基于油液阻尼的氣動作動筒方案

徐方舟 張斌 宋春雨

摘 要：氣動作動筒具有潔凈、重量輕、污染低、不易堵塞等優點，廣泛應用在各大工程行業中。但相對于液壓作動筒，氣動作動筒在速度控制及行程末端緩沖上存在一定的弊端。為此，文章提出了一種基于油液阻尼的氣動作動筒方案，有效解決了氣動作動筒工作中的速度控制及末端緩沖問題。

關鍵詞：作動筒；油液阻尼；緩沖

中圖分類號：TH113 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）20-0125-02

Abstract： Pneumatic moving cylinder has the advantages of clean， light weight， low pollution， easy clogging and so on， so it is widely used in various engineering industries. However， compared with hydraulic actuators， pneumatic actuators have some drawbacks in speed control and travel end buffering. For this reason， this paper puts forward a scheme of pneumatic moving cylinder based on oil damping， which effectively solves the problems of velocity control and terminal buffer in the operation of pneumatic moving cylinder.

Keywords： actuating cylinder； oil damping； buffer

引言

作動筒作為一種直線往復運動執行元件，廣泛應用于各行各業中，常用的作動筒有液壓作動筒和氣動作動筒。一般在作動筒行程末端采用緩沖裝置產生較大的阻力，使工作部件平穩制動，并避免活塞與缸體/缸蓋的相互碰撞。

理想的緩沖裝置應在作動筒的整個工作過程中保持緩沖壓力恒定不變，然而在現有的氣動作動筒中，常采用緩沖節流閥、緩沖塞柱等方式進行氣動作動筒末端緩沖，無法實現在整個工作過程中都能起到緩沖作用。

1 基于緩沖墊的氣動作動筒方案

某作動筒方案示意如圖1所示，工作時，高壓氣體從氣源入口進入，推動活塞桿向外推出，在作動筒行程末端，設置有5mm厚的緩沖墊，用于末端緩沖。作動筒有桿腔與外部大氣通過透氣孔聯通，從而降低有桿腔氣體壓縮影響。實際使用中，上述方案的緩沖效果并不理想。在多次試驗后，出現了末端緩沖墊損壞的情況，同時在行程末端，產生的沖擊對周邊設備帶來了較大的影響。

2 基于油液阻尼的氣動作動筒方案

基于油液阻尼的氣動作動筒方案包括缸體、浮動活塞、活塞桿組件、端蓋以及密封圈。活塞桿組件上開有阻尼孔，浮動活塞與活塞桿組件之間（A腔）、活塞桿組件與端蓋之間（B腔）均填充有油液。活塞桿上開有阻尼孔，聯通A腔與B腔（如圖2）。

在工作時，由進氣口進氣，推動浮動活塞前移。由于單位長度上B腔體積要小于A腔體積，故此時浮動活塞和活塞桿雖均向外運動，但兩者運動距離不同，B腔內的油液被迫通過阻尼孔進入A腔，產生油液阻力，從而達到緩沖吸能、控制作動速度的作用。

在實際應用過程中，可以通過調節阻尼孔大小、形狀、長度以及作動筒內部填充油液等參數調節作動筒阻尼特性，達到所需的緩沖效果。某作動筒通過設計阻尼孔，達到了良好的作動速度控制及末端緩沖效果，改進后作動筒的性能仿真結果如圖3所示。

3 結束語

氣體作動筒有著潔凈、重量輕、污染低、不易堵塞等優點，也存在著運動速度穩定性較差的缺點。本文所述的基于油液阻尼的氣動作動筒方案原理清晰、易于操作實施、效果良好，且對外部接口無影響，能夠較好的解決氣體作動筒的作動緩沖及速度控制問題。

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