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    行业技术/IndustryTechnology

    浅谈液压缸发展趋势及其材质、加工工艺的新要求

    发布日期:2014-12-01 浏览次数:
    导读: 液压缸,这种简单而又复杂的液压执行元件,从表面上看来,其基本结构似乎没有什么变化,而实际上,经过近20年的发展,液压缸已有很大的改进和优化。 ...

    液压缸,这种简单而又复杂的液压执行元件,从表面上看来,其基本结构似乎没有什么变化,而实际上,经过近20年的发展,液压缸已有很大的改进和优化,随着机械,电子,加工设备等多方面的技术提升,以及生活和生产的新要求,人们对液压缸的工作性能、构造、使用范围、制造精度、外观设计、材料、品种不断提出新要求,不断推动着液压缸技术的进步,主要表现为以下几个方面。

    1.高压化和小型化

    高压化是减小液压缸径向尺寸和缩小整套液压装置体积的有效途径和主要方法。目前,超高压液压泵的工作压力已高达250MPa。一台工作压力为70MPa的30t的压力机能制 造得像台钻一样精巧,一台工作压力为l00MPa的15t的轻型压力机可制造成手电筒一般大小。

    2.新材料和轻量化

    对航空航天领域而言,轻量化的重要性是不言而喻的。据资料介绍,日本在20世纪90年代,采用新型铝合金,从液态开始即进行新的热处理工艺,所制铝合金材料的抗拉强度等力学性能已达到45号优质碳素钢的水平,可使现代液压缸的重量减轻2/3以上,不能不令人特别关注。
    国外在航空航天工业中已采用高弹性碳素纤维复合树脂塑料制作液压缸缸筒和活塞杆。据资料记载,其重度为钢的1/5左右,强度为钢的2倍;此外,还具有高的疲劳强度、低温下耐冲击、耐腐蚀、非磁性、减震性等特点,但价格昂贵,形成工艺复杂,目前仅在航空航天领域使用。可以相信,随着社会需求量的增加和技术的进步,价格下降后,将会应用
    到其他机械中去。

    3.高性能和多品种

    高速和低速性能及密封件的寿命是评价液压缸的重要指标。国外,高速液压缸在最高速度2000mm/s的工况下能够均匀运动。低速液压缸在小于8mm/s的最容易发生液压震荡的 区间不存在爬行现象。液压缸的使用温度范围已扩大到-600C~2000C,超长寿命的液压缸在运行6000h后不发生任何故障或零件损坏。

    4.环保化和耐腐蚀

    随着人们对生态环境的日益重视和技术的进步,纯水液压缸已在西方国家得到成功的应用,国内也对用于海洋开发的耐腐蚀液压缸和其他纯水液压缸进行了开发性的研究。耐腐蚀的纯水液压缸必将在海洋开发工程中扮演重要角色。

    5.新结构和复合化

    从国内外的技术资料和专利中可以看出,各种新颖结构的液压缸不断出现,最主要的特点是复合化。例如以液压缸为主体将液压泵、控制阀、电动机和其他元件组装成一体,构成独立液压装置;计算机控制技术与液压缸相结合,出现了步进电机控制的数字液压缸、伺
    服阀控和比例阀控液压缸,这些控制器都与液压缸组装成一体,用于各种液压控制系统中。除此之外,还出现了不少特殊结构的液压缸、如钢丝绳液压缸、蠕动式液压缸、膜片式液压缸、自锁液压缸和旋转一伸缩式液压缸。

    6.液压缸设计理论和方法有待进一步完善

    近年来,国内外发表的不少论文中,研究了液压缸的稳定性、强度和局部应力问题,研究了液压缸运动特性和缓冲理论以及寿命问题。随着计算机技术的发展和应用,用有限元法计算液压缸的强度,以重量及成本为目标的优化设计也日益增多。但与机械传动零件相比,液压缸的结构和强度设计理论还比较滞后。在液压缸的设计中,某些常见的基本公式尚不尽合理,只能用来作粗略计算。有时则采用保守的计算方法,或取较大的安全系数,以弥补计算中的某些不足。例如在校核液压缸稳定性时,将液压缸看成等截面积整体杆件而直接引用欧拉公式计算比较保守,导致材料消耗,体积和重量都有所增加。另一方面,对液压缸受力情况估计不足,尽管选的安全系数较大,仍难免出现不安全情况。因而,进一步完善液压缸的计算机自动设计和校核有待研究和开拓。

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