压缩式垃圾车专用推板油缸涨缸的机理分析及解决方法

随 着 我 国 城 市 化 进 程 的 不 断 加 快 ，环 卫 车 辆 的 需 求 也 日渐 加 大 ，压 缩 式 垃 圾 车 就 是 最 常 见 的 环 卫 车 辆 之 ～ .压 缩 式 垃 圾 车 部 件 推 板 油 缸 是 压 缩 式 垃 圾 车 的 重 要 执 行 元 件 ，主 要 用 来 压 缩 垃 圾 以 及 推 卸 垃 圾 .推 板 油 缸 是 - 种 结 构 比 较 特 殊 而 复 杂 的 多 级 伸 缩 式 液 压 油 缸 ，在 使 用 过 程 中 常 常 会 因涨 缸 现 象 而 导 致 报 废 .我 们 和 烟 台 未 来 自动 装 备 责 任有 限 公 司 的专 家 经 过 反 复地 实 验 及 研 究 ，分 析 出 了 推 板 油 缸 涨 缸 的 机 理 ，并 提 供 了 可 靠的 解 决 方 案 。

1 推板油缸的结构及工作原理1.1 推 板 油 缸 的结 构图1 推板油缸结构示意图 (以三级为例 )Fg.1 Schematie diagram of the push plale oil eylinde，ri.外缸筒 2.组合件 l 3.组合件 I 4.组合件Il 5.前盖 I6.前盖l 7.前盖11 8.密封件 l 9.密封件 I 10.密封件Il1.TheOll[t"cylinder 2.ComlxmentI 3.Component II 4 Component II/5.Thefronteoverf6.Thefront coverl 7 Thefr.nteover11I 8 Seal eoinponentsI 9.Seal eoIIiIoletltsII 10.Seal eoll1)Ol'elt$111[收稿日期]2013-O1-23[作者简介]陈广娟(1965-)，女，山东海阳人，烟台职业学院副教授，机械工程硕士，主要从事机械设计研究· 85·枣庄学院学报 2013年第2期推 板 油 缸 的结 构 示 意 图 (以三 级 为例 )如 图 1所 示 ，它 主要 有 外 缸 筒 、组 合 件 I、组 合件 Ⅱ、组 合 件 IlI、前 盖 I、前 盖 1I、前 盖 Ⅲ 、密封 件 I、密 封 件 1I、密 封 件 HI组 成 。

1.2 推 板 油 缸 的 工 作 原 理 正 常 情 况 下 ，推 板 油 缸 的 工 作 分 为 两部 分 ：外 伸 过 程 和 压 缩 过 程 .具 体 过 程 分 析 如下 ：1.2.1 外 伸 过 程 压 力 油 从 外 伸 油 口 K1进 人 ，经 N腔 到 H 腔 ，推 动组 合 件 I、组 合 件 Ⅱ及 组 合 件 HI同步 向 右 运 动 ，D 腔 的 回 油 经 过 油 孔 A、E 腔 、过 油 孔 B、F腔 、过 油 孔 c 到 G 腔 ，通 过 回 缩 油口 K2回液 压 站 ；组 合 件 I触 碰 到 前 盖 I后 停 止 运 动 ，组 合 件 Ⅱ及 组 合 件 HI继 续 同步 向右运 动 ，E 腔 的 回 油 经 过 油 孑L B、F腔 、过 油 孔 C、G 腔 、回 缩 油 口 I(2 回 液 压 站 ；组 合 件 Ⅱ触 碰 到前 盖 Ⅱ后 停 止 运 动 ，组 合 件 nl继 续 向右 运 动 ，F腔 的 回油 经 过 油 孔 C、G腔 、回缩 油 口K2回液 压 站 .组 合 件 HI触 碰 到 前 盖 HI后 停 止 运 动 ，此 时 推 板 油 缸 全 部 伸 出 ，达 到 最 大 行程 。

1.2.2 回 缩 过 程 压 力 油从 回缩 油 口 K2进 入 ，经 G腔 、过 油 孔 c到 F腔 ，推 动 组 合 件 Ⅲ向 左 运 动 ；组合 件 HI触 碰 到组 合 件 1I后 ，压 力 油 经 过 油 口 B到 E腔 ，推 动 组 合 件 1I(与 组 合 46 HI 同步 )向左 运 动 ；组 合 件 Ⅱ触 碰 到组 合 件 I后 ，压 力 经 过 油 口 A 到 D腔 ，推 动组 合 件 I(与组 合46 Ⅱ及 组 合 46 HI 同步 )向左 运 动 ；组 合 件 I触 碰 到 后 盖 (外 缸 筒 )后 ，推 板 油 缸 全 部 缩 回 。

在 整个 回缩 过程 中 ，H腔 的 回油 经 N腔 、外 伸 油 口 K1回液 压 站 。

2 涨缸机理分析以往 的推 板 油 缸 在 使 用 过 程 中时 常产 生 涨 缸 现 象 (即 某 -层 缸 筒 外 径 变 大 )而 导 致 报 废 ，其 原 因 是 外 伸 过 程 中 出 现 乱 级 ，即组 合 件 I还 未 达 到 终 点 时 组 合 件 Ⅱ就 开 始 与之 相 对 运 动 (或 组合 46 II还 未达 到 终 点 时组 合 件 Ⅲ就 开始 与 之 相 对 运 动 )，这样 就会 出 现如 图 2所 示 的 瞬 间 状 态 ：密 封 圈 Ⅱ封 住 过 油 孔 A(或 密 封 圈 I封 住 过 油 孔 B)，D 腔 内 的液 压 油 不 能 排 出 ，而 H 腔 压 力 油 (20 ～25MPa)的 作 用 面 积 为 最 大 - 级 活 塞 的 左 侧 全 面 积 ，其 与 D 腔 环 形 横 截 面 面 积 之 比 <5：1，所 以 D 腔 的 油 压 瞬 间 升 至 100MPa以 上 ，超 过 了 外 缸 筒 材 料 的 屈 服 极 限 ，致 使 外 缸 筒 向 外 产 生 永 久 变 形 J，便 影 响 了 使 用 甚 至 报 废 .图2所 示 为 推 板 油 缸 涨 缸 状 态 示 意 图 。

· 86·图2 推板油缸涨缸状态示意图Fig.2 She，nati diagram of the push plate oil cyclinder arid lY'se1.外缸筒 2.组合件I 3.组合件Il 4.组合件Iit 8.密封件I 9.密封件I1.3"he ollt，r cyclinder 2.eomolenl：I 3.：I)m m nl 1I 4.( flll)OllellIII 8.seal cornI l舢ls I 9.seat f·IIm mentH II陈广娟。周梦瑜 压缩式垃圾车专用推板油缸涨缸的机理分析及解决方法3 解决涨缸问题的措施既 然 涨 缸 是 因 推 板 油 缸 外 伸 时 乱 级 导 致 某 - 级 前 腔 瞬 间 封 闭 而 压 力 骤 然 巨 升 引 起 的 .那 么 首 先 得 解 决 乱 级 ，然 后 再 解 决 压 力 升 高 .如 图 3所 示 ，在 油 缸 的各 级 活 塞 增 加了起 动 面积 控 制 结 构 ，各 级 活 塞 杆 (缸 筒 )增 加 了泄 压 孑L.最 大 - 级 活塞 的右 端 面 、第 二 级活 塞 的 左 右 端 面 及 最 小 - 级 活 塞 的 左 端 面 均 具 有 较 低 的 粗 糙 度 ，而 且 相 互 间 的 平 行 度 很 高 (通过 分 别 保 证 与 各 自中心 线 的 垂 直 度 来 实现 )，它 们 相 互 贴 合 后 ，结 合 面不 会 过 油 .最 大 - 级 的 起 动 面 积 为 PT与 Ps面 积 之 差 ，第 二 级 的 起 动 面 积 为 Q1腔 的 环 形 横 截 面 面 积 (压 力 油 经起 动 孔 1进 入 Q1腔 )，最 小 - 级 的起 动 面 积 仅 为 ps的 面 积 .三 级 所 受 的外 伸作 用 力 (油 压 作 用 力 与静 摩 擦 阻 力 之 差 ，最 小- 级 还 要 减 去 负载 力 )之 比大 于 9：3：1(在大 多数 情 况 下 如 此 ，也 有 例 Jq-情 况 ，见 下 文 ).最 大 - 级 起 动后 ，三 级 同步 向 右 运 动 ；最 大 - 级 到 达 终 点 后 ，第 二 级 和 最 小 - 级 继 续 同 步 向右 运 动 .此 时 虽 然 最 小 - 级 的受 压 面 积 增 加 了 Q2腔 的 环形 横 截 面 面 积 (压 力 油 经 起 动 孔 2进 入 Q2腔 )，但 第 二 级 的 受 压 面 积 更 是 增 加 了 pz与 Ps面 积 之 差 ；第 二 级 到 达 终 点 后 ，最 小 - 级 继 续 向右 运 动 直 至 达 到 多级 缸 的最 大 行 程 .这样 就 避 免 了乱 级 ，也 就 基 本 避 免 了涨 缸 现 象 。

圈3 带防涨结构的推板油缸示意图Fig.3 Schematic diagram of the push plat ，ill cysinder with aniixpallsioia sttlI：tlli-e1.外缸筒 2.组合件 I 3.组合件 I 4.组合件 [I 5.前燕 I6.蔚蓝 玎 7.前盏II 8.密封件 J 9.密封件H 10.密封件 I1.The otltelcyelinder 2.Component 1 3.，20mpon(Ilt II 4.：ImrHirle]lt llI 5.Thefronttove，r I6.Thefh'nI 1vel"I 7. Phf；frontt，f rUl 8.SealtOlllif)lle，n$l 9.Seal( fIm HinellSII lO Seal州 mI l In8I玎当 然 也 有 例 #l-情 况 ：当 组 合 件 I的 活 塞 密 封 圈 沟 槽 底 径 和 活 塞 杆 外 径 处 于 上 差 ，同时 外 缸 筒 的 内 径 和 前 盖 I活 塞 杆 密 封 圈 沟 槽 底 径 处 于 下 差 ，特 别 是 当 外 缸 筒 内 孔 的 形 位 公 差 (圆度 、圆柱 度 、直 线度 、右 端 内螺 纹 的 同轴 度 )处 于上 限 ，组 合 件 I所 受 静 摩 擦 阻 力达 到最 大 值 ，它 的起 动 力 就 有 可 能 小 于 第 二 级 (同理 第二 级 的起 动 力 也 有 可 能 小 于 第 三级 )，这 时 还会 出现 泄 压 防涨 的状 态 Is]，但 因 为 泄 压孔 a(泄 压 孔 b)的存 在 ，D腔 (E腔 )内不 会 生 成 高 压 ，最 终 与 H 腔 同压 ，形 成 差 动 状 态 ，同样 能 正 常 地 完 成 最 大 工 作 行 程 ，不 会 涨 缸 ，如 图 4所 示 。

· 87 ·枣庄学院学报 2013年第 2期图4 泄压防1；il原理示意图Fig.4 Principle Schematie diagram tf presm.mrelief antic swdling1.外缸筒 2.组合件I 3.组合件Ⅱ 4。组合件Il 8.密封件I 9.密封件ⅡI.The(tiler eyclinder 2.)盯lI inert[1 3.eompotetlII 4.eomlmnent Ill 8.seal㈨m )llel[，I 1 9.seal eortlllone nlslI4 实际使用效果按 上 述 方 案 改 进 后 的推 板 油 缸 经 众 多 用 户 长 期 使 用 ，再 也 没 有 发 生 过 涨 缸 现 象 ，得到 了各 压 缩 式 垃 圾 整 车 制 造 商 及 各 地 终 端 用 户 (环 卫 工人 )的-致 好 评 。