| 目前，大多數(shù)企業(yè)生產(chǎn)的油壓機(jī)都較好地解決了工作噸位大但重量輕、能耗低的問(wèn)題，但在保證動(dòng)作可靠前提下提高效率方面大都不盡人意。本文對(duì)油缸結(jié)構(gòu)和參數(shù)選擇與提高油壓機(jī)效率、可靠性的關(guān)系方面進(jìn)行了分析，提出了解決方法。并在實(shí)際應(yīng)用中達(dá)到了較好的效果。 1 上移式油壓機(jī)的油缸及其系統(tǒng)簡(jiǎn)介（油缸的新動(dòng)態(tài)） 在選定液壓系統(tǒng)其它元件的情況下，油壓機(jī)的工作效率取決于油缸的快進(jìn)、壓制、回程三個(gè)過(guò)程中的功率利用情況。采取上移式、子母缸的結(jié)構(gòu)為各廠家所共識(shí)，已較好地解決了油缸的快進(jìn)、壓制過(guò)程的高效工作問(wèn)題，但在解決回程速度問(wèn)題上，各廠家方法不同，效果都不理想。這種油缸的結(jié)構(gòu)及液壓系統(tǒng)原理圖見(jiàn)圖1，圖1(a)為定量泵系統(tǒng)，只適用于無(wú)保壓要求的工況，圖1(b)為限壓式變量泵系統(tǒng)，不論有無(wú)保壓要求的工況都適用，效率高。 
(a) (b) 圖1 2 現(xiàn)有廠家油壓機(jī)油缸設(shè)計(jì)存在的問(wèn)題（油缸的新動(dòng)態(tài)） 下表為省內(nèi)幾個(gè)主要廠家的油缸結(jié)構(gòu)、參數(shù)及回程速度表(以200噸油壓機(jī)為例，各廠家均采用電動(dòng)機(jī)Y132M-4，國(guó)產(chǎn)10MCY14-1B高壓柱塞泵(定量泵)，Q=253750mm3/s=15.255L/min。
從下表中可以看出：A廠采用柱塞缸，為自重回程方式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但回程速度太慢，而且受油缸柱塞和工作臺(tái)自重的限制；B、C二廠都采取油壓回程方式，B廠油缸動(dòng)作正常，但回程速度仍比C廠慢，C廠油缸回程速度雖較理想，但使用中卻經(jīng)常出現(xiàn)回程不穩(wěn)定，有時(shí)甚至活塞不能落下，有卡死的現(xiàn)象，動(dòng)作可靠性差。
如何進(jìn)行圖1系統(tǒng)的油缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)選擇，才能既保證油缸動(dòng)作可靠，又能達(dá)到理想的回程速度，就是本文所要研究和解決的問(wèn)題。 | 廠家油缸結(jié)構(gòu)及回程速度 | A廠 | B廠 | C廠 | | 油缸 | 缸徑D(mm) | Φ360 | Φ340 | Φ364 | | 活塞桿徑d(mm) | Φ360 | Φ330 | Φ360 | | 實(shí)際回程速度mm/s | 25 | 48 | 111 | | 備注 | 柱塞缸 |
3 解決方法探討（油缸的新動(dòng)態(tài)） 對(duì)于圖1所示采用高掛油箱提供快速上升時(shí)實(shí)現(xiàn)補(bǔ)油功能的系統(tǒng)，A廠采用柱塞式油缸，靠柱塞和工作臺(tái)自重回程的方案是不合理的，雖然油缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但回程速度受柱塞和工作臺(tái)自重的限制，難于達(dá)到理想的效果。回程時(shí)，需滿足下面的條件： W＞f0μ＋πD2Lγ／4（1） 式中：W—柱塞和工作臺(tái)的重力(N)；
f0—預(yù)緊力(N)；
μ—摩擦系數(shù)，μ＝0.05～0.1；
D—缸孔直徑(m)；
L—活塞行程(m)；
γ—油液的重度(N/m3)
W越大，回程速度越快，但W的大小受結(jié)構(gòu)要求的限制，不能隨便加大W；而且W增大時(shí)，意味著柱塞直徑也增大，缸孔直徑增大，則(1)式右邊**項(xiàng)也增大，所以回程速度總是受限的，難于按人們的理想來(lái)提高。所以，圖1所示系統(tǒng)不宜采用柱塞缸。
B廠和C廠采用的油缸結(jié)構(gòu)，對(duì)于圖1所示系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，無(wú)疑是科學(xué)和合理的，但其結(jié)構(gòu)參數(shù)應(yīng)如何選擇，才能既能保證油缸動(dòng)作可靠又能達(dá)到理想的回程速度?現(xiàn)分析如下：
油缸活塞在運(yùn)動(dòng)中密封圈摩擦力f為： f＝（KpπDH＋f0）μ 式中：K—側(cè)壓力系數(shù)，K＝0.6～0.9；
p—系統(tǒng)壓力，MPa；
H—密封圈與油缸的接觸寬度，mm； 其它符號(hào)意義如前述。
理論上，要使活塞下移，則活塞下移作用力F＞f，即π(D2－d2)p/4＞(KpπDH＋fo)μ
D2－d2＞4KDHμ＋4f0μ/(πp)
因4f0μ/(πp)與4KDHμ相比小得多，略去不計(jì)，得活塞桿直徑為： |
 （2） 略去預(yù)緊力后，為確保計(jì)算參數(shù)的**可靠，K和μ應(yīng)分別取其上限值，即K＝0.9，μ＝0.1。
從式中可以看出，當(dāng)設(shè)計(jì)此種類型油壓機(jī)的油缸時(shí)，在已知*大工作負(fù)載條件下，選定了系統(tǒng)壓力，油缸缸徑D可隨之確定，查手冊(cè)可得相應(yīng)的H值，d也就可以確定。
目前，省內(nèi)各主要廠家油壓機(jī)大都采用上海或邵陽(yáng)生產(chǎn)的高壓柱塞泵，使用壓力為20～27MPa,油缸直徑D為Φ300mm～Φ360mm，采用的橡膠密封圈的寬度H＝20mm，考慮回程時(shí)必須克服兩個(gè)密封圈的磨擦力。
因此，要在保證動(dòng)作可靠性的前提下盡可能提高回程速度，油缸設(shè)計(jì)參數(shù)必須滿足(2)式要求。 4 設(shè)計(jì)實(shí)例（油缸的新動(dòng)態(tài)） 前面提及的B廠產(chǎn)品如按本文的方法設(shè)計(jì)，由式(2)算得d應(yīng)為： 
取d＝332mm。
C廠產(chǎn)品如按本文的方法設(shè)計(jì)，由式(2)算得d應(yīng)為： 
取d＝356mm。 
圖2 我們根據(jù)上述原則設(shè)計(jì)生產(chǎn)的200噸快速上移式油壓機(jī)的油缸，選定D＝328mm缸徑(見(jiàn)圖2)，由式(2)算得： 
取d＝320mm。
我們?nèi)圆捎?0MCY14-1B泵，回程速度為： v回＝Q/［π（D2－d2）/4］
＝253750/［3.14×（3282－3202）/4］＝62mm/s 快進(jìn)速度為： v進(jìn)＝Q／(πd20/4)＝253750／（3．14×802／4）＝50mm/s *大工作壓力為： pmax＝Gmax／(πD2/4)
＝2×10６/（3.14×0.3282／4）
＝23681687.8Pa≈23.68MPa 電動(dòng)機(jī)功率為：
N＝pmaxQ／(61．2η)
＝23.68×15．225／（61．2×0．85）＝6.93kW
我們同樣采用Y132M-4型7.5kW電機(jī)。在實(shí)際工作中，動(dòng)作平穩(wěn)、可靠,較好地解決了油缸結(jié)構(gòu)和速度、動(dòng)作可靠性之間的關(guān)系問(wèn)題，自投放市場(chǎng)以來(lái)，深得用戶好評(píng)。 | 
