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高速止停缓冲器机理探究

热度0票  浏览0次 时间:2017年12月01日 09:23


摘要:通过对高速缓冲器的结构分析,提出高速不反弹缓冲器的缓冲方案,为高速小反弹复位缓冲的解决提出了建设性途径。

关键字:高速;止停;缓冲器

 

随着现代工业不断的快速发展,很多自动化设备需要高速运动、精准的动作;同时对设备的平稳性、安全性要求也更加苛刻[1]。尤其是当缓冲器作为执行部件,在设备上起到既缓冲又限定机器停止的位置,此种工况缓冲器的作用就更加重要。

本文针对企业需要,对电气开关的缓冲器进行了设计,在理论上进行分析和论证,并提出相应的结构方案,基本满足企业的要求,具有重要的工程应用价值。

1、           工况要求

    南京某企业在开发断路器时,为保证开关部件动作的准确和保护部件,在部件动作的末端安装一个缓冲器,以满足设备安全和工作的双重要求。缓冲器的实际工况是:瞬间撞击缓冲器的部件质量总重6KG,撞击缓冲器的速度是12m/s,缓冲行程14mm,同时在缓冲的过程中要求反弹很小,恢复时将6KG部件恢复到位。在开发产品的过程当中,企业选用国外某知名品牌的缓冲器,但使用的效果不理想,工作几次之后缓冲器出现了不同程度的损坏,同时还有反弹出现。

    2、传统缓冲器结构分析

常见的缓冲器的结构以ACE公司生产的MC75M为例,如图1所示:

缩。在达到缓冲行程之后,外缸里面存贮的液压油具有一定的压力,同时复位弹簧也因被压缩而具有回复的反力。这两种力量产生的反力会造成反弹。对于实际的工况,这种形式的缓冲器是不能满足要求的。

首先,排孔的速度最大为6m/s,在缓冲器工作时,液压油不能及时的排出缸外,内部压力增大,增加了反力,加大了反弹;同时因缓冲容量小于撞击能量导致缓冲器损坏。

3、高速缓冲器结构分析

     目前,对于缓冲速度高于6m/s的缓冲器阐述的论文较少,王晓东在《高速缓冲器机理探究》一文中,对3 KG,速度50m/s的缓冲器进行了分析,但是由于没有复位功能,不适用于企业的要求。要想解决企业的难题,关键是要解决两个问题,高速缓冲和小反弹,待稳定一段时间之后再复位。其中处理复位的过程是最棘手的,既不立即复位而且还要复位。

在多次分析和试验之后,笔者设计了一款结构紧凑的缓冲器,其结构如图2所示:

复位弹簧8、强制止停销9、法兰10组成。

在部件高速撞击缓冲器时,复合缓冲头先消耗一部分能量,防止硬碰硬的快速撞击产生反弹;并带动活塞杆和活塞向下运动。在运动时,固定活塞和旋转活塞的两个孔从开始的接近闭合状态(如图3所示),因部件快速的移动,液压油被压缩,产生很大的压力,将旋转活塞推转动,孔的面积变大(如图4所示),使液压油从下腔排出到上腔,在部件被缓冲后,速度会逐步降低,在两个活塞之间的弹簧会恢复,使油流经的孔变小。在运动的过程当中,排油孔随部件的运动速度动态的变化,以适应断路器在缓冲过程当中速度的变化的需要。除此之外,为了保证在规

 

 

定的位置能较为准确地停稳,在活塞的下端设计了节流板,其目的是在活塞运行到位移的末端时,强制止停销堵死节流板上的孔,在最低端的油不再流出,迫使活塞停下来。在近乎停止时,活塞的速度很小,旋转活塞在弹簧的作用下使两个活塞又恢复到图三所示的状态。恢复弹簧要恢复,要克服底部的止停销从节流孔中出来,同时还要使上腔的油流经两个活塞组中很小的缝隙回到下腔,为减小上腔油压,缓冲器上端与大气联通,回油压力很小,这样活塞不能立刻回复。既在缓冲的末端不反弹,并经过一段时间要克服销与孔的脱离,在脱离时,因强制停止销与活塞之间的间隙很小0.04-0.06mm,在回复的开始时,活塞是基本不动的,在两者完全脱离时,活塞上移,将活塞和部件恢复到预定的位置。

4、结语

经过多次的反复,着重解决恢复力要大于活塞和部件质量的和,保证回复到初始位置,在缓冲的结束时,即使有恢复力,但是不能立刻回复的问题,考虑了很多方案。

1在缓冲结构上采用了随油压变化而变化的节流孔的结构,保证了高速运动的小质量部件的缓冲。

2 采用了孔与强制止停销的结构,保证部件缓冲在缓冲末端的暂时停止并缓缓回复。

经过多次试验和修正,最终达到了预期的效果,满足用户的需要。

 

    参考文献

[1] 王晓东,硅谷[J] 北京,20132458-59

[2] 盛世超,液压流体力学[M].北京:机械工业出版社,1981.

[3] 李明智,新型液气缓冲器的设计及分析[D]. 大连:大连海事大学,2010. 

[4] 章宏甲,周俊邦,金属切削机床液压传动[M].南京:江苏工业出版社,1980.

[5] 日本液压气动协会,液压气动手册[M].北京:机械工业出版社,1984.

 




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