薄形氣缸緩沖改進(jìn)分析?

  緊湊型薄形氣缸的原先設(shè)計(jì)，一般沒有設(shè)置緩沖裝置或墊緩沖結(jié)構(gòu)，氣缸行程末端會(huì)產(chǎn)生金屬與金屬撞擊的聲音，特別是運(yùn)行速度較快時(shí)，此撞擊聲音則更重，對(duì)設(shè)備的噪音控制和振動(dòng)沖擊控制有些不利，隨著主機(jī)單位客戶要求的提高，對(duì)薄型缸的緩沖提出新的需求。

  由于一般企業(yè)都有半成品庫存，如果重新設(shè)計(jì)新結(jié)構(gòu)，就意味著零件的報(bào)廢，對(duì)企業(yè)的經(jīng)濟(jì)損失相對(duì)較大。為了兼顧產(chǎn)品性能和成本控制，我們采用一種比較簡易的改進(jìn)方案，在原有端蓋的基礎(chǔ)上增設(shè)一條“U”形溝槽，同時(shí)配置適合規(guī)格尺寸的“O”形圈，此“O”形圈略高于端蓋的平面，想通過“O”形圈的壓縮量起到緩沖墊的作用，進(jìn)而來消除氣缸行程末端的撞擊聲。

  但是在實(shí)際試驗(yàn)過程中，效果并不理想。我們發(fā)現(xiàn)這種簡易方法不但緩沖作用會(huì)受“O”形圈的脫落而經(jīng)常失效，而且運(yùn)行時(shí)的啟動(dòng)壓力和啟動(dòng)速度等關(guān)鍵性能指標(biāo)較原來氣缸會(huì)有所降低。經(jīng)我們建模分析，“U”溝槽配置“O”形圈的緩沖裝置，其真正起到緩沖作用的不僅僅只是“O”形圈高出端蓋平面部分的壓縮量，當(dāng)氣缸的活塞平面與“O”形圈接觸后會(huì)形成了一個(gè)密閉的容腔，這個(gè)容腔內(nèi)留存的少量氣體無法排出，就形成一定的背壓力（F2），也同時(shí)會(huì)起到一定的緩沖效果。由于這個(gè)密閉容腔的產(chǎn)生，將活塞平面分成了內(nèi)外兩個(gè)平面，使氣缸的啟動(dòng)面積減少，影響了其啟動(dòng)性能，同時(shí)還使氣缸產(chǎn)生了其他新的缺陷和隱患，具體如下：

  1．密封容腔內(nèi)的氣體受活塞的壓縮壓力升高形成一定的背壓力，導(dǎo)致氣缸的輸出力F在行程的末端會(huì)減?。‵=F1-F2），同一規(guī)格尺寸的氣缸如果所配的緩沖O形圈外徑尺寸越大，那么形成背壓力F2就會(huì)越大，對(duì)其輸出力F的影響也就越大。

  2．氣缸在啟動(dòng)的瞬間，由于一端的氣壓迅速減小，由于背壓力F2的作用，氣缸會(huì)產(chǎn)生躥動(dòng)現(xiàn)象；

  3．氣缸行程到位時(shí)，如果受到的外力作用F3和背壓力F2的綜合作用力與其輸出力F接近時(shí)，氣缸還會(huì)產(chǎn)生一定的抖動(dòng)現(xiàn)象。

  4．受背壓力的作用，O形圈的內(nèi)圈會(huì)受到一定的擠壓力。氣缸啟動(dòng)時(shí)，活塞離開接觸面的瞬間，在擠壓力的作用下，O形圈就存在外翻可能性。一旦其外翻脫落，不但緩沖失效，同時(shí)會(huì)卡在端蓋和活塞的中間，影響氣缸的行程尺寸，加速氣缸的失效。??

  這些問題的根結(jié)都在于這個(gè)密閉容腔產(chǎn)生，只要削除了密閉性，一切問題就迎刃而解。削除的方法有很多，可以在活塞的平面銑一條徑向的透氣槽，也可以在端蓋的平面銑一條深于“U”形溝槽的透氣槽。而為簡單和經(jīng)濟(jì)的方法是將“O”形圈剪斷，并使剪斷后的開環(huán)“O”形圈展開后的長度短于氣缸端蓋上的“U”形溝槽的周長長度，裝配后就可以留出了一個(gè)排氣缺口。這樣，就不會(huì)形成密閉容腔，也就不會(huì)產(chǎn)生背壓，進(jìn)而解決上述的幾大問題和失效隱患。

?  新近發(fā)現(xiàn)，部分氣缸模仿原來K，Q系列老式電磁閥上兩端的緩沖墊結(jié)構(gòu)形式，設(shè)計(jì)不同規(guī)格尺寸的墊片安裝于薄型氣缸的端蓋或活塞上，來起到墊緩沖的作用。?

  ?經(jīng)筆者對(duì)比實(shí)驗(yàn)，此結(jié)構(gòu)墊片緩沖的減噪效果不如開環(huán)“O”形圈結(jié)構(gòu)的效果來得理想，雖然由原來的金屬之間的撞擊演變成了金屬與橡膠（或聚氨酯）的撞擊，降低了聲音，但是其還是以平面撞擊平面。接觸面積越大，聲音就越大，同時(shí)還取決于緩沖墊的硬度，橡膠件（或聚氨酯）的硬度越高，聲音也就越大。

   開環(huán)“O”形圈，與氣缸活塞的撞擊過程，是由線接觸開始，隨著“O”形圈的被壓縮而逐漸過渡到面接觸，緩沖和減噪效果相對(duì)較為理想。

   綜上所述，筆者認(rèn)為開環(huán)“O”形圈加“U”形溝槽的結(jié)構(gòu)形式對(duì)未設(shè)置緩沖墊裝置緊湊型氣缸的改進(jìn)設(shè)計(jì)而言是一種比較簡易和有效的方法。