薄形气缸缓冲改进分析?

  紧凑型薄形气缸的原先设计，一般没有设置缓冲装置或垫缓冲结构，气缸行程末端会产生金属与金属撞击的声音，特别是运行速度较快时，此撞击声音则更重，对设备的噪音控制和振动冲击控制有些不利，随着主机单位客户要求的提高，对薄型缸的缓冲提出新的需求。

  由于一般企业都有半成品库存，如果重新设计新结构，就意味着零件的报废，对企业的经济损失相对较大。为了兼顾产品性能和成本控制，我们采用一种比较简易的改进方案，在原有端盖的基础上增设一条“U”形沟槽，同时配置适合规格尺寸的“O”形圈，此“O”形圈略高于端盖的平面，想通过“O”形圈的压缩量起到缓冲垫的作用，进而来消除气缸行程末端的撞击声。

  但是在实际试验过程中，效果并不理想。我们发现这种简易方法不但缓冲作用会受“O”形圈的脱落而经常失效，而且运行时的启动压力和启动速度等关键性能指标较原来气缸会有所降低。经我们建模分析，“U”沟槽配置“O”形圈的缓冲装置，其真正起到缓冲作用的不仅仅只是“O”形圈高出端盖平面部分的压缩量，当气缸的活塞平面与“O”形圈接触后会形成了一个密闭的容腔，这个容腔内留存的少量气体无法排出，就形成一定的背压力（F2），也同时会起到一定的缓冲效果。由于这个密闭容腔的产生，将活塞平面分成了内外两个平面，使气缸的启动面积减少，影响了其启动性能，同时还使气缸产生了其他新的缺陷和隐患，具体如下：

  1．密封容腔内的气体受活塞的压缩压力升高形成一定的背压力，导致气缸的输出力F在行程的末端会减小（F=F1-F2），同一规格尺寸的气缸如果所配的缓冲O形圈外径尺寸越大，那么形成背压力F2就会越大，对其输出力F的影响也就越大。

  2．气缸在启动的瞬间，由于一端的气压迅速减小，由于背压力F2的作用，气缸会产生蹿动现象；

  3．气缸行程到位时，如果受到的外力作用F3和背压力F2的综合作用力与其输出力F接近时，气缸还会产生一定的抖动现象。

  4．受背压力的作用，O形圈的内圈会受到一定的挤压力。气缸启动时，活塞离开接触面的瞬间，在挤压力的作用下，O形圈就存在外翻可能性。一旦其外翻脱落，不但缓冲失效，同时会卡在端盖和活塞的中间，影响气缸的行程尺寸，加速气缸的失效。??

  这些问题的根结都在于这个密闭容腔产生，只要削除了密闭性，一切问题就迎刃而解。削除的方法有很多，可以在活塞的平面铣一条径向的透气槽，也可以在端盖的平面铣一条深于“U”形沟槽的透气槽。而为简单和经济的方法是将“O”形圈剪断，并使剪断后的开环“O”形圈展开后的长度短于气缸端盖上的“U”形沟槽的周长长度，装配后就可以留出了一个排气缺口。这样，就不会形成密闭容腔，也就不会产生背压，进而解决上述的几大问题和失效隐患。

?  新近发现，部分气缸模仿原来K，Q系列老式电磁阀上两端的缓冲垫结构形式，设计不同规格尺寸的垫片安装于薄型气缸的端盖或活塞上，来起到垫缓冲的作用。?

  ?经笔者对比实验，此结构垫片缓冲的减噪效果不如开环“O”形圈结构的效果来得理想，虽然由原来的金属之间的撞击演变成了金属与橡胶（或聚氨酯）的撞击，降低了声音，但是其还是以平面撞击平面。接触面积越大，声音就越大，同时还取决于缓冲垫的硬度，橡胶件（或聚氨酯）的硬度越高，声音也就越大。

   开环“O”形圈，与气缸活塞的撞击过程，是由线接触开始，随着“O”形圈的被压缩而逐渐过渡到面接触，缓冲和减噪效果相对较为理想。

   综上所述，笔者认为开环“O”形圈加“U”形沟槽的结构形式对未设置缓冲垫装置紧凑型气缸的改进设计而言是一种比较简易和有效的方法。