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船用液压升降机的研究

  在船舶液压控制系统中液压升降机的结构一般为双作用液压缸,为避免产生强烈冲击和振动,保证系统平稳工作,提高系统的工作性能和寿命,必须在其升降行程的末端设置缓冲装置进行缓冲。

  目前,液压缸缓冲的方法基本有两种:一种是液压缸外部控制,即在液压缸的控制回路上,安装节流阀或其他形式的流量控制装置进行缓冲,其结构较复杂;另一种是液压缸内部控制,即在液压缸内部设计缓冲装置来实现缓冲,其结构简单,工作可靠,体积小,缓冲性能较好,因而得到广泛应用。 液压缸内置式缓冲装置的工作原理是:在液压缸的内部设置缓冲零部件,当活塞在到达行程末端之前的一定距离(缓冲行程)时。设法把液压缸排油腔(缓冲油腔)内的一部分或全部油液封闭起来,使其通过节流孔或缝隙排出,从而使被封闭的液压油产生适当的反压力(缓冲压力)与活塞的惯性力相抵消,以达到减速制动的目的。

  内置缓冲的结构型式很多,根据节流孔或缝隙的通流面积在缓冲过程中能否自动改变,大致可分为恒节流面积缓冲装置与变节流面积缓冲装置两类。恒节流面积缓冲装置的特点是:液压缸在缓冲过程节流面积不变,在缓冲开始时,可产生较大的缓冲压力,但很快就降低下来,因此,缓冲效果一般。变节流面积缓冲装置的特点是:液压缸在缓冲过程中,节流孔或缝隙的通流面积随缓冲行程而自动改变,使缓冲油腔内的缓冲压力基本保持均匀,或呈一定的规律变化,这样就可以得到满意的缓冲效果。 目前常见的内置式缓冲装置有带有固定间隙的圆柱缓冲塞、锥形缓冲塞、反抛物线缓冲塞、阶梯形缓冲塞、多节流圆孔等多种形式。除了带有固定间隙的圆柱缓冲塞为恒节流面积缓冲装置外,其余的形式均为变节流面积缓冲装置。 传统上船用液压升降机及其缓冲装置的设计研制,主要采用经验进行设计,然后根据设计图纸制造样机进行台架试验,通过试验可得知系统设计的优劣性和经济合理性。若发现设计不合理,则须改进设计并重新选型、加工样机与台架试验等,造成设计周期过长、费效比不高。

  对此,可在设计完成之后先对液压升降机进行仿真计算,初步了解系统运行时的各种动态特性,减少设计的盲目性,提高试验的成功率,并缩短设计周期,提高经济效益。