挖掘机液压油缸缓冲装置的设计方法与分析

　　一、引言
　　
　　随着工程机械液压技术和市场的发展．要求挖掘机等丁程机械液压缸活塞运动速度越来越高，其往
复频率和运动速度也越来越高，有的甚至高达每秒几十米。为避免产生强烈撞击和振动，保证系统平稳
工作，防止传动部件损坏，提高系统的工作性能和寿命，必须在其运动结束前进行缓冲。
　　
　　二、挖掘机液压油缸的缓冲方法
　　
　　目前，挖掘机液压油缸缓冲的方法基本有两种：一种是液压缸外部控制，即在液压缸的控制回路上，
安装节流阀或其它形式的流量控制装置进行缓冲，其结构较复杂：另一种是液压缸内部控制．即在液压
缸内部设计缓冲装置来实现缓冲，其结构简单、1 二作可靠、体积小、缓冲一 I~ii 较好，因而得到广泛应
用。本文采用的设计方法即为内部缓冲装置三、设计方案挖掘机双作用液压缸缓冲装置正常稳定 T 作的主
要因素是活塞杆和缸筒具有较好的同轴度。这～同轴度是通过活塞杆和缸筒分别与前后端盖、活塞的间隙
配合及各部件的形位公差来保证的，实践中由于设计、制造、装配、使用等因素的影响，常常使这一同轴
度难以控制，这样就使得缓冲装置难以正常]：作，经常发生拉伤、胶合甚至损坏液压缸的情况。
　　为了保证液压缸缓冲正常稳定工作，研发人员设计了浮动缓冲装置。这种双作用液压缸浮动缓冲装
置几乎不受活塞杆和缸筒同轴度影响，工作可靠、寿命长、缓冲效果好．且适用于各种固定缓冲和可调缓
冲：同时，还解决了传统缓冲装置造成的拉伤、胶合问题。
　　
　　四、缓冲装置结构及缓冲原理
　　
　　如所示，活塞杆 4 头部装有缓冲销 2，缸体 1 内的底部开有与缓冲销 2 配合的缓冲孔 1b，缸体 1
上开有与缓冲孔 1b 相通的通油孔 1a，在缸体 l 上设有连通缓冲孑 L 1b 与缸体内腔的补油通道 1c，在
补油通道 lc 与缓冲孔 Ib 相通的端口处设有单向节流阀 5 当活塞杆 4 向回缩时，活塞向左运动，单向节
流阀 5 处于节流状态。当活塞杆 4 运动到接近缸体 1 的底部时，通过缓冲销 2 与缓冲孑 L 1b 的配合来缓
冲：当活塞杆 4 运动到缸底停止后再需要伸出时，由通油孔 1a 向缓冲孔 1b 供油，液压油从缓冲孔 lb
给活塞杆施压，同时，单向节流阀 5 打开，液压油通过补油通道 1c 直接进入缸体 l 内向右推活塞。
　　
　　五、缓冲装置模型及特-性分析
　　
　　1.
　　缓冲装置模型囹 2 为液压缸的可调式节流口缓冲装置原理模型图。在液压缸活塞端部有直径为 d 的
缓冲柱塞，缸盖上有与缓冲柱塞相配的缓冲内孔，当缓冲柱塞进入缓冲内孔后，活塞与缸盖间的油液须
经节流阀排出，从而使活塞运动受阻、速度减慢，达到缓冲目的。
　　　　
　　2．速度一行程特性首先分析活塞的受力和运动，设运动部件为研究的质点系，总质量为 m，制动
前活塞运动速度 v。，活塞直径 D，缓冲柱塞直径 d，进油腔有效面积为 A，，压力 P ，缓冲腔有效面积
为 A ，压力 P 。另外活塞还受负载力、摩擦力、重力(f 顷斜安装时)的作用。
　　为了使问题简化，用总负载力 F 表示。当缓冲柱塞由 X 移至 x+dx 位置时，质点系动能微分应等于
作用于其上所有力的元功之和。
　　分析可知：当 x=0，即缓冲开始时，活塞的运动速度最快，其速度为 V。；当活塞进入缓冲腔的行
程 x 增大，活塞的运动速度减慢，进入缓冲腔的行程越大，缓冲效果越好；当缓冲行程结束时，此值为