CA2型气缸的缓冲特性及自调整缓冲结构研究

发布时间：2020-06-05 02:46

【摘要】：随着气动技术的快速发展,气缸在工业领域的应用越来越广泛。气缸的高速化发展是工业效率提高的重要因素。在气缸调到最佳缓冲状态的前提下,当速度和负载改变后,它的缓冲状态就被破坏了,这些因素制约了气缸高速化发展。因此,本文将通过理论分析和实验验证的方法分析速度和负载两个因素对气缸缓冲状态的影响,提出一种自调整缓冲的机械结构,实现气缸缓冲在一定范围内的自调整。本文以CA2型气缸为研究对象,首先研究CA2型气缸在负载和速度变化后对气缸缓冲状态的影响。从理论分析的角度,建立气缸运动过程的数学模型,提出摩擦力经验公式中系数确定的方法,利用MATLAB进行实验仿真,利用实验数据和仿真数据的对比,验证气缸数学模型的可靠性,再从理论的角度来分析负载和速度对气缸缓冲的影响。从实验验证的角度,通过分析实验目的和要求设计气动回路和机械结构,完成实验平台的安装运行。在气缸调到最佳缓冲状态的前提下,改变气缸的负载或速度进行实验,获得实验数据。利用MATLAB对实验数据进行处理得到气缸的运动曲线,观察曲线气缸缓冲阶段的变化并分析负载和速度对实验的影响。从能量的角度,利用实验的数据来探究缓冲改变的原因。通过提出实现自调整缓冲的想法,设计出压力感应结构和控制排气孔通断结构。通过两个结构和原有气缸端盖的结合,设计出新的气缸缓冲结构。针对新型缓冲结构气缸进行了实验论证:当气缸的负载为12.15kg时,速度在434~721mm/s的范围内拥有较好的自调整能力;当气缸的速度为600mm/s时,负载在12.15~22.15kg的范围内拥有较好的自调整能力。因此本文研究的新型缓冲结构对负载和速度的变化有较好的适应能力。
【图文】：

缓冲结构,针阀

燕山大学工程硕士学位论文服控制系统则成本太高。1.2.3 内置式缓冲内置式缓冲和外置式缓冲是相对的，它是将缓冲装置和气缸结合做成一体式的结构。内置式缓冲方式包括橡胶垫缓冲和气缓冲两种。橡胶垫缓冲的原理是当气缸的活塞运动到终点时，活塞直接撞击到橡胶垫上，橡胶垫吸收了活塞的冲击能量，从而达到缓冲的目的，这一种缓冲方式主要针对单杆气缸的中低速运动的。高速气缸中主要应用的是气缓冲，气缓冲包含针阀式缓冲结构和溢流阀式缓冲结构。本文主要研究的是针阀式缓冲结构。由于外置式缓冲装置自身的各种原因限制了它的应用，所以在工业中广泛采用内置式气缓冲结构。(1) 针阀式缓冲结构

缓冲结构,溢流阀

阀的开度的大小来达到最佳缓冲的目的。(2) 溢流阀式缓冲结构溢流阀式缓冲结构和针阀式缓冲结构有些类似，，其实溢流阀式缓冲结构更加的复杂，工作的原理也不相同。溢流阀式缓冲结构如图 1-2 所示，气缸柱塞与密封圈接触之前，溢流阀式缓冲结构和针阀式缓冲结构的气缸运动状态是一样的。当气缸的柱塞和密封圈接触后，排气腔被分为两个腔，分别为缓冲腔和排气腔。缓冲腔的气体只有通过溢流阀处才能排出，在缓冲腔的压力没用达到溢流阀设定的压力之前，气体无法排出，缓冲腔的压力升高，就会产生比较大的制动力，作用于气缸的活塞，对活塞具有减速作用。当压力大于溢流阀设定的压力之后，气体通过溢流阀处的孔排出，这样缓冲腔的压力会变小，当压力减小到小于溢流阀的设定压力之后，溢流阀关闭，这是一个循环过程。溢流阀的作用就是控制缓冲阀的最大压力。当气缸的活塞到达行程终点，缓冲腔内的残余气体通过溢流阀的泄流孔排出，这样就达到缓冲的效果了。在实际应用中，当工况发生改变后，可以通过调节溢流阀的调节螺钉来调节设定压力，从而达到最佳缓冲状态。
【学位授予单位】：燕山大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH138.51

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