[发明专利]液压缸缓冲控制方法、缓冲式液压缸控制系统及液压设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种液压缸缓冲控制方法。对应地，本发明涉及一种能够实现所述液压缸缓冲控制方法的缓冲式液压缸控制系统。此外，本发明还涉及一种包括所述缓冲式液压缸控制系统的液压设备。

背景技术

液压缸在液压领域广泛采用，本领域技术人员通常所说的“液压缸的运动速度”实际是指液压缸的活塞杆（或活塞）在工作行程范围内的平均速度。这种平均速度并不能准确地反应液压缸的活塞杆在一个工作行程内的速度变化情况。实际上，液压缸的活塞杆的运动速度可以细分为三个阶段，即启动阶段、匀速阶段和止动阶段。具体地，液压缸的换向阀的换向动作完成后，液压缸的进油驱动活塞（或活塞杆）加速，使得活塞杆的速度从零增大到与进油流量相适应的运动速度，然后负载压力与进油驱动压力相平衡，活塞杆保持匀速工作状态，在工作行程结束，活塞与液压缸的缸底或缸头相碰，活塞杆的速度下降为零。在常规结构的液压缸情形下，由于液压油原则上的不可压缩性，启动阶段和止动阶段一般时间均较短，基本可以认为是瞬间启动和止动，但是，这往往会产生冲击问题。

具体地，液压缸的活塞杆具有一定的质量，在液压力的驱动下运动时具有很大的动量。在它们的行程终端，当活塞杆的活塞端部与液压缸的端盖和缸底部分接触时，会引起机械碰撞，从而产生很大的压力冲击和噪声。冲击压力的存在，必然会严重影响液压缸的强度和整个液压系统的寿命及正常工作。因此，液压缸普遍采用缓冲装置，就是为了避免这种机械碰撞，缓冲装置可以防止和减少液压缸活塞及活塞杆等运动部件在运动时对缸底或端盖的冲击，在它们的行程终端实现速度的递减，直到为零。在此情形下，液压缸的止动阶段相对延长，但是需要注意的是，在液压缸的具体应用中，通常所说的液压缸的运行速度指的是液压缸在匀速阶段所具有的匀速运动速度，这主要是因为液压缸工作行程的主要部分均处于匀速阶段。另外需要说明的是，上述液压缸的活塞杆的三个运动阶段仅是最为普遍的液压缸运动情形，在实际情形中，所谓的活塞杆的匀速运动速度仅是指基本匀速，众所周知地，由于液压系统的供油流量不可避免地会存在波动，因此匀速阶段的速度也会存在轻微的波动，但这种轻微波动均属于匀速运动速度。

目前采用的液压缸缓冲装置一般如图1所示，在直径为D的液压缸活塞两端部分别具有直径为d的缓冲柱塞1，缸盖和缸底上分别设有与相应的缓冲柱塞1相配合的缓冲内孔2，当缓冲柱塞1进入缓冲内孔2后，活塞与缸盖间（或在活塞反向运动时活塞与缸底之间）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。其实质是使缸筒低压腔内的液压油全部或部分通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的液压油带到液压缸外。例如，在图1中，质量为m的活塞和活塞杆以速度v向左运动，此时显然地，液压缸的有杆腔进油（流量为q1）推动活塞和活塞杆向左运动，液压缸的无杆腔回油流量q2。在此向左运动的缩回行程中，当液压缸活塞及活塞杆杆处于匀速运动的平衡状态时，其受力作用平衡，忽略摩擦力的影响，那么作用在活塞两端的作用力相等，液压油作用力等于压力与作用面积的乘积，而液压油作用在活塞上两端的作用面积显然是有杆腔小于无杆腔，那么有杆腔的油压大于无杆腔油压，此时液压缸的有杆腔为高压腔（油压为p₁），无杆腔为低压腔（油压为P_l）。为当缓冲柱塞1进入缓冲腔2时，就在被隔离的缓冲腔2内产生压力Pc，液压缸运动部分的动能被缓冲腔2内的液压油吸收，从而达到缓冲的目的。

另一种现有方案如图2所示，在液压缸前后端部设置两个连通的管路，液压缸活塞往左运动即活塞杆缩回，当活塞的右端运动到A点时，活塞有杆腔端压力油通过上端管路经过一个单向阀后直接流到活塞的无杆腔，使得无杆腔端压力P2增高，有杆腔压力P1降低，从而使活塞运动受阻、速度减慢，达到缓冲目的。