基于普通活塞式液压缸组成的增压器.pdf

2 0 1 0年 6月 第3 8卷 第 1 2期 机床与液压 MACHI NE T0OL HYDRAULI CS J u n ． 2 01 0 Vo 1 ． 3 8 No ． 1 2 DO I 1 0 ． 3 9 6 9 ／ j ． i s s n ． 1 0 0 1 3 8 8 1 ． 2 0 1 0 ． 1 2 ． 0 2 6 基于普通活塞式液压缸组成的增压器 隋文 臣，宁玉珊 广东松 山职业技术学院，广 东韶关 5 1 2 1 2 6 摘要介绍常规增压器的作用、类型、用途及特点，重点阐述用普通活塞式液压缸组成的单作用增压器、双作用增压 器的结构、液压系统及电控系统，详细介绍增压器的工作原理、主要技术参数的确定方法。 关键词液压缸；单作用；双作用；增压器 中图分类号 T H1 3 7 ． 8 3 文献标识码 B 文章编 号 1 0 0 1 3 8 8 1 2 0 1 0 1 2 0 7 2 3 Tur b o c h ar g e r wi t h Ge n e r a l Pi s t o n Hy dr a u l i c Cy l i nd e r SUI W e n c h e n． NI NG Yu s h a n G u a n g d o n g S o n g s h a n P o l y t e c h n i c C o l l e g e ，S h a o g u a n G u a n g d o n g 5 1 2 1 2 6 ，C h i n a Ab s t r a c t T h e f u n c ti o n， t y p e s ，u s e s a n d c h a r a c t e r i s t i c s o f c o n v e n ti o n a l t u r b o c h a r g e r we r e i n t r o d u c e d 。 T h e s t r u c t u r e s ， h y d r a u - l i c s y s t e ms a n d e l e c t r o n i c c o n t r o l s y s t e m o f s i n g l e r o l e t u r b o c h a r g e r ， d u a l r o l e s t u r b o c h a r g e r wi t h g e n e r a l p i s t o n h y d r a u l i c c y l i n d e r we r e e x p o u n d e d ． T h e w o r k i n g p r i n c i p l e s ，d e fi n i n g me t h o d s o f t h e ma i n t e c h n i c a l p a r a me t e r s o f t h e s e t u r b o c h arg e r s we r e e l a b o r a t e d ． Ke y wo r dsHy dr a ul i c c y l i n de r ； S i ng l e r o l e； Du a l r o l e s； Tu r b o c harg e r 增压 器实 质上是 一 种液 压放 大器 ，在 液压 系统 中，局部或某一支路需要高压时 ，可使用 增压 器 ，使 系统的局部油路或某个执行元件获得比液压泵工作压 力高的高压油，以满足局部工作机构的需要，而不必 单独设置价格较贵 的高压油泵 ，系统仍然保持在较低 的压力下工作 ，这样就可 以降低能源消耗 、减少设 备、简化系统。 常用的增压器一般分单作用和双作用两种，单作 用增压器只能间断地输出高压油，双作用增压器能连 续不断地输出高压油，它们都是由低压缸、高压缸、 大小活塞 、电磁换 向阀以及控 制电磁换 向阀的发讯装 置等组成 ；共 同特点是 大活塞端输入低压油 ，小活塞 端输 出高压油。增压器 的换 向是 由电磁换向阀的频 繁 换 向实现的。 目前广泛应用 的增压器大多为厂家定 制产 品 ，如 何简化系统 、降低成本、因地制宜利用现有的液压 缸，研究和探索增压器新型式 、新结构，是企业面临 的新课题 。 1 一个单杆活塞式液压缸组成的单作用增压器 用一个单杆活塞式液压缸 、油泵、溢流阀、电磁 换向阀、单向阀等液压元件组成如图 1所示液压系 统，便构成一个简单的单作用增压器，其电控系统如 图 2 所示 。 按 “ 启动”按钮，二位四通电磁换 向阀 2的电 磁线 圈 1 Y A带 电 ，阀 2右移 ，油 泵 1排 出的压 力液 图 1 一个单杆活塞式 液压 缸组成 的单作用增 压器 液压 系统 图 体经阀2的左阀位向油缸5的活塞腔 A供油；活塞向 右运动 ，活塞杆腔 B密封容积减小经单 向阀4向系统 排出增压后的压力液体，此时单向阀3关闭。活塞向 右运动时，当活塞杆上 的挡块接触到行程开关 2 S T 时，阀 2的电磁线圈 1 Y A断电，阀 2在弹簧的作用 下复位 ，油泵 1 排 出的压力液体经阀 2的右 阀位 、单 向阀 3向油缸 5的活塞杆腔 B充油 ，此时单 向阀 4关 闭 ，活塞腔 A经 阀 2的右 阀位 与油 箱相 通 ，此 时油 缸换向并向左运动，当活塞杆上的挡块接触到行程开 关 1 S T时，又使阀 2的电磁线圈 1 Y A带电，阀 2右 移，油泵 1 排出的压力液体经阀 2的左阀位向油缸 5 收稿 日期 2 0 0 9一 O 51 1 作者简介隋文臣 1 9 6 0 一 ，学士，副教授、高级工程师，主要从事矿山机械、液压与气动技术的研究与教学及教学管理 工作。电话1 3 5 4 2 2 7 5 0 5 9 ，E m a i l S WC 5 9 1 6 3 ． e o m。 第 1 2期 隋文臣 等基于普通活塞式液压缸组成的增压器 7 3 I ＼ I I ＼ l I 图 2 增 压器电控系统 图 F l u i d S I M 液压仿真软件成图 的活塞 腔 A供 油 ；油缸 再 次换 向并 向右 运 动 ，活 塞 杆腔 B密封容积减 小经单 向阀 4向系统 排出增 压后的 压力液体 。如此 循环 往 复 ，活 塞 向右 运 动 时 B腔 经 单向阀4排油，活塞向左运动时油泵经单向阀3向 B 腔充油 ，为下次增 压排油作准备 。 下面分析 B腔排油压力P 与 A腔供油压力P 的 关系 。 为 了分析方便 ，假设 油缸运 动的摩擦阻力 、油液 流动时黏性产生 的阻力 、回油阻力 、单 向阀的开启压 力等忽略不计 ，取活塞 和活塞杆 为受力分析对象 ，活 塞和活塞杆 向右运动时 的受力平 衡方程式为 p D p 。 一 号 推导后得 D。 p P a 而 n 2 设 K- 为增压 比 ，即 P K p a ，由于 ， 所 以 P p ，增 压器 输 出压力 P 与输入 压力 P 成正 比，输出压力P 是输入压力 P 的 K倍 K 1 。 2两个单杆活塞式液压缸组成的单作用增压器 图 3 两个单 杆活塞式液压缸组成 的单作用增压器液压系统图 用一大 、一小两单杆 活塞 式液压缸 、油泵 、溢流 阀、电磁换向阀、单向阀等液压元件，大小油缸的活 塞杆机械联结构成一 个简单的单作用增压器 ，其液压 系统 如图 3 所 示 ，电控系统如图 2 所示 。 按“ 启 动” 按钮 ，二 位 四通 电磁 换 向 阀 2的 电 磁线 圈 l Y A带 电，阀 2右 移 ，油 泵 1排 出 的压力 液 体经阀2的左阀位向油缸 6的活塞腔 A供油；油缸 6 的活塞杆 腔 B经 阀 2的左阀位 回油 ；大活塞推动油缸 5的小 活塞 向右运 动 ，小油缸 5的活塞腔 D经单 向阀 4向系统 排 出 增压 后 的压 力 液体 ，此 时单 向 阀 3关 闭 、小油缸 5的活塞杆腔 c从油箱吸油 。 两个活塞 向右运 动 ，当活塞杆 上的挡块接触 到行 程开关 2 S T时 ，使 阀 2的 电磁线 圈 1 Y A断 电，阀 2 在弹簧的作用下复位，油泵 1 排出的压力液体经阀 2 的右阀位 向油缸 6的活塞杆腔 B供油 ；油缸 6的活塞 腔 A经 阀 2的右 阀位 回油 ；同时油 泵排 出的压 力液 体经单 向阀3向油缸 5的活塞腔 D充油 ，此 时单 向阀 4关闭 ，油缸换 向并开始 向左运 动 ，小油缸 5的活塞 杆腔 C与油 箱相 通 。当活塞 杆上 的挡块 接触 到 行程 开关 1 S T时 ，阀 2的 电磁线 圈 1 Y A带 电 ，阀 2右移 ， 重复上 一个 过程 ，小油缸 5的活塞腔 D经单 向阀 4向 系统排 出增 压后的压力液体 。 下 面分析 D腔排油压力 P 与 A腔供油压 力 P 的 关 系。 为 了分析方便 ，假设油 缸运动的摩擦 阻力 、油液 流动时黏性产生 的阻力 、回油阻力 、单向阀的开启压 力等忽 略不计 ，取两 油 缸 的活塞 和 活塞 杆 机械 联 结为一体 为受力分析对象，向右运动时的受力平 衡方程式为 p 哥D 推导后得 D p p n 2 设 K 为增 压 比，即 P ，这种 增压 器在 上，1 油缸参数确定时要保证 DD。 使得 K1 ，所 以 P p ，增压器 输 出压 力 P 与 输 入 压 力 P 成 正 比， 输出压力 P 是输入压力 P 的 K倍 K1 。 3两个单杆活塞式液压缸组成的双作用增压器 用两个相 同规格 的单杆活塞式 液压缸 、油泵 、溢 流阀 、电磁 换向阀 、单 向阀等液压元件 ，活塞杆机械 联结 构成一 个简单的双作用增压器 ，其液压系统如 图 4所示 ，电控系统如图 2 所示 。 按 “ 启 动”按 钮 ，二 位 四通 电磁换 向阀 2的 电 磁线 圈 1 Y A带 电，阀 2右 移 ，油 泵 1排 出 的压力 液 体经 阀 2的左 阀位 向油缸 8的活塞 腔 A供 油 ；油缸 7 的活塞腔 D经 阀 2的左 阀位 回油 ；两个 活 塞 同时 向 右运动 ，油缸 7的 活塞 杆腔 C经 单 向阀 3从 油箱 吸 7 4 机床与液压 第 3 8卷 油 ，此时单向阀 4关闭 ；油缸 8的活塞杆腔 B经单向 阀 5向系统排 出增压后的压力液体 ，此时单向阀 6关 闭 。 两个活塞 向右运动 ，当活塞杆上的挡块接触到行 程开关 2 S T时 ，使 阀 2的 电磁线 圈 1 Y A断 电，阀 2 在弹簧的作用下复位，油泵 1 排出的压力液体经阀2 的右 阀位 向油缸 7的活塞腔 D供 油；油缸 8的活塞腔 A经 阀 2的右 阀位 回油 ；两个 活塞 同时 向左运 动 ，油 缸 8的活塞杆腔 B经单向阀6 从油箱吸油，此时单向 阀5 关闭；油缸7的活塞杆腔 c经单向阀4向系统排 出增压后 的压力液体 ，此时单 向阀 3关闭 ；如此循环 往复 ，无论两个油缸的运动方 向如何 ，油缸 的活塞杆 腔 B 、C交替 、连续 地 向 系统提 供 增压 后 的压 力 液 体 。 图 4 两个单杆活塞式液压缸组成 的双作用增压器液压系统图 下面分析 B c 腔排油压力P 与 A D 腔供油压 力 P 的关 系。 为了分析方便 ，假设油缸运动的摩擦阻力 、油液 流动时黏性产生的阻力 、回油阻力 、单 向阀的开启压 力 等忽 略不计 ，取两 油缸 的活塞 和 活塞杆 机械联 结为一体 为受 力分 析对 象 ，向右 运动 时 的受力平 衡方程式为 Pb 。 一 子 d 2 推导后得 p pa n 2 设 K 为增压 比，即 P a ，由于 1 ，所 以P p ，增压器输 出压力 P 与输入压力 P 成正 比 ，输 出压力 P 是输入压力 P 的 K倍 K1 。 4 一个双杆活塞液压缸与两个单杆活塞式液压缸 组成的双作用增压器 用一个 双杆活塞式液压缸 、两个相 同规格的单杆 活塞式液压 缸 或柱 塞式液 压 缸 、油泵 、溢 流 阀、 电磁换向阀 、单 向阀等液压元件 ，活塞杆机械联结构 成一个简单的双作用增压器 ，其液压系统如图 5所 示 ，电控 系统如 图 2 所示 。 按 “ 启动” 按钮 ，二 位 四通 电磁 换 向 阀 2的 电 磁线 圈 1 Y A带 电 ，阀 2右移 ，油泵 1 排 出 的压 力液 体经 阀 2的左 阀位 向油缸 9的活塞 杆腔 A供油 ，同 时 ，油泵 1 经 阀 2和单向阀 6向小油缸 8的活塞腔 C 充油 ，此 时单 向阀 5关闭 ；油缸 9的活塞 杆腔 B经阀 2的左阀位回油 ；3个 油缸 的活塞 同时 向右运动 ，油 缸7的活塞腔 F经单向阀4向系统排出增压后的压力 液体 ，此时单 向阀 3 关 闭。 3 个活塞 向右运动 ，当活塞杆上 的挡块 接触到行 程开关 2 S T时 ，使 阀 2的电磁 线 圈 1 Y A 断 电，阀 2 在弹簧的作用下复位 ，油泵 I 排出的压力液体经阀2 的右阀位向油缸 9的活塞杆腔 B供油，同时，油泵 1 经阀2和单向阀3向小油缸 7的活塞腔 F充油，此时 单向阀 4 关 闭 ；油缸 9的活塞杆腔 A经阀 2的右阀位 回油 ；3 个油缸的活塞同时 向左 运动 ，油缸 8的活塞 腔 c经单向阀 5向系统排 出增压后 的压力液体 ，此时 单 向阀 6关 闭。 如此循环往复 ，不管油缸的运动方 向如何 ，两个 小油缸 的活塞杆腔 D、E始终与油箱相通 ，活塞腔 F 、 c交替、连续地向系统提供增压后的压力液体。 图 5 一个双杆活塞式液压缸与两个单杆活塞式 液压缸组成的双作用增压器液压系统图 下面分析 F C 腔排油压力 P 与 A B 腔供油压 力 P 的关系。 为 了分析方便 ，假设油缸运动的摩擦 阻力 、油液 流动时黏性产生的阻力、回油阻力、单向阀的开启压 力等忽略不计 ，取 3油缸的活塞和活塞杆 机械联 结 为一体 为受力 分 析对象 ，向右 运动 时 的受 力平 衡方程式为 一 子 p 推导后得 D 一d a 一 下转第 1 1 0页