[发明专利]作动筒用缓冲装置

说明书

技术领域

本发明是关于应用于飞机液压系统作动筒上的缓冲装置，更具体地说，本发明是关于可以集成在作动筒内的一种新型缓冲结构。

背景技术

当液压传动与控制系统的执行元件，最常见如液压缸拖动沉重的部件作高速运动至行程终端时，如果没有合适的缓冲装置，往往会发生剧烈的压力和钝力冲击和振动，使系统工作不平稳，同时产生刺耳的噪声，有时甚至使紧固件松动，损坏液压传动零部件，影响液压元件和系统的寿命，具有很大的危险性，利用缓冲装置降低执行元件的行程末端速度是避免上述弊病的行之有效的方法。

液压缸的冲击主要来自于惯性力、驱动压力、超越负载和重力的作用，其中以惯性力的作用最为显著。液压缸活塞的运动速度和驱动压力越高，缓冲装置的设置就显得越来越重要。一般来说，活塞的运动速度达到O.03m/s时就可以考虑缓冲装置。

液压系统缓冲特性的好坏取决于缓冲方式、缓冲结构的形式及有关参数的选择是否合理，还取决于缓冲装置的工况条件，环境因素等，应综合考虑。如何针对液压系统的具体特点设计合理的缓冲装置是一个十分重要的研究课题。

目前缓冲的方法基本有两种：

一种是液压缸外部控制，是在控制液压缸的回路上安装节流阀或其它形式的流量控制装置进行缓冲，一般结构较复杂。另一种就是液压缸内部控制，就是在液压缸内部设计一定的缓冲装置来实现缓冲，一般结构简单，工作可靠，体积小，缓冲性能较好，因而应用广泛。液压缸内置式缓冲装置的主要工作原理是：在液压缸的内部设置缓冲零部件，当活塞在到达行程末端之前的一定距离(缓冲行程)时，设法把液压缸排油腔(缓冲油腔)内的一部分或全部油液封闭起来，使其通过节流小孔或缝隙排出，从而使被封闭的液压油产生适当的反压力(缓冲压力)与活塞的惯性力相抵消，以达到减速制动的目的。缸内缓冲装置一般利用与活塞相连的缓冲柱塞和与缸体相连的缓冲孔之间得的间隙，油流过时产生阻力，达到缓冲目的，故可称之为节流缓冲。

内置缓冲的结构型式很多，根据缓冲节流孔或缝隙的通流面积在缓冲过程中能否自动改变，大致可分为恒节流面积缓冲装置与变节流面积缓冲装置两类。恒节流面积缓冲装置的特点是：液压缸在缓冲过程中，节流面积不变，在缓冲开始时，可产生较大的缓冲压力，但很快就降低下来，因此，缓冲效果一般。变节流面积缓冲装置的特点是：液压缸在缓冲过程中，缓冲节流孔或缝隙的通流面积随缓冲行程而自动改变，使缓冲油腔内的缓冲压力基本保持均匀，或呈一定的规律变化，这样就可以得到满意的缓冲效果。

液压缸活塞的缓冲，现在一般是采用缝隙节流缓冲的方法为主。缓冲柱塞可阻分为圆柱形、圆锥形、台阶形、短笛形或抛物线形。缓冲过程可分为三个阶段，局部压力损失阶段，锐缘节流阶段和缝隙节流阶段。

对于圆柱形缓冲柱塞，作动筒结构长度有限，缓冲行程短，由于与排油孔之间形成的环形缝隙是恒定不变。当缓冲柱塞接近缓冲孔口时，液流受到突然限制，易产生活塞与端盖之间的机械撞击。缓冲开始时，往往产生很高的缓冲压力和很大的减速度，其最大缓冲压力可达系统压力的几倍。它设计的关键参数是节流柱塞与缓冲节流孔的配合间隙。如果节流柱塞与缓冲节流孔的偏心过大，甚至不小于节流间隙时，缓冲装置就会失去其缓冲功效，所以这种缓冲装置对缸的加工精度，装配精度及其使用情况等等有很高的要求，而且一般只能用在低速小负载的工况下。

对于台阶形缓冲柱塞，当其进入缓冲孔时，随着缓冲行程的增加，缓冲柱塞与缓冲孔之间的环形缝隙越来越小，使得缓冲压力和减速度相对变化较小，活塞近似作等减速运动，因而减小了制动活塞所要求的缓冲压力，也减小了活塞的制动时间。这种缓冲柱塞比圆柱形柱塞缓冲效果要好，不但峰值低，制动时间也短，适用于较高速度得到缓冲。

对于圆锥形缓冲柱塞，它的缓冲作用类似于行程节流阀所起的缓冲作用，它和缓冲孔之间行成的环形间隙是可变的，所以就没有圆柱形缓冲柱塞那么大的压力峰值，但当缓冲柱塞的圆柱部分进入缓冲孔的瞬间，也会出现相对较高的压力值。在设计的时候，其缓冲行程和圆锥角是最重要的结构参数，要视工况而定。不过它和圆柱型缓冲装置相比具有较好的对中性能，可以避免由不对中而引起的缓冲失效的情况。

对于抛物线形的缓冲柱塞，如果其曲线的参数选择得当，可以得到非常近似的等减速和几乎不变的缓冲压力，但由于它的曲线较复杂、加工困难，因而限制了它的使用。