伸缩缸受力情况如图2所示,其受力平衡的关系式为:
F1=F2+F3 (1)
式中:F1——无杆腔压力油产生的推力;
F2——有杆腔压力油产生的推力;
F3——臂架自身质量和负载产生的外力。
伸缩缸活塞杆伸出过程中,要克服臂架之间的动摩擦力,这使得F3有所增大;在静态时,臂架之间的静摩擦力对受力有利,F3有所减小。伸缩缸活塞杆缩回过程中,动摩擦力与静摩擦力同向,但由于静摩擦力大于动摩擦力,所以伸缩缸伸缩动作停止瞬间,F3会有所减小,此时F1>F2+F3,因而伸缩缸活塞杆产生伸出趋势。
当伸缩缸无内泄时,在伸缩缸活塞杆伸出过程中,无杆腔压力减小,有杆腔压力增大,从而达到新平衡。由于液压油可压缩量很小,操纵比例换向阀停止活塞杆伸出动作后,活塞杆继续伸出的距离应在0.5 mm以内。
(2) 伸缩缸自动伸出距离计算方法
在伸缩缸停止伸缩动作后,其无杆腔和有杆腔推力的计算公式分别为:
F1=πD2 P/ 4 (2)
F2=π(D2- d 2) P/4 (3)
式中:D——伸缩缸内径
d——活塞杆直径
P——伸缩缸有杆腔与无杆腔平衡时压力值
若伸缩缸存在内泄,在伸缩缸伸缩动作停止的瞬间,由于无杆腔和有杆腔压力不同,两腔中压力油会从压力高的一腔流往压力低的一腔,最终两腔压力趋于相同。
将公式(2)和(3)代入公式(1),则可得出:
P= 4F3/πd 2 (4)
液压缸容积增加值△V计算如下:
△V=( P1-P) ξV1+( P2-P) ξP2 (5)
式中:P1——无杆腔压力;
P2——有杆腔压力;
V1——动作停止瞬间伸缩缸无杆腔容积;
V2——动作停止瞬间伸缩缸有杆腔容积;
ξ——液压油压缩膨胀系数,取0.076% /MPa。伸缩缸自动伸出距离δ的计算公式如下:
δ=4△V/πd 2 (6)
=4[( P1-P) ξV1+( P2-P) ξV2]/ πd 2
文中出现的伸缩缸活塞杆自动伸出现象,必须有以下2个前提条件:一是伸缩缸是双作用液压缸,且存在内泄现象;二是伸缩缸有杆腔与无杆腔用双向平衡阀或双向液压锁锁定,能形成两个密闭的容腔。
若伸缩缸无杆腔锁定而有杆腔无锁定,在伸缩缸活塞杆伸、缩动作停止的瞬间,在不平衡力的作用下,活塞杆的伸出趋势会因无杆腔油液向有杆腔泄漏很快消失。此时伸缩缸活塞杆不会出现自动伸出,而会因无杆腔液压油泄漏而产生回缩。
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