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油缸的新動態(tài)

日期:2025-04-24 20:40
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摘要:
關(guān)鍵字:(油缸的新動態(tài))
 
    目前,大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的油壓機(jī)都較好地解決了工作噸位大但重量輕、能耗低的問題,但在保證動作可靠前提下提高效率方面大都不盡人意。本文對油缸結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇與提高油壓機(jī)效率、可靠性的關(guān)系方面進(jìn)行了分析,提出了解決方法。并在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到了較好的效果。

1 上移式油壓機(jī)的油缸及其系統(tǒng)簡介(油缸的新動態(tài))

  在選定液壓系統(tǒng)其它元件的情況下,油壓機(jī)的工作效率取決于油缸的快進(jìn)、壓制、回程三個過程中的功率利用情況。采取上移式、子母缸的結(jié)構(gòu)為各廠家所共識,已較好地解決了油缸的快進(jìn)、壓制過程的高效工作問題,但在解決回程速度問題上,各廠家方法不同,效果都不理想。這種油缸的結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)原理圖見圖1,圖1(a)為定量泵系統(tǒng),只適用于無保壓要求的工況,圖1(b)為限壓式變量泵系統(tǒng),不論有無保壓要求的工況都適用,效率高。

(a)      (b)

圖1

2 現(xiàn)有廠家油壓機(jī)油缸設(shè)計存在的問題(油缸的新動態(tài))

  下表為省內(nèi)幾個主要廠家的油缸結(jié)構(gòu)、參數(shù)及回程速度表(以200噸油壓機(jī)為例,各廠家均采用電動機(jī)Y132M-4,國產(chǎn)10MCY14-1B高壓柱塞泵(定量泵),Q=253750mm3/s=15.255L/min。
  從下表中可以看出:A廠采用柱塞缸,為自重回程方式,結(jié)構(gòu)簡單,但回程速度太慢,而且受油缸柱塞和工作臺自重的限制;B、C二廠都采取油壓回程方式,B廠油缸動作正常,但回程速度仍比C廠慢,C廠油缸回程速度雖較理想,但使用中卻經(jīng)常出現(xiàn)回程不穩(wěn)定,有時甚至活塞不能落下,有卡死的現(xiàn)象,動作可靠性差。
  如何進(jìn)行圖1系統(tǒng)的油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計和參數(shù)選擇,才能既保證油缸動作可靠,又能達(dá)到理想的回程速度,就是本文所要研究和解決的問題。

廠家油缸結(jié)構(gòu)及回程速度A廠B廠C廠
油缸缸徑D(mm)Φ360Φ340Φ364
活塞桿徑d(mm)Φ360Φ330Φ360
實(shí)際回程速度mm/s2548111
備注柱塞缸

 

3 解決方法探討油缸的新動態(tài))

  對于圖1所示采用高掛油箱提供快速上升時實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油功能的系統(tǒng),A廠采用柱塞式油缸,靠柱塞和工作臺自重回程的方案是不合理的,雖然油缸結(jié)構(gòu)簡單,但回程速度受柱塞和工作臺自重的限制,難于達(dá)到理想的效果?;爻虝r,需滿足下面的條件:

  W>f0μ+πD2Lγ/4(1)

式中:W—柱塞和工作臺的重力(N);
   f0—預(yù)緊力(N);
   μ—摩擦系數(shù),μ=0.05~0.1;
   D—缸孔直徑(m);
   L—活塞行程(m);
   γ—油液的重度(N/m3)
  W越大,回程速度越快,但W的大小受結(jié)構(gòu)要求的限制,不能隨便加大W;而且W增大時,意味著柱塞直徑也增大,缸孔直徑增大,則(1)式右邊**項(xiàng)也增大,所以回程速度總是受限的,難于按人們的理想來提高。所以,圖1所示系統(tǒng)不宜采用柱塞缸。
  B廠和C廠采用的油缸結(jié)構(gòu),對于圖1所示系統(tǒng)來說,無疑是科學(xué)和合理的,但其結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)如何選擇,才能既能保證油缸動作可靠又能達(dá)到理想的回程速度?現(xiàn)分析如下:
  油缸活塞在運(yùn)動中密封圈摩擦力f為:

  f=(KpπDH+f0)μ

式中:K—側(cè)壓力系數(shù),K=0.6~0.9;
   p—系統(tǒng)壓力,MPa;
   H—密封圈與油缸的接觸寬度,mm;

  其它符號意義如前述。
  理論上,要使活塞下移,則活塞下移作用力F>f,即π(D2-d2)p/4>(KpπDH+fo)μ
  D2-d2>4KDHμ+4f0μ/(πp)
因4f0μ/(πp)與4KDHμ相比小得多,略去不計,得活塞桿直徑為:

(2)

略去預(yù)緊力后,為確保計算參數(shù)的**可靠,K和μ應(yīng)分別取其上限值,即K=0.9,μ=0.1。
  從式中可以看出,當(dāng)設(shè)計此種類型油壓機(jī)的油缸時,在已知*大工作負(fù)載條件下,選定了系統(tǒng)壓力,油缸缸徑D可隨之確定,查手冊可得相應(yīng)的H值,d也就可以確定。
  目前,省內(nèi)各主要廠家油壓機(jī)大都采用上?;蛏坳柹a(chǎn)的高壓柱塞泵,使用壓力為20~27MPa,油缸直徑D為Φ300mm~Φ360mm,采用的橡膠密封圈的寬度H=20mm,考慮回程時必須克服兩個密封圈的磨擦力。
  因此,要在保證動作可靠性的前提下盡可能提高回程速度,油缸設(shè)計參數(shù)必須滿足(2)式要求。

4 設(shè)計實(shí)例(油缸的新動態(tài))

  前面提及的B廠產(chǎn)品如按本文的方法設(shè)計,由式(2)算得d應(yīng)為:

  取d=332mm。
  C廠產(chǎn)品如按本文的方法設(shè)計,由式(2)算得d應(yīng)為:

  取d=356mm。

圖2

  我們根據(jù)上述原則設(shè)計生產(chǎn)的200噸快速上移式油壓機(jī)的油缸,選定D=328mm缸徑(見圖2),由式(2)算得:

  取d=320mm。
  我們?nèi)圆捎?0MCY14-1B泵,回程速度為:

  v回=Q/[π(D2-d2)/4]
    =253750/[3.14×(3282-3202)/4]=62mm/s

  快進(jìn)速度為:

  v進(jìn)=Q/(πd20/4)=253750/(3.14×802/4)=50mm/s

  *大工作壓力為:

  pmax=Gmax/(πD2/4)
   ?。?×10/(3.14×0.3282/4)
   ?。?3681687.8Pa≈23.68MPa

  電動機(jī)功率為:
  N=pmaxQ/(61.2η)
  ?。?3.68×15.225/(61.2×0.85)=6.93kW
  我們同樣采用Y132M-4型7.5kW電機(jī)。在實(shí)際工作中,動作平穩(wěn)、可靠,較好地解決了油缸結(jié)構(gòu)和速度、動作可靠性之間的關(guān)系問題,自投放市場以來,深得用戶好評。

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