多节伸缩式液压缸的探讨

                           多节伸缩式液压缸的探讨
                                肖定国
       The Discussion on Multisection Telescopic Hydraulic Cylinder
               (中船重工集团第七二二研究所,湖北武汉 430079)
  摘要: 主要介绍三种形式的多节伸缩液压缸。第一种是利用液压力伸出,然后利用活塞杆的重力使其复位的缸;第二种是利用液压力推动活塞出,缩回是利用中心导油管把液压油引到液压缸的缩腔,利用液压力推动缩腔的活塞使其复位的双作用缸;第三种是利用液压力推动活塞,使其向外运动,收回时利用外力把液压缸伸腔的油排出,使其处于抽真空状态,利用分子表面张力和大气压力使其复位的缸。
  关键词: 液压系统;液压传动;伸缩液压缸;多节液压缸
1、前言
   目前使用多节伸缩液压缸的应用范围很广,主要用于汽车天线、舰船天线、起重设备伸缩臂、消防设备伸缩装置、舰船载体设备等,应用范围广,作用非常大。但是由于各种设备的使用环境和条件各不相同,所使用的方法也各异,目前主要有以下几种方式:第一种是利用液压力伸出,然后利用活塞杆的重量或被支撑体的重量使其复位;第二种是利用液压力推动活塞使缸伸出,缩回是利用中心导油管把液压油引到液压缸的缩腔,利用液压力推动缸缩腔的活塞使其复位;第三种是利用液压力推动活塞,使其向外运动,收回时利用外力把伸腔的油排出,使其处于抽真空状态,利用分子表面张力和大气压力使其复位。下面分别介绍这三种伸缩缸。
2、无中心导油管的非重力缩回的伸缩缸
    这种缸主要结构示意如图1a,可根据情况确定由3节或更多节组成。件3安装在其他装置上,是固定的。液压油从件1下端的油口进入,推动件2的活塞向上运动,当件2运动到上限位时,件1在油压的作用下开始运动,直到件1运动到上限位,伸出动作完成。在这个运动过程中,由于件2在未到上限位时,油压作用在件1上的面积比作用在件2上的面积小很多,所以能够保证件2伸到上限位时件1才开始动作,当件2伸到位时,作用在件1上的油压升高,从而克服阻力开始运动,直到件1伸到上限位。当液压缸要缩回时,外部力使件3下部的油排出(可采用泵或其他方式),从而使件3下部腔处于负压状态,由于液体表面张力和大气压力的作用,使件1向下运动,当件1缩回到下限位后,件2也在同样的力的作用下向下缩回。这就是无中心导油管非重力缩回多节伸缩缸的工作原理。此缸要注意的是件2和件3的下腔不能有气体,如果下腔体有气,则会影响液压缸缩回时的动力,液压缸可能无法缩回。可采取在件1上设置一个放气装置的办法,解决此问题。

                         图1：多节伸缩缸结构示意图

3、无中心导油管的重力缩回的多节伸缩缸
    这种缸的结构示意如图1b,可根据情况确定由3节或更多节组成。仵3是固定的。在液压缸仲出时,动作和前面的缸是一样的,都是通过下部油孔的液压力推动各节活塞,动作顺序是先伸出件2,再伸出件l。
    在液压缸缩回时,由于活塞的重力较大,可以克服各种摩擦力和阻力,使件1先缩回到下限位,然后件2缩回到下限位。这就是这种液压缸的工原理。此种缸主要用于支撑较重的物体,或者缸的活塞本身重量较大,缩回时阻力小于重力的情况下使用。
4、中心导油管多节伸缩缸
    此种缸的结构示意图如图1c。件3是固定的。液压油从a口进人件3的下腔,液压力推动件2下面的活塞向上运动,当件2运动到上限位时,液压油从d口进人件2的下腔,件1下端面的压力升高,推动件1向上运动,直到件1到达上限位。当要使缸缩回时,液压油从e口进人件1的上腔,经b口进人件2的上腔,液压油推动件1活塞的上端面,使其向下运动,当件1活塞缩回到下限位时油从c口进人件3的上腔,推动件2的活塞,使其向下运动,直到件2的活塞到达下限位。这样液压缸即可全部缩回。在这伸出过程中,之所以能够保证液压缸能够按既定的程序运动,是因为当件2未到上限位时,油压作用在件1上的面积只是孔d这一小块,面积很少,作用力很小,不足以推动件1,当件2伸到上限位时,压力升高,从而推动件1向上运动。在液压缸缩回时,由于件1没有到下限位时,压力油不能进人件3的上腔,所以件2不会运动。
5、结束语
    这三种液压缸各有各的优点,分别适用于不同的工作环境和工作要求。但是在某种意义上,无中心导油管的非重力缩回的多节伸缩缸可以替代有中心导油管的多节伸缩缸,这样可以避免中心导油管对强度和精度要求较高的问题。