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1、2010年第1期液压与气动29一种组合功能液压缸的专利及其应用分析赵忠辉,王勇,姜金球,沙宝银ThePatentandApplicationAnalysisoftheCombinationFunctionHydraulicCylinderZHAOZhong2hui,WANGYong,JIANGJin2qiu,SHABao2yin(煤炭科学研究总院,北京100013)摘要:该文介绍一项国家发明专利(专利号:200710000543.3):“一种具有组合功能的液压缸”的结构和功能特点及其在STA2500大流量安全阀试验系统
2、中的应用;采用该专利结构液压系统能够实现快速启动,消除液体流动过程中由于开关阀造成的阻力损失,减少能量损失,提高系统效率。关键词:开关阀;组合功能;液压缸;专利中图分类号:TH137.5文献标识码:B文章编号:100024858(2010)01200292031概述通常液压缸产生动作,液压系统至少有以下几部分参与动作:液压缸、动力元件(液压泵或蓄能器)、开关元件、管路和工作介质。动力元件产生高压液,开关元件将高压液与液压缸连通。在液压缸动作过程中,开关元件(开关阀)的性能、开启速度、流量(阻力损失)等直接影响液压缸的输
3、出特性,只有提高开关阀的以上性能,才能通过提高系统其他参数(泵的流量、管路通径、液压缸直径等)实现系统输出特性的提高。图1安全阀试验系统模型如图1所示,安全阀试验系统模型主要由4部分了一种具有开关阀功能的组合液压缸,不仅可以实现组成:泵系统、开关阀、增压缸和安全阀。系统要求开快速启动,而且能消除开关阀在液压缸动作过程中产关阀具有开启速度快、液流通径大、阻力小等特性,但是目前还没有成熟的产品。收稿日期:20092062292组合液压缸技术方案作者简介:赵忠辉(1980—),男,辽宁铁岭人,助理工程师,硕为了克服甚至消除现
4、有的液压缸动作系统中开关士,主要研究方向:矿山机械设计及支护设备检测方法、有限元阀的局限,本设计将开关阀“集成”到液压缸中,设计分析。的实际位移分别是-4.340mm、-4.330mm、-4.260了负载效应,降低了对液压系统元件精度要求。mm,最大同步误差为0.08mm。设备经长期运行证明,该同步算法既能保证控制5结论的快速性,又提高了系统的同步控制精度,并且具有较由仿真结果和实际跟踪曲线可以看出,采用式(1)好的鲁棒性。在系统运行时各液压缸间最大误差为的偏差积分式同步算法可以有效地实现同步功能,且同0.5mm,稳定
5、时最大误差为0.1mm。步过程中出现在不同液压缸上的负载效应能有效地被参考文献:公式(1)中的积分补偿环节消除。因此该同步算法比仅[1]周秀峰,罗红福,等.MX4多轴数控系统在直缝焊管成型仅将给定信号等值分配给多个液压缸的控制方法减少机上的应用[J].焊管,2004(6).30液压与气动2010年第1期生的阻力损失,减少液体流动过程中的能量损失,提高动产生的阻力损失被大大降低了,提高柱塞运行时的系统效率。系统效率。2.1基本结构如果柱塞与动力源之间设置阀类元件,很明显该该组合功能液压缸由液压缸、液压缸柱塞、液压缸阀不是
6、用来直接启动液压缸运动的,它的动作只是实缸底、控制口和进液口组成,其结构为非标件,需单独现系统的其他功能。设计加工。3专利在STA2500大流量安全阀试验系统中的应用具体结构方式如图2所示:如图3所示,该专利成功应用于国家煤矿支护设备质量监督检测检验中心的STA2500大流量安全阀试验系统中,完成了大流量安全阀的检测检验工作。1.液压缸2.液压缸柱塞3.液压缸缸底4.控制口5.进液口图2加载缸结构图1.机体2.液压系统3.控制台4.蓄能器图3大流量安全阀试验系统结构图2.2实现的功能和方式柱塞与缸体之间的空间称为柱塞腔
7、。柱塞底部与3.1STA2500大流量安全阀试验系统组成及主要技缸体底部(或其他部位)部分接触形成环形液压密封术参数带,将柱塞腔分割成两部分:供液腔A和控制腔B;供试验台由机体、液压系统(包括油液系统和乳化液腔A直接与系统高压油液相通;控制腔B通过控制液系统)、电气控制系统和数据测试分析系统组成。口与控制千斤顶的开关阀相连。图2是液压缸动作前其主要技术参数为:试验流量为500L/min,试验安全的初始状态,控制口无压力(信号),由于柱塞底部环阀工作压力为50MPa,最高输出压力为75MPa。形密封带直径d1大于柱塞杆部
8、直径d2,因此在液压力3.2试验过程及特性分析的作用下柱塞与缸底保持接触状态,形成密封力F,从如图4、图5所示,该试验系统分为两套供液系而维持密封状态,无论液压缸如何放置,液压缸不会自统:油液系统和乳化液系统。油液系统为主加载缸和由动作,因此不用设置单向阀或其他用于锁定液压缸蓄能器提供工作介质和动力源;乳化液系统为负载缸的机构。(
