薄形氣缸緩沖改進分析?

  緊湊型薄形氣缸的原先設計，一般沒有設置緩沖裝置或墊緩沖結構，氣缸行程末端會產生金屬與金屬撞擊的聲音，特別是運行速度較快時，此撞擊聲音則更重，對設備的噪音控制和振動沖擊控制有些不利，隨著主機單位客戶要求的提高，對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，如果重新設計新結構，就意味著零件的報廢，對企業(yè)的經濟損失相對較大。為了兼顧產品性能和成本控制，我們采用一種比較簡易的改進方案，在原有端蓋的基礎上增設一條“U”形溝槽，同時配置適合規(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，進而來消除氣缸行程末端的撞擊聲。

  但是在實際試驗過程中，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受“O”形圈的脫落而經常失效，而且運行時的啟動壓力和啟動速度等關鍵性能指標較原來氣缸會有所降低。經我們建模分析，“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，當氣缸的活塞平面與“O”形圈接觸后會形成了一個密閉的容腔，這個容腔內留存的少量氣體無法排出，就形成一定的背壓力（F2），也同時會起到一定的緩沖效果。由于這個密閉容腔的產生，將活塞平面分成了內外兩個平面，使氣缸的啟動面積減少，影響了其啟動性能，同時還使氣缸產生了其他新的缺陷和隱患，具體如下：

  1．密封容腔內的氣體受活塞的壓縮壓力升高形成一定的背壓力，導致氣缸的輸出力F在行程的末端會減小（F=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就會越大，對其輸出力F的影響也就越大。

  2．氣缸在啟動的瞬間，由于一端的氣壓迅速減小，由于背壓力F2的作用，氣缸會產生躥動現(xiàn)象；

  3．氣缸行程到位時，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，氣缸還會產生一定的抖動現(xiàn)象。

  4．受背壓力的作用，O形圈的內圈會受到一定的擠壓力。氣缸啟動時，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，同時會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。??

  這些問題的根結都在于這個密閉容腔產生，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。而為簡單和經濟的方法是將“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排氣缺口。這樣，就不會形成密閉容腔，也就不會產生背壓，進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構形式，設計不同規(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。?

  ?經筆者對比實驗，此結構墊片緩沖的減噪效果不如開環(huán)“O”形圈結構的效果來得理想，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較為理想。

   綜上所述，筆者認為開環(huán)“O”形圈加“U”形溝槽的結構形式對未設置緩沖墊裝置緊湊型氣缸的改進設計而言是一種比較簡易和有效的方法。