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CKD超級無活塞桿型無桿氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動(dòng)能,而活塞的部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成有桿腔的壓力能,結(jié)果造成有桿腔壓力比蓄氣-無桿腔壓力還高,即形成“氣墊",使活塞產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng),結(jié)果又會(huì)使蓄氣-無桿腔壓力增加
CKD無桿氣缸腔內(nèi)壓力能轉(zhuǎn)化成活塞動(dòng)能,而活塞的部分動(dòng)能又轉(zhuǎn)化成有桿腔的壓力能,結(jié)果造成有桿腔壓力比蓄氣-無桿腔壓力還高,即形成“氣墊”,使活塞產(chǎn)生反向運(yùn)動(dòng),結(jié)果又會(huì)使蓄氣-無桿腔壓力增加,且又大于有桿腔壓力。如此便出現(xiàn)活塞在缸體內(nèi)來回往復(fù)運(yùn)動(dòng)—即彈跳。直至活塞兩側(cè)壓力差克服不了活塞阻力不能再發(fā)生彈跳為止。待有桿腔氣體由A排空后,活塞便下行至終點(diǎn)。
第五階段:耗能段。活塞下行至終點(diǎn)后,如換向閥不及時(shí)復(fù)位,則蓄氣-無桿腔內(nèi)會(huì)繼續(xù)充氣直至達(dá)到氣源壓力。再復(fù)位時(shí),充入的這部分氣體又需全部排掉。可見這種充氣不能作用有功,故稱之為耗能段。實(shí)際使用時(shí)應(yīng)避免此段(令換向閥及時(shí)換向返回復(fù)位段)。
對內(nèi)徑D=90mm的氣缸,在氣源壓力0.65MPa下進(jìn)行實(shí)驗(yàn),所得沖擊氣缸特性曲線見圖42.2-12。上述分析基本與特性曲線相符。
擊段的分析可以看出,很大的運(yùn)動(dòng)加速使活塞產(chǎn)生很大的運(yùn)動(dòng)速度,但由于必須克服有桿腔不斷增加的背壓力及摩擦力,則活塞速度又要減慢,因此,在某個(gè)沖程處,運(yùn)動(dòng)速度必達(dá)zui大值,此時(shí)的沖擊能也達(dá)zui大值。各種沖擊作業(yè)應(yīng)在這個(gè)沖程附近進(jìn)行。
CKD超級無活塞桿型無桿氣缸內(nèi)表面在高溫下正常工作,必須對氣缸和氣缸蓋進(jìn)行適當(dāng)?shù)乩鋮s。冷卻方法有兩種,一種是水冷,另一種是風(fēng)冷。水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸周圍和氣缸蓋中都加工有冷卻水套,并且氣缸體和氣缸蓋冷卻水套相通,冷卻水在水套內(nèi)不斷循環(huán),帶走部分熱量,對氣缸和氣缸蓋起冷卻作用。
CKD無桿氣缸排成兩列,左右兩列氣缸中心線的夾角γ<180°,稱為V型發(fā)動(dòng)機(jī),V型發(fā)動(dòng)機(jī)與直列發(fā)動(dòng)機(jī)相比,縮短了機(jī)體長度和高度,增加了氣缸體的剛度,減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量,但加大了發(fā)動(dòng)機(jī)的寬度,且形狀較復(fù)雜,加工困難,一般用于8缸以上的發(fā)動(dòng)機(jī),6缸發(fā)動(dòng)機(jī)也有采用這種形式的氣缸體。
CKD超級無活塞桿型無桿氣缸直接鏜在氣缸體上叫做整體式氣缸,整體式氣缸強(qiáng)度和剛度都好,能承受較大的載荷,這種氣缸對材料要求高,成本高。如果將氣缸制造成單獨(dú)的圓筒形零件(即氣缸套),然后再裝到氣缸體內(nèi)。這樣,氣缸套采用耐磨的優(yōu)質(zhì)材料制成,氣缸體可用價(jià)格較低的一般材料制造,從而降低了制造成本。同時(shí),氣缸套可以從氣缸體中取出,因而便于修理和更換,并可大大延長氣缸體的使用壽命。氣缸套有干式氣缸套和濕式氣缸套兩種干式氣缸套的特點(diǎn)是氣缸套裝入氣缸體后,其外壁不直接與冷卻水接觸,而和氣缸體的壁面直接接觸,壁厚較薄,一般為1~3mm。
CKD超級無活塞桿型無桿氣缸腔內(nèi)壓力p30可認(rèn)為已達(dá)氣源壓力ps,同時(shí),容積很小的無桿腔(包括環(huán)形空間C)通過排氣孔3與大氣相通,故無桿腔壓力p10等于大氣壓力pa。由于pa/ps大于臨界壓力比0.528,所以活塞開始移動(dòng)后,在zui小流通截面處(噴氣口與活塞之間的環(huán)形面)為聲速流動(dòng),使無桿腔壓力急劇增加,直至與蓄氣缸腔內(nèi)壓力平衡。該平衡壓力略低于氣源壓力。以上可以稱為沖擊段的第I區(qū)段。第I區(qū)段的作用時(shí)間極短(只有幾毫秒)。在第I區(qū)段,有桿腔壓力變化很小,故第I區(qū)段末,無桿腔壓力p1(作用在活塞全面積上)比有桿腔壓力p2(作用在活塞桿側(cè)的環(huán)狀面積上)大得多,活塞在這樣大的壓差力作用下,獲得很高的運(yùn)動(dòng)加速度,使活塞高速運(yùn)動(dòng),即進(jìn)行沖擊。在此過程B口仍在進(jìn)氣,蓄氣缸腔至無桿腔已連通且壓力相等,可認(rèn)為蓄氣-無桿腔內(nèi)為略帶充氣的絕熱膨脹過程。同時(shí)有桿腔排氣孔A通流面積有限,活塞高速?zèng)_擊勢必造成有桿腔內(nèi)氣體迅速壓縮(排氣不暢),有桿腔壓力會(huì)迅速升高(可能高于氣源壓力)這必將引起活塞減速,直至下降到速度為0。以上可稱為沖擊段的第Ⅱ區(qū)段。可認(rèn)為第Ⅱ區(qū)段的有桿腔內(nèi)為邊排氣的絕熱壓縮過程。整個(gè)沖擊段時(shí)間很短,約幾十毫秒。
CKD超級無活塞桿型無桿氣缸體有足夠的使用壽命。氣缸體上部是并列的氣缸筒,目前多鑲有氣缸套。氣缸體的下部是曲軸箱,用來安裝曲軸,其外部還可安裝發(fā)電機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)支架等各種附件。氣缸體大多用鑄鐵或鋁合金鑄造而成,鋁合金缸體成本較高,但重量輕、冷卻性能好,得到越來越廣泛的應(yīng)用。機(jī)體是構(gòu)成發(fā)動(dòng)機(jī)的骨架,是發(fā)動(dòng)機(jī)各機(jī)構(gòu)和各系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ),其內(nèi)、外安裝著發(fā)動(dòng)機(jī)的所有主要零件和附件,承受各種載荷。因此,機(jī)體必須要有足夠的強(qiáng)度和剛度。機(jī)體組主要由氣缸體、曲軸箱、氣缸蓋和氣缸墊等零件組成。
沖擊氣缸在實(shí)際工作時(shí),錘頭模具撞擊工件作完功,一般就借助行程開關(guān)發(fā)出信號使換向閥復(fù)位換向,缸即從沖擊段直接轉(zhuǎn)為復(fù)位段。這種狀態(tài)可認(rèn)為不存在彈跳段和耗能段。
CKD超級無活塞桿型無桿氣缸由上述普通型沖擊氣缸原理可見,其一部分能量(有時(shí)是較大部分能量)被消耗于克服背壓(即p2)做功,因而沖擊能沒有充分利用。假如沖擊一開始,就讓有桿腔氣體全排空,即使有桿腔壓力降至大氣壓力,則沖擊過程中,可節(jié)省大量的能量,而使沖擊氣缸發(fā)揮更大的作用,輸出更大的沖擊能。這種在沖擊過程中,有桿腔壓力接近于大氣壓力的沖擊氣缸,稱為快排型沖擊氣缸。其結(jié)構(gòu)見圖42.2-13a。
CKD KV2-TA CKD CYLINDER
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