液压缸缓冲国内外研究现状综述

菜单

目前使用的缓冲装置通常有以下几种：一是缓冲橡胶垫，由于橡胶材料取材简单，价格便宜，维修更换较为方便，在工业上的应用十分普遍，但是由于橡胶垫仅能吸收较小的冲击，在要求高精度位置控制，高速响应的场合，缓冲效果不明显，所以在电液控制系统中，橡胶垫缓冲通常不单独使用，而是与其他缓冲装置配合使用；二是缓冲弹簧，能吸收较大的能量冲击，但极易发生振动和回弹现象，故一般也不单独使用；三是液压缓冲，利用液体的流动性和不可压缩性，综合几种因素，能在一定程度上减轻上述两种缓冲装置的缺陷与不足[2]。68918

液压缸的液压缓冲主要有两种方法：一是外部缓冲，即在外部液压回路上进行控制，通过安装节流阀等流量控制装置实现缓冲效果，但是外部缓冲的结构一般比较复杂；[3]二是在液压缸内部进行缓冲控制，即在液压缸内部设置缓冲装置进行缓冲控制，这种方法的缓冲装置结构简单，体积尺寸小，工作稳定可靠，应用十分广泛。[4]对于高速液压缸而言，由于活塞运动速度很快，外部节流装置的响应时间难以与活塞缓冲过程同步，除此之外还会导致液压系统工作过程中发生能量损失的现象。[5]因此，高速液压缸一般不宜不使用外部缓冲形式，而多采用内部缓冲形式或是内部缓冲与外部缓冲相结合的缓冲形式。

液压缸外部缓冲通常有如下几种形式：（1）溢流阀缓冲回路，当系统压力超过溢流阀的设定压力时，溢流阀起到制动和缓冲的作用，保证系统安全；（2）蓄能器缓冲回路，利用蓄能器吸收活塞运行至液压缸底部带来的冲击，减少冲击，达到缓冲的目的；（3）节流阀缓冲回路，利用单向节流阀的节流作用实现回路的缓冲作用；（4）顺序阀缓冲回路，采用接入单向顺序阀给液压缸油腔施加背压，可起到缓冲效果。此外还可以采用减速阀、电磁换向阀实现缓冲作用。[6]论文网

液压缸内部缓冲的原理是利用节流作用是活塞的动能转换为热能散发，以较短行程吸收较大动能，从而避免过高的液压冲击和峰值压力。[7]传统的液压缸内部缓冲装置是在活塞上设计缓冲柱塞，当活塞进入缓冲区域时，回油腔中的油液只能通过缓冲柱塞与端盖之间的环形缝隙和节流阀流出，产生很大的阻力，使活塞平衡制动，避免与端盖发生碰撞。[8]依据缓冲柱塞与缓冲孔间缝隙形式的不同，可以分为恒节流面积缓冲装置和变节流面积缓冲装置两种。[9]

恒节流面积缓冲装置在缓冲过程中，节流面积保持不变，特点是刚进入缓冲阶段时活塞受到的缓冲压力很大，速度也随之马上减小，缓冲效果不佳，只应用在低速低负载等要求不高的场合。[10]而渐变式节流缓冲在进入缓冲阶段后，节流面积随着行程发生变化，使缓冲腔内的压力基本保持平稳或是有规律的变化，可以有效地减少冲击的影响。[11]

变节流面积缓冲装置缓冲柱塞有反抛物线式，阶梯圆柱式，圆锥台式，短笛形式，节流沟槽形式等。其中反抛物线式缓冲柱塞的性能曲线最接近理想曲线，缓冲的效果最佳。但是反抛物线式缓冲柱塞需要根据液压缸的具体工作情况来专门设计制造，并且加工，因此使用锥形，台阶形，短笛形等来近似抛物线来取得较为理想的缓冲效果。节流沟槽式是在缓冲柱塞轴向开一个节流沟槽，当缓冲柱塞进入缓冲腔时，油液只能从节流沟槽流出，产生阻力从而使缓冲柱塞制动。节流沟槽可以是三角槽，方形槽或曲线槽，其中如果曲线槽的参数选择得当，可以得到较为理想的等减速缓冲效果。除此之外，还有一种平板型缓冲节流装置，这是一种简便的节流缓冲方式，在液压缸底部设置一个缓冲平板，平板上对称分布若干节流孔，当油液通过节流孔时产生阻力，从而达到缓冲的目的。这种缓冲装置加工方便，可应用于系统压力不高，缓冲行程与时间较短的场合。