在很多不同的领域都使用液压缸。它们有着许多不同的结构形态。所以,首先考虑在液压机中使用的情况,文章将描述它们的不同之处以及优缺点。
差动液压缸是其中一种液压缸,它的表面积比例是:活塞表面积比环表面积为2:1。许多液压机在经行关闭动作时有一个快速行程(快速进给)和一段做功冲程(作功冲程)。当经行张开动作时又会有快速冲程(快速回退)。
当表面积比例为2:1时,即活塞杆的表面积正好和环的表面积一样大。活塞表面被等分成两部分。所谓差动连接,是指通过相对应的阀门连接活塞和环形腔室。当作功冲程时,连接断开,此时,所有的活塞表面都起有效作用。活塞快速给进和快速回退的速度相同,工作速度则为一半。
用回吸气缸时可以获得更快的速度
在多数情况下,液压机的表面积比例(2:1)太小。所以人们常运用回吸气缸,它的环表面积减小了,所以可以实现更快的快速回退速度。在自身重力或一个更小的气缸(快速行程气缸)作用下进行快速前进冲程。活塞腔将会被压力介质,通过填充阀或回吸阀所填满。在快速前进冲程产时在活塞腔内生一个低压,大气压力将压力介质推进入活塞腔内。
这里,首先要了解下溶解于压力介质的气体。当它以自由气泡中出现时,会产生负面作用。气泡是在低压状态下形成的,结果就是会有流动空穴,形成空穴气泡。当气泡瓦解时,液体微粒高速敲击凹穴和坚硬的表面,因此会破坏密封垫圈。
快速进给之后便会出现做功冲程。所以,要先关闭回吸阀,这样做功冲程才能完成。做功冲程中快速进给的途径是尤为关键的,这是通过不同的花式连接来完成的。一种连接方式就是,首先从快速进给速度减速到工作速度,然后回吸阀关闭。通常在这一运动过程中,会出现短暂的停止现象。
这种连接方法会增加流动空穴的危险性。可惜压力介质的压缩型经常会被低估。回吸过程中活塞腔内的压力与以下因素相关:吸管的横截面积大小;回吸油箱高出回吸阀多少;推进气缸如何平滑无振动的工作。这种运动方式也影响着回吸腔内液体的运动。
为了使大气中的污垢不进入容器,必须低压监控下,使用一个有足够维度的空气过滤器,来避免吸气时空穴的形成。这个问题已经得到解决,并且它的费用不计入气缸的成本内。
较之前所描述的气缸,更好的选择是lemacher-hydraulik液态活跃气缸(HQ)。其与之前的气缸最大的区别就是有效工作表面的数量。差动气缸与回吸气缸是两个工作表面,即活塞表面和环表面,而液态活跃气缸(HQ)有三个有效工作表面。它的空心活塞杆是一个环形的截面,这个孔眼通过回退活塞与外部密闭,所以形成了一个有效空间,从而产生了三个有效工作面积。
快速回退面积和活塞杆面积大小相同
回退活塞通过拉杆与气缸壳体相连。活塞杆钻孔与拉杆直径间的空间就是回退时的空间。拉杆的直径是这样决定的,快速回退 面积为活塞表面积的1/6,与活塞杆表面积大小一样。
在差动连接的原则下,快速前进时,三个腔室互相连接。其中抽出活塞杆体积为活塞腔体积的1/6,活塞与杆直径间的环腔体积为4/6,快速回退体积为1/6。 和电动机推进量一起产生6/6的推进量。
这里循环原则取代回吸原则。所有的运动都在大气压力下发生,所以空穴不会形成。
两个运动方向下都可以选择两个不同大小的有效工作面积:快速进给面积(1/6),做功行程或做功面积(6/6),快速回退面积(1/6),以及回退冲程面积(5/6)。气缸在静止状态时,所有的环面积和缩进面积是隔离的。
适用于标准增力阀的面积关系
可行的压力传递为6:5 ,即活塞腔内的压力 i=6/5=1.20。 这个面积关系对于电磁的实验压力机和生产压力机有着特殊意义,因为它最适用于标准增力阀。这一比例关系对于试验压力机来说有着很多优点,其中,回退力大于快速回退力,5/6的压力被回退,然后剩下的压力和快速运动速度一起达到活塞运动上部的止点。
在环腔和快速回退腔内,在压力的作用下,固定的活塞腔内会发生去压现象。这样,环腔内的空穴就能避免,而且活塞棒的高弹力也可以被机械的退压。活塞腔和环腔的连接可以是内部的,即指在气缸内部,或者外部的,即通过循环阀门和循环管来实现。对于中小直径的活塞,多数情况下是内部循环,当活塞直径较大时,则必须使用外部循环。当然,对于活塞直径大小没有特别的限制。循环阀和循环管的维度取决于液体流动速度(5-10m|s)和压力(约250bar)。
通过向外延伸的阀门类型HQE,可以使三个有效的工作空间互相之间没有干扰。通过这种新行的方案,HQ气缸可以在较大压力和同时调节压力下使用。回退冲程,环腔和快速退回腔相连,形成的回退面积大小为活塞面积的5/6。
然而,生产HQ气缸有着很高的损耗,这可以通过放弃生产特殊型号的回吸气缸,和大量不同形态结构的气缸来弥补。若是人们由于价格原因不考虑回吸阀,吸管或限压阀的使用,那对于HQ气缸价格偏高的评价也是不正确的。
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