问题

（1）在各级缸筒外伸的情况下，双作用多级液压缸经常出现杆腔背压的问题，有杆腔和无杆腔在各级缸筒伸出时，都流过液压油，导致液压缸实际运行时受到杆腔背压阻力影响，能耗较大，使得液压缸负载效率较低，造成能源浪费。

（2）通油孔位于双作用多级液压缸的筒壁上，在运行过程中，各级活塞在液压缸筒进行往复运动，这造成缸筒通油孔和孔用密封圈相互连通，在油压作用条件下，通油孔易吸入密封圈唇边，造成密封圈的翻边损坏或者划伤，直接影响液压缸的密封性、耐久性和可靠性。

（3）双作用多级液压缸采用空心制式的活塞杆，通过空心活塞杆油管输送无杆腔液压油，所以液压缸活塞杆输出端设置有输油口，而外部油管和输油口之间主要采用橡胶软管，而随着活塞杆的缩回或者伸出，这个橡胶软管逐渐卷曲或者拉直，导致液压缸运行时各级活塞杆和油管反复摩擦，随着时间的推移，橡胶软管和活塞杆会逐渐损坏，严重影响液压缸的安全运行。为了解决双作用多级液压缸暴露出的这些问题，实现液压缸的科学应用，应结合液压缸的性能参数、技术指标和使用工况，做好双作用多级液压缸的优化设计，满足其各项性能使用要求。

2　双作业多级液压缸的优化设计内容

（1）结构优化设计。根据上述分析可知，传统双作用多级液压缸设计受到设计方法、设计理念和结构的限制，液压缸在缩回和伸出过程中无法进行缓冲，因此通过对双作用多级液压缸的结构进行优化设计，仔细考虑液压缸运动和控制位置，尽量简化液压控制回路设计，降低检测和控制成本，有效保护液压缸设备。通过分析和研究双作用多级液压缸的结构形式和运动状态，为双作用多级液压缸设计一种缓冲作用，使用液压复合阀设置在双作用多级液压缸上，增加无杆腔油管长度，释放活塞挤压力，保持收回状态，利用密封将无杆腔供油管和每级活塞隔离起来，首先最大一级无杆腔接收供油，根据液压缸内部结构设置供排油流道和有杆腔之间的连接部位设置多孔并行结构，活塞侧设置小孔，前盖端设置大孔。双作用多级液压缸结构优化设计。

（2）优化后工作原理。双作用多级液压缸结构优化设计完成以后的工作原理：缸底油口流过压力油流入无杆腔中，在压力油作用下，多级活塞杆组件逐渐伸出，缸筒筒壁通孔中流过有杆腔的液压油和空气输送到油箱中。当需要缩回双作用多级液压缸活塞杆组件过程中，缸筒筒壁通油孔和油口管流过压力油进入有杆腔中，然后活塞杆组件再逐渐缩回，液压缸底部油孔将有杆腔油液循环排放到油箱中。同时，这种双作用多级液压缸各级回路伸出过程中具有缓冲功能，在固定流量条件下，双作用多级液压受到各级活塞面积不同的影响，逐渐增大伸出速度，并且这种双作用多级液压缸采用了大孔和小孔并行排列的供排油流道设计，前盖侧周围设计有大孔，在接近前盖时每级油缸运动接近前盖导向环形位置，由活塞周围小孔排出有杆腔回油，实现下一级到上一级的运动缓冲。

（3）优化后运行状态。通过对双作用多级液压缸进行结构优化，这种液压缸可以实现以下运行状态：①在低液压介质压力作用下，移动阀片驱动力不足，移动阀片和固定发阀片之间采用密封结合面，上级回路可以在液压主流量状态下运行，节流小孔分配小流量，并且这种功可以使双作用多级液压缸在顺序状态下逐级伸出，不会出现液压缸不按照顺序胡乱进行伸出，具有较高的安全性。②双作用多级液压缸运行过程中，上级油缸回路进行伸出和缩回动作时，液压介质压力不断增加，这时压缩弹簧受到移动阀片的驱动作用力进行运动，移动阀片和固定阀片之间出现一个空腔区域，移动阀片和固定阀片上孔向阀流过液压介质，通过液压复合阀的作用和转换，将液压缸调整为大流量供油状态，并且液压缸下级油缸逐渐进行起动，按照不同等级，顺序进行动作。③这种双作用多级液压缸通过设置液压复合阀，有效减少了液压油的浪费，节流效果非常明显，在接近行程末端位置，双作用多级液压缸进行缩回，在关断主回油油路条件下，液压复合阀仅仅通过中间位置的小孔流过回油，不仅有效节约回油，而且具有缓冲功能。

3　结语

双作用多级液压缸在多个领域应用广泛，而传统液压缸在应用中存在很多问题，通过对双作用多级液压缸进行结构设计，利用多功能复合阀设置在液压缸活塞上，在逐级缩回过程中，实现液压缸固定节流缓冲，在未来发展过程中，应加大对双作用多级液压缸的分析和研究，结合实际需求，进行结构优化和创新，延长其使用期限，实现其更广阔范围的应用，在实际应用中优化运行状态，提高双作用多级液压缸的安全性和可靠性。

［1］尹秀丽，曹常贞，周梦瑜，等.双作用多级液压缸的缓冲设计［J］.液压气动与密封，2014，（8）：10-11.

［2］卜庆建.双作用多级液压缸的设计［J］.机械工程师，2012，（6）：139-141.

［3］于贵文，臧克江，林晶.双作用多级液压缸的设计［J］.中国工程机械学报，2011，（4）：430-433.

［4］臧克江，蒲红，李彩花，等.一种双作用多级液压缸的设计与应用［J］.佳木斯大学学报（自然科学版），2013，（4）：524-528.

Optimization Design of Double Function Multistage Hydraulic Cylinder

ZHANG Yue
（Hydraulic Equipment Factory，Dalian Huarui Heavy Industry Group CO.，LTD.，Dalian，Liaoning 116035，China）

Doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder has advantages such as 1ong running stroke，short setting distance，etc.，it is wide1y used in fie1ds such as heavy machinery，transporting vehic1es，engineering machinery and so on.Traditiona1 doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder exposed some prob1ems in the practica1 app1ication.In order to ensure good performance of the mu1tistage doub1e function hydrau1ic cy1inder，we shou1d do optimization design and improvement of doub1e function mu1tistage hydrau1ic cy1inder structure design.This paper ana1yzes the prob1ems existing in the traditiona1 dua1 operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder，and expounds the content of optimization design of the doub1e operation mu1ti-stage hydrau1ic cy1inder for reference.

doub1e function；mu1ti-stage；hydrau1ic cy1inder；optimization design

TH137.51

A

2095-980X（2016）03-0054-01

2016-03-03

张悦，主要研究方向：液压系统。