液壓與氣動(dòng)傳動(dòng)9-2液壓缸

1、3.1 液壓缸的分類及基本計(jì)算液壓缸的分類及基本計(jì)算3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸的結(jié)構(gòu)3.3 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算3.4 液壓缸的安裝與維護(hù)液壓缸的安裝與維護(hù)3.23.2 液壓缸液壓缸液壓缸是液壓缸是執(zhí)行元件，壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)，輸出力或扭矩。 當(dāng)液壓缸的回油壓力為零且不計(jì)損失時(shí)， 輸出速度v等于輸入油量q除以排量A， 輸出推力F等于輸入壓力p乘以排量A，即 輸入液壓功率輸入液壓功率p q等于輸出機(jī)械功率等于輸出機(jī)械功率Fv 。3.2.1 液壓缸的分類及基本計(jì)算液壓缸的分類及基本計(jì)算 其作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種。單作用式液壓缸單作用式液壓缸液壓油只

2、能使油缸實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)動(dòng)，即壓 力油只是通向液壓缸的一腔，而反方向運(yùn)動(dòng)則必須依靠外力來(lái)實(shí)現(xiàn)，如復(fù)位彈簧力、自重或其它外部作用；雙作用式液壓缸雙作用式液壓缸在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)都由液壓油壓力推動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)，可實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)。液壓缸有多種結(jié)構(gòu)，但根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞式活塞式、柱塞式柱塞式和擺動(dòng)式擺動(dòng)式三類基本形式，除此以外，還有在基本形式上發(fā)展起來(lái)的各種特殊用途的組合液壓缸?；钊讍螚U雙桿柱塞缸伸縮缸分類單作用雙作用按作用方式按結(jié)構(gòu)直線運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)缸（擺動(dòng)馬達(dá)）齒輪缸油缸的分類1、單作用活塞式油缸單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠自重、彈簧或其它外力。2、單作用柱塞式油缸柱塞較粗，受力較好，穩(wěn)定性好，單向進(jìn)油驅(qū)

3、動(dòng)，回程靠外力。3、單作用伸縮式油缸液壓油進(jìn)入后，將活塞從大到小將活塞從大到小逐節(jié)推出，然后靠自重從小到大逐節(jié)推出，然后靠自重從小到大逐節(jié)縮回逐節(jié)縮回，這種油缸的特點(diǎn)是缸筒短，伸出長(zhǎng)。缸筒不受安裝位置所限。 4、雙作用單活塞桿油缸雙向液壓驅(qū)動(dòng)，往復(fù)速度、力不等。5、差動(dòng)油缸差動(dòng)油缸主要是靠油路的連接方式構(gòu)成差動(dòng)?？杉哟蠡钊麠U的伸出速度，推力相應(yīng)減小。6、雙桿雙作用油缸可實(shí)現(xiàn)等速往復(fù)運(yùn)動(dòng)。7、雙作用伸縮式油缸它是自卸汽車所用的雙作用伸縮油缸，由一節(jié)活塞缸和一節(jié)柱塞缸組成。 8、串聯(lián)油缸 小直徑的油缸獲得大的作用面積，提高牽引力。9、增壓油缸從低壓系統(tǒng)可獲得高壓系統(tǒng)的能力。10、齒條油缸缸固定缸固

4、定 3.2.1.1 活塞式液壓缸活塞式液壓缸 活塞式液壓缸可分為雙桿式雙桿式和單桿式單桿式兩種結(jié)構(gòu)形式，其安裝方式有缸筒固定缸筒固定和活塞桿固定活塞桿固定兩種形式。 油缸的基本參數(shù)是指油缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的速度速度v和牽引力牽引力F。 3.2.1.1.1 3.2.1.1.1 雙桿活塞式液壓缸雙桿活塞式液壓缸圖3.1所示為雙桿活塞式液壓缸的工作原理圖，活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。當(dāng)兩活塞桿直徑相同，供油壓力和流量不變時(shí)，活塞式液壓缸在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都相等，即)(422dDqAqvVV缸固定缸固定mmppdDAppF)(4)(212221式中 v液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度(ms)； F液壓缸的推力(N)；

5、v液壓缸的容積效率； m液壓缸的機(jī)械效率； q液壓缸的流量(m3s)； A液壓缸的有效工作面積(m2)，也可看成 單位位移排量(m3m)； p1進(jìn)油壓力(Pa)； p2回油壓力(Pa)； D活塞直徑，即缸筒直徑(m)； d活塞桿直徑(m)。這種液壓缸常用于要求往返運(yùn)動(dòng)速度相同的場(chǎng)合。這這種液壓缸在傳動(dòng)時(shí)活塞桿只承受拉力，多數(shù)用于機(jī)床。種液壓缸在傳動(dòng)時(shí)活塞桿只承受拉力，多數(shù)用于機(jī)床。 缸固定缸固定 圖3.1(b)為活塞桿固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓缸的左腔進(jìn)油時(shí)，推動(dòng)缸體向左移動(dòng)，右腔回油；反之，當(dāng)液壓缸的右腔進(jìn)油時(shí)，缸體則向右運(yùn)動(dòng)。 b）桿固定）桿固定a)缸固定缸固定圖3.1(a)為缸體固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)液

6、壓缸的左腔進(jìn)油，推動(dòng)活塞向右移動(dòng)，右腔活塞桿向外伸出，左腔活塞桿向內(nèi)縮進(jìn)，液壓缸右腔油液回油箱；反之，活塞反向運(yùn)動(dòng)。這類液壓缸常用于中小型設(shè)備中。 3.2.1.2 單桿活塞式液壓缸單桿活塞式液壓缸 圖3.2所示為雙作用單活塞桿液壓缸，活塞桿只從液壓缸的一端伸出，液壓缸的活塞在兩腔有效作用面積不相等，當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓力和流量都不變時(shí)，活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都不相等，即運(yùn)動(dòng)具有不對(duì)稱性。如圖3.2(a)所示，當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞的運(yùn)動(dòng)速度v1和推力F1分別為VVDqAqv2114mmpdDpDpApAF)(4)(2221222111 如圖3.2(b)所示，當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí)，活塞

7、的運(yùn)動(dòng)速度v2和推力F2分別為VVdDqAqv)(42222mmpDpdDpApAF)(4)(2212221122比較上述各式，可以看出v2v1, F1F2;液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度比為上式表明，活塞桿直徑愈小，速度比愈接近1，液壓缸在兩個(gè)方向上的速度差值就愈小。)(22212dDDvv 如圖3.3所示，當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油時(shí)，由于無(wú)桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右運(yùn)動(dòng)，活塞桿向外伸出；與此同時(shí)，又將有桿腔的油液擠出，使其流進(jìn)無(wú)桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動(dòng)連接差動(dòng)連接。在差動(dòng)連接時(shí)

8、，有桿腔排出流量進(jìn)入無(wú)桿腔，根據(jù)流量連續(xù)性方程可導(dǎo)出液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度v3為VVdqAAqv22134 在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下，差動(dòng)連接液壓缸的推力F3為 mmpdpAAF1212134)(由上兩式可知，差動(dòng)連接時(shí)，液壓缸的有效作用面積是活塞桿的橫截面積，與非差動(dòng)連接無(wú)桿腔進(jìn)油工況相比，在輸入油壓力和流量不變的條件下，活塞桿伸出速度較大，而推力較小。實(shí)際應(yīng)用中，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)常通過(guò)控制閥來(lái)改變單活塞桿液壓缸的油路連接，使它有不同的工作方式，從而獲得快進(jìn)快進(jìn)+工工進(jìn)進(jìn)+快退快退的工作循環(huán)。差動(dòng)連接是差動(dòng)連接是在不增加液壓泵容量和功率的條在不增加液壓泵容量和功率的條件下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的有效

9、辦法件下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的有效辦法。 例題3.1 已知單活塞桿液壓缸的缸筒內(nèi)徑 D=100mm，活塞桿直徑 d=70mm，進(jìn)入液壓缸的流量 q=25Lmin，壓力 p1=2MPa，p2=0液壓缸的容積效率和機(jī)械效率分別為0.98、0.97，試求在圖3.2和圖3.3所示的三種工況下，液壓缸可推動(dòng)的最大負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度各是多少?并給出運(yùn)動(dòng)方向。)(1523797. 001021 . 04)(462222121NpdDpDFm)/(052. 098. 0601 . 010254423211smDqAqvVV)/(102. 098. 060)07. 01 . 0(10254)(42232222smdDqA

10、qvVV)(777197. 00102)07. 01 . 0(4)(4)(6222212221122NpDpdDpApAFmm)/(106. 098. 007. 01025442323smdqvV)(746697. 010207. 04462123NpdFm)/(102. 02smv )(77712NF )(152371NF )/(052. 01smv 3.2.1.2 柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸 前面所討論的活塞式液壓缸的應(yīng)用非常廣泛，但這種液壓缸由于缸孔加工精度要求很高，當(dāng)行程較長(zhǎng)時(shí)，加工難度大，使得制造成本增加。在生產(chǎn)實(shí)際中，某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制，柱塞式液壓缸正是滿足了這種使

11、用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。 如圖3.4(a)所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。 單一的柱塞缸只能制成單作用缸，如果要獲得雙向運(yùn)動(dòng)，可采用圖3.4(b)所示的復(fù)合式柱塞缸結(jié)構(gòu)，即將兩柱塞液壓缸成對(duì)使用，每個(gè)柱塞缸控制一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)參數(shù)。柱塞缸的柱塞端面是受壓面，其面積大小決定了柱塞缸的輸出速度和推力。為保證柱塞缸有足夠的推力和穩(wěn)定性，一般柱塞較粗，重量較大，水平安裝時(shí)易產(chǎn)生單邊磨損，故柱塞缸適宜于垂直安裝使用。為減輕柱塞的重量，有時(shí)制成空心柱塞。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，常用于工作行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合，如大型拉床

12、，礦用液壓支架等。 （）它是一種單作用式液壓缸，靠（）它是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；（）柱塞只靠缸套支承而不與缸套（）柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故適于做接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長(zhǎng)行程液壓缸；長(zhǎng)行程液壓缸；（）工作時(shí)柱塞總受壓，因而它必須（）工作時(shí)柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；有足夠的剛度；（）柱塞重量往往較大，水平放置時(shí)（）柱塞重量往往較大，水平放置時(shí)容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損，故其垂

13、直使用更有利。單邊磨損，故其垂直使用更有利。柱塞式液壓缸特點(diǎn)：柱塞式液壓缸特點(diǎn)： 擺動(dòng)式液壓缸輸出轉(zhuǎn)矩，并實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)，有時(shí)也稱為擺動(dòng)馬達(dá)，在結(jié)構(gòu)上有單葉片單葉片和雙葉片雙葉片兩種形式，如圖3.5所示。單葉片式擺動(dòng)液壓缸由定子塊1、缸體2、擺動(dòng)軸3、葉片4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。定子塊固定在缸體上，葉片和擺動(dòng)軸固連在一起。當(dāng)兩油口相繼通以壓力油時(shí)，葉片即帶動(dòng)擺動(dòng)軸作往復(fù)擺動(dòng)。 3.2.1.3 擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸 根據(jù)能量守恒原理，結(jié)合式(3.10)得輸出角速度為當(dāng)考慮到機(jī)械效率時(shí)，單葉片缸的擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩為mmppdDbpVT)(822122（)82222dDbqVqnvv

14、（式中 D缸體內(nèi)孔直徑(m)； d擺動(dòng)軸直徑(m)； b葉片寬度(m)。V每轉(zhuǎn)排量，p1qp2)422dDbV（ 單葉片擺動(dòng)液壓缸的擺角一般不超過(guò)280，雙葉片擺動(dòng)液壓缸的擺角一般不超過(guò)150。 當(dāng)輸入壓力和流量不變時(shí)，雙葉片擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩是相同參數(shù)單葉片擺動(dòng)缸的兩倍，而擺動(dòng)角速度則是單葉片的一半，擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動(dòng)、轉(zhuǎn)位或間歇運(yùn)動(dòng)的地方。例3.2 如圖3.5所示單葉片擺動(dòng)液壓缸，供油壓力p110 MPa，流量q=25Lmin，回油壓力p2=0.5 MPa，D=100 mm，d40 mm，若輸出軸的角速度為7 rads，擺動(dòng)液壓缸

15、的容積效率和機(jī)械效率分別為0.96和0.98，求擺動(dòng)油缸的葉片寬度和輸出扭矩是多少?解 )(52898. 010)5 . 010)(04. 01 . 0(8054. 0)(86222122mNppdDbTm（)(054. 060)04. 01 . 0(796. 010258)822322mdDqbv（)822dDbqv（p1qp23.2.1.4 組合式液壓缸組合式液壓缸 上述為液壓缸的三種基本形式，為了滿足特定的需要，還可以在這三種基本液壓缸的基礎(chǔ)上構(gòu)成各種組合式液壓缸。3.2.1.4.1 增壓缸增壓缸增壓缸也稱增壓器，它能將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河凸┮簤合到y(tǒng)中的高壓支路使用，增壓缸如圖3.6

16、所示。 它由有效面積為A1的大液壓缸和有效作用面積為A2的小液壓缸在機(jī)械上串聯(lián)而成，大缸作為原動(dòng)缸，輸入壓力為p1，小缸作為輸出缸，輸出壓力為p2。若不計(jì)摩擦力，根據(jù)力平衡關(guān)系，可有如下等式：圖3.6 增壓液壓缸比值A(chǔ)1A2稱為增壓比，由于A1A21，壓力p2被放大，從而起到增壓的作用。12122211pAAppApA或3.2.1.4.2 多級(jí)缸多級(jí)缸 多級(jí)缸又稱伸縮缸它由兩級(jí)或多級(jí)活塞缸套裝而成，如圖3.7所示。 前一級(jí)缸的活塞桿就是后一級(jí)缸的缸套，活塞活塞伸出的順序是從大到小伸出的順序是從大到小，相應(yīng)的推力也是從大到小，而伸出的速度則是由慢變快。 空載縮回空載縮回的順序一般是從小活塞到大活

17、塞的順序一般是從小活塞到大活塞，收縮后液壓缸總長(zhǎng)度較短，占用空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊。多級(jí)缸適用于工程機(jī)械和其它行走機(jī)械，如起重機(jī)伸縮臂、車輛自卸等。 3.2.1.4.3 齒條活塞缸齒條活塞缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，如圖3.8所示。齒條活塞往復(fù)移動(dòng)帶動(dòng)齒輪 9并驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)軸10往復(fù)擺動(dòng)，它多用于自動(dòng)線、組合機(jī)床等轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)中。圖3.8 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖 1-緊固螺帽;2-調(diào)節(jié)螺釘; 3-端壁；4-墊圈;5-O形密封圈;6-擋圈; 7-缸套;8-齒條活塞;9-齒輪;10-傳動(dòng)軸;11-缸體;12-螺釘 3.2.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸的結(jié)構(gòu) 液壓缸通常由后端蓋、缸筒

18、、活塞桿、活塞組件、前端蓋等主要部分組成；為防止油液向液壓缸外泄漏或由高壓腔向低壓腔泄漏，在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設(shè)置有密封裝置密封裝置，在前端蓋外側(cè)，還裝有防塵裝置防塵裝置； 為防止活塞快速退回到行程終端時(shí)撞擊缸蓋，液壓缸端部還設(shè)置緩沖裝置緩沖裝置；有時(shí)還需設(shè)置排氣裝置排氣裝置。1-缸底 2-套環(huán) 3-密封圈4-活塞5-o型密封圈 6-缸筒7-活塞桿8-導(dǎo)向套 9-密封圈10-缸蓋 11-Y型密封圈 12-防塵圈 13-耳環(huán) 圖3.9給出了雙作用單活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖，該液壓缸主要由缸底1、缸筒6、缸蓋10、活塞4、活塞桿7和導(dǎo)向套8等組成；缸筒一端與缸底

19、焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接。活塞與活塞桿采用卡鍵連接，為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng)位置設(shè)置了密封圈3、5、9、11和防塵圈12?，F(xiàn)對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)具體分析如下。3.2.2.1 缸體組件缸體組件 缸體組件與活塞組件形成的密封容腔承受油壓作用，因此，缸體組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的表面精度可靠的密封性。 3.2.2.1.1 缸筒與端蓋的連接形式缸筒與端蓋的連接形式 常見的缸體組件連接形式如圖所示。 常見的缸體組件連接形式如圖3.10所示。 (1)法蘭式連接法蘭式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，連接可靠，但是要求缸筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘，缸筒端部一般用鑄造、鐓粗或焊接方式式制成粗大

20、的外徑，它是常用的一種連接形式。環(huán)焊法蘭(2)半環(huán)式連接半環(huán)式連接，分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式，半環(huán)連接工藝性好，連接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，削弱了缸筒強(qiáng)度。半環(huán)連接應(yīng)用十分普遍，常用于無(wú)縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。 (3)螺紋式連接螺紋式連接，有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種，其特點(diǎn)是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這種連接形式一般用于要求外形尺寸小、重量輕的場(chǎng)合。(4)拉桿式連接拉桿式連接，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，通用性強(qiáng)，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會(huì)拉伸變長(zhǎng)，影響效果。只適用于長(zhǎng)度不大的中、低壓液壓缸。(5)焊接式連接焊接式連接，強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但焊接時(shí)易引起缸筒變形。

21、 3.2.2.1.2 缸筒、端蓋和導(dǎo)向套基本要求缸筒、端蓋和導(dǎo)向套基本要求 缸筒缸筒是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙度在 0.10.4m，使活塞及其密封件、支承件能順利滑動(dòng)，從而保證密封效果，減少磨損；缸筒要承受很大的液壓力，因此，應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度和剛度。 端蓋端蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮強(qiáng)度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。 導(dǎo)向套導(dǎo)向套對(duì)活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后必須更換端蓋。 缸筒、端蓋和導(dǎo)

22、向套的材料選擇和技術(shù)要求可參考液壓工程手冊(cè)。 3.2.2.2 活塞組件活塞組件 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。隨液壓缸的工作壓力、安裝方式和工作條件的不同，活塞組件有多種結(jié)構(gòu)形式。 如圖所示，活塞與活塞桿的連接最常用的有螺紋連最常用的有螺紋連接和半環(huán)連接形式接和半環(huán)連接形式，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷式結(jié)構(gòu)等。 3.2.2.2.1 活塞與活塞桿的連接形式活塞與活塞桿的連接形式螺紋式連接螺紋式連接如圖3.11(a)所示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但一般需備螺母防松裝置；半環(huán)式連接半環(huán)式連接如圖3.11(b)所示，連接強(qiáng)度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便，半環(huán)連接多用于高壓和振動(dòng)較大的場(chǎng)合

23、。 整體式連接整體式連接和焊接式連接焊接式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，但損壞后需整體更換，對(duì)于活塞與活塞桿比值較小、行程較短或尺寸不大的液壓缸，其活塞與活塞桿可采用整體或焊接式連接。 錐銷式連接錐銷式連接加工容易，裝配簡(jiǎn)單，但承載能力小，且需要有必要的防止脫落措施，在輕載情況下可采用錐銷式連接。3.2.2.2.2 活塞組件的密封活塞組件的密封 活塞裝置主要用來(lái)防止液壓油的泄漏，良好的密封是液壓缸傳遞動(dòng)力、正常動(dòng)作的保證，根據(jù)兩個(gè)需要密封的耦合面間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把密封分為動(dòng)密封和靜密封兩大類。 設(shè)計(jì)或選用密封裝置的基本要求是具有良好具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)提高的密封性能，并隨壓

24、力的增加能自動(dòng)提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、耐磨、壽命長(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、拆裝抗腐蝕、耐磨、壽命長(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、拆裝方便方便。 常見的密封方法有以下幾種。 (1)間隙密封間隙密封 間隙密封是一種常用的密封方法，它依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來(lái)防止泄漏，由環(huán)形縫隙軸向流動(dòng)理論可知，泄漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的辦法來(lái)減小泄漏。一般間隙為0.010.05mm，這就要求配合面有很高的加工精度。間隙密封 在活塞的外圓表面一般開幾道寬0.30.5mm、深0.5lmm、間距25mm的環(huán)形溝槽，稱平衡槽平衡槽，其作用是作用是:(a)使活

25、塞具有自位性能使活塞具有自位性能，由于活塞的幾何形狀和同軸度誤差，工作壓力油在密封間隙中的不對(duì)稱分布將形成一個(gè)徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，它使摩擦力增大，開平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，使活塞能夠自動(dòng)對(duì)中，減小了摩擦力使活塞能夠自動(dòng)對(duì)中，減小了摩擦力；間隙密封(b)由于同心環(huán)縫的泄漏要比偏同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對(duì)中減心環(huán)縫小得多，活塞的對(duì)中減少了油液的泄漏量，少了油液的泄漏量，提高了密提高了密封性能封性能；(c)自潤(rùn)滑作用自潤(rùn)滑作用，油液儲(chǔ)存在平衡槽內(nèi)，使活塞能自動(dòng)潤(rùn)滑。 間隙密封的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、摩擦力小、耐用，但對(duì)零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄漏。故只適用

26、于低壓、小直徑的快速液壓缸。 (2)活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封依靠裝在活塞環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)密封，如圖3.12所示。圖312 活塞環(huán)密封 l-缸筒;2-螺母;3-活塞;4-活塞桿;5-活塞環(huán) 它的密封效果較間隙密封好，適用的壓力和溫度范圍很寬，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損和溫度變化的影響，能在高速條件下工作，摩擦力小，工作可靠，壽命長(zhǎng)，但不能完全密封。 活塞環(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求高，一般用于高壓、高速和高溫的場(chǎng)合。圖312 活塞環(huán)密封 l-缸筒;2-螺母;3-活塞;4-活塞桿;5-活塞環(huán) (3) 密封圈密封密封圈密封 密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種密封，密封圈有O

27、形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨酯等。 O形密封圈 O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和速度較低的滑動(dòng)密封，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝方便，價(jià)格便宜，可在-40120C的溫度范圍內(nèi)工作。但與唇形密封圈相比，其壽命較短，密封裝置機(jī)械部分的精度要求高，啟動(dòng)阻力較大。O形圈的使用速度范圍為0.050.3ms。 O形圈密封的原理如圖3.13(a)所示，O形圈裝入密封槽后，其截面受到壓縮后變形。在無(wú)液壓力時(shí)，靠Q形圈的彈性對(duì)接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，實(shí)現(xiàn)初始密封，當(dāng)密封腔充入壓力油后，在液壓力的作用下，O形圈擠向槽一側(cè)，密封面上的接觸壓力上升，提高了密封效果。任何形狀的密封圈在安裝時(shí)

28、，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過(guò)小不能密封，過(guò)大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊(cè)給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。普通型 在動(dòng)密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時(shí)，O形圈就會(huì)被擠入間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，其厚度為1.252.5mm，雙向受高壓時(shí)，兩側(cè)都要加擋圈，其結(jié)構(gòu)如圖3.13(b)所示。擋圈型 V形密封圈形密封圈 V形圈的截面為V形，如圖3.14所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長(zhǎng)，

29、通過(guò)調(diào)節(jié)壓緊力，可獲得最佳的密封效果，但V形密封裝置的摩擦阻力及結(jié)構(gòu)尺寸較大，主要用于活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，它適宜在工作壓力p50MPa、溫度-4080的條件下工作。 壓環(huán)型圈擋圈型 Y形密封圈形密封圈 Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長(zhǎng)的密封圈，故應(yīng)用很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式；圖3.15所示為寬斷面Y形密封圈。Y型圈帶支撐的Y型圈 Y形圈的密封作用取決于它的唇邊對(duì)耦合圓的緊密接觸程度，在壓力油作用下，唇邊對(duì)耦合面產(chǎn)生較大的接觸壓力，從而達(dá)到密封的目的；當(dāng)液壓力升

30、高時(shí)，唇邊與藕合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好。 Y形圈安裝時(shí)，唇口端面應(yīng)對(duì)著壓力高的一側(cè)，當(dāng)壓力變化較大、滑動(dòng)速度較高時(shí)，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖3.15(b)所示。Y型圈帶支撐的Y型圈 寬斷面Y形圈一般適用于工作壓力p20MPa、工作溫度為-30100、使用速度小于0.5ms的場(chǎng)合。 窄斷面Y形圈一般適用于工作壓力p250速比：v的選擇：p，選v ; p ,選v.12vvv222dDD3.速度和速比2114DqAqvvv)(42222dDqAqvvv對(duì)速度要求高時(shí)：由v、q ,確定D ； 或已知v、D ,確定q 。對(duì)速度沒(méi)有要求：由q、D、d 確定v 。v2、d 由速比v

31、確定4.缸筒內(nèi)徑D按推力計(jì)算：按拉力計(jì)算：按國(guó)標(biāo)圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。mApApF)(22111mApApF)(12212mpdppD4)(422212mpdppD4)(412212212221)(4pppdppFDm211221)(4pppdppFDm5.活塞桿直徑 d1）按v 確定vvDd1222dDDv2）按工作壓力確定按國(guó)標(biāo)圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。6.6.液壓缸缸筒長(zhǎng)度的確定液壓缸缸筒長(zhǎng)度的確定 缸筒長(zhǎng)度根據(jù)所需最大工作行程而定。缸筒長(zhǎng)度根據(jù)所需最大工作行程而定。活塞桿長(zhǎng)度根據(jù)缸筒長(zhǎng)度而定。對(duì)于工作活塞桿長(zhǎng)度根據(jù)缸筒長(zhǎng)度而定。對(duì)于工作行程受壓的活塞桿，當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度與活塞行程受壓的活塞桿，當(dāng)活塞桿長(zhǎng)度

32、與活塞桿直徑之比大于桿直徑之比大于1515時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)有關(guān)時(shí)，應(yīng)按材料力學(xué)有關(guān)公式對(duì)活塞進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。公式對(duì)活塞進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。10/D時(shí)，為薄壁筒（無(wú)縫鋼管）式中：py 實(shí)驗(yàn)壓力1.缸筒壁厚2Dpy二、結(jié)構(gòu)計(jì)算和校核nypp25.1nypp5 .1)16(MPapn)16(MPapnnb n 安全系數(shù) n = 5 pn 缸的額定壓力 許用應(yīng)力，b 抗拉強(qiáng)度13 . 14 . 02yyppD21 DD注意：圓整為標(biāo)準(zhǔn)壁厚 1）鑄造：滿足最小尺寸 2）無(wú)縫鋼管：查手冊(cè) (無(wú)縫鋼管外徑不需加工）10/D時(shí)，為厚壁筒（鑄造）缸筒外徑：2.活塞桿的校核1）強(qiáng)度校核桿AF42dF4Fd 式

33、中： 活塞桿材料的許用應(yīng)力nb n 安全系數(shù) n = 1.4 2b 抗拉強(qiáng)度2）穩(wěn)定性校核10/dl時(shí)，強(qiáng)度校核即可10/dl時(shí)，要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算kKnFF 穩(wěn)定條件：式中：F 活塞桿所受最大壓力 Fk 活塞桿的穩(wěn)定臨界力 nk 穩(wěn)定安全系數(shù) nk = 2 4ldFAJrk式中： l 活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 rk 活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑222lEJFk21krl當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比 時(shí)：1 柔性系數(shù)2 末端系數(shù)（由液壓缸的支承方式?jīng)Q定）E 彈性模量J 活塞桿截面慣性矩A 活塞桿橫截面積穩(wěn)定臨界力Fk 的確定：221kkrlafAF120202121krl當(dāng) 時(shí)：式中： f 由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值 a 系數(shù)1.安

34、裝方法（1）液壓缸只能一端固定，另一端自由，使熱脹冷縮不受限制（2）底腳形和法蘭形液壓缸的安裝螺栓不能直接承受推力載荷。（3）耳環(huán)形液壓缸活塞桿頂端連接頭的軸線方向必須與耳軸的軸線方向一致。3.2.4 3.2.4 液壓缸的安裝與維護(hù)液壓缸的安裝與維護(hù)2.液壓缸的調(diào)整（1）排氣裝置的調(diào)整（2）緩沖裝置的調(diào)整（3）注意事項(xiàng)3.液壓缸的維護(hù)（1）在拆卸液壓缸前，先松開溢流閥，將系統(tǒng)壓力降為零，再切斷電源。（2）放掉液壓缸兩腔油液，一般應(yīng)先松開端蓋的連接螺栓，然后按順序拆卸。（3）拆卸時(shí)，不能損傷進(jìn)、出油口螺紋，活塞桿表面和頭部螺紋。（4）拆卸后，應(yīng)檢查各配合表面及密封（5）組裝液壓缸前，將各部分用汽油或煤油洗凈晾干。（6）組裝液壓缸時(shí)特別注意密封元件的安裝（7）耐壓試驗(yàn)后應(yīng)再次緊固有關(guān)螺栓。4. 液壓缸常見故障和排除方法故障現(xiàn)象產(chǎn) 生 原 因排 除 方 法爬行1外界空氣進(jìn)入缸內(nèi)2密封壓得太緊3活塞與活塞桿不同軸4