液压及气压传动 第3章液压马达和液压缸

1、液压马达液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置, 是液压系统的执行元件。马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施，使之不能通用。第三章第三章 液压马达和液压缸液压马达和液压缸2一、液压马达液压马达的特性参数:工作压力与额定压力:工作压力 p 大小取决于马达负载。额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。流量与容积效率: 实际流量 qMqMtq qMt为理论流量， q 为泻漏。容积效率Mv qMt / qM 1 q / qM液压马达的特性参数排量与转速 排量V为MV等于1 时输出轴旋转一周所需油液

2、体积。转矩与机械效率 实际输出转矩 TTt-T 理论输出转矩 Ttp VMm/ 2机械效率MmTM/TMt功率与总效率M PMo/ Pmi PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。 例例2、某液压马达排量为某液压马达排量为250 mL/r，入口压力为入口压力为10MPa， 出口压力为出口压力为0.5 MPa，容积效率和机械效率均容积效率和机械效率均为为0.9， 若输入流量为若输入流量为100 L/min， 试求试求 (1) 液压马达液压马达的实际输出转矩的实际输出转矩； (2) 液压马达液压马达的实际输出转速的实际输出转速。 (1)(1)液液压马达实际输出转矩压马达实际输出转矩 TM解解m

3、MmMtMMpVTT根据公式根据公式mNTM3402/9 . 01025010)5 . 010(66(2) 液液压马达实际输出转速压马达实际输出转速 n根据公式根据公式VqVqnvMMtMmin/360250/9 . 0101003rn答答：(1) 液压马达液压马达的实际输出转矩的实际输出转矩为为340N.m； (2) 液压马达液压马达的实际输出转速的实际输出转速为为360r/min。 第二章第二章 例例3、某液压马达的进油压力为某液压马达的进油压力为10MPa，排量为排量为 20010-3L/r，总效率为总效率为0.75，机械效率为机械效率为0.9，试求试求 (1) 该马达输出的理论转矩该马

4、达输出的理论转矩； (2) 若马达的转速为若马达的转速为500 r/min，则输入马达的则输入马达的 流量为多少流量为多少? ? (3) (3) 若外负载若外负载为为200 Nm（ n=500r/min）时马达时马达 的输入功率和输出功率各为多少的输入功率和输出功率各为多少? 解解:(1) 该马达输出的理论转矩该马达输出的理论转矩根据公式根据公式pVTtM由题意可知由题意可知0出pPaMpp10mNpVTtM3 .318210102001010336(2) n=500 r/ /min 时马达的理论流量时马达的理论流量 min/100500102003LVnqtM83. 09 . 075. 0m

5、MMvMmin/12083. 0100LqqvMtMM即输入马达的流量为即输入马达的流量为120L/min。(3) (3) 当压力为当压力为10 MPa时时，它输出的实际转矩为它输出的实际转矩为mNTTmMtMM5 .2869 . 03 .318 当外负载为当外负载为200 Nm，压力差压力差( (即马达进口压力即马达进口压力) )将将下降，不是下降，不是10MPa，而是而是PaMPaM98. 6105 .286200马达的输入功率为马达的输入功率为: :MvMiMpqpVnPKWpqPMiM1460/101201098. 636马达的输出功率马达的输出功率KWPPMiMoM5 .1075.

6、014答答：(1) 该马达输出的理论转矩为该马达输出的理论转矩为318.3N.m； (2) 若马达的转速为若马达的转速为500 r/min，则输入马达则输入马达 的流量为的流量为120L/min； (3) (3) 若外负载为若外负载为200 Nm（ n=500r/min）时马时马 达的输入功率为达的输入功率为14KW, ,输出输出功率功率为为10.5KW 。 ,1tvtqqqqqqtqqq液压泵液压泵,1MtMMtM vMqqqq液压马达液压马达MqqMtqMtMqqq qpT液压马达液压马达1MMmMtTTMMtTTqpT液压泵液压泵因为有摩擦消耗能量因为有摩擦消耗能量tTT 1TTtm液压

7、马达图形符号:14一、液压马达按结构分为：齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按结构分为：齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。 按额定转速分为：高速和低速。按额定转速分为：高速和低速。 额定转速高于额定转速高于 500r/min 500r/min 的属于高速液压马达，额定的属于高速液压马达，额定转速低于转速低于 500r/min 500r/min 的属于低速液压马达。的属于低速液压马达。 高速液压马达的基本类型有齿轮式、叶片式、柱塞式高速液压马达的基本类型有齿轮式、叶片式、柱塞式等，又称为高速小转距液压马达等，又称为高速小转距液压马达 。 低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，又称为低速低速液压马达

8、的基本型式是径向柱塞式，又称为低速大转距液压马达大转距液压马达 。15一、液压马达16一、液压马达齿轮马达 当高压油p进入马达的高压腔时，处于高压腔的轮齿受到压力油的作用，根据它们的受力情况，齿轮按图示方向旋转。油液被带到低压腔。18一、液压马达1、为适应正反转的要求，其进出油口的大小相等；2、采用滚动轴承；3、齿数比泵齿数多；4、密封性差、容积效率低；5、输入油压不能过高，不能产生较大转矩，多用于高速的场合。19一、液压马达叶片马达高压油进入由叶片 定子 转子组成的密闭空间，根据它们的受力情况，推动转子旋转。转动惯量小，反应灵敏，但泄露大。21 输出转矩与排量和进出油口之间的压力差有关，转速

9、由流量决定； 叶片径向放置； 吸、压油腔通入叶片根部的通路上设置单向阀； 在叶片根部设置预紧弹簧； 叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。 一、液压马达22一、液压马达23一、液压马达柱塞定子缸体配油轴轴向柱塞马达轴向柱塞马达和轴向柱塞泵是互逆的。改变斜盘倾角的方向，可改变马达的旋转方向。第二节第二节 液压缸液压缸 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点 液压缸的典型结构液压缸的典型结构 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑的主要问题，包括结构类型的选择结构类型的选择和参数计算参数计算等，为液压缸设计打下基础。本节主要内容为：26二、液

10、压缸27二、液压缸28二、液压缸 液压缸液压缸（油缸）主要用于实现机构的直线运动，也可以实现往复摆动运动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是速度和力。液压缸和液压马达都是液压执行元件，其职能是将液压能转换为机械能。p1p2FVdQ21pppA液压缸压力压力p 流量流量Q液压功率液压功率作用力作用力F 速度速度V机械功率机械功率液压缸的作用液压缸的作用3.1 3.1 缸的分类及特点缸的分类及特点按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、摆动液压缸。按作用方式分：单作用缸和双作用缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。AFQPv单杆液压缸单杆液压缸AFQPv双杆液压

11、缸双杆液压缸AFQPv柱塞式液压缸柱塞式液压缸3.2.1单杆活塞缸单杆活塞缸 单杆活塞缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图4-2所示。2A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油1P2P1ADdq2A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vq3.2 3.2 活塞式液压缸活塞式液压缸 其一端伸出活塞杆，两腔有效面积不相等，当向缸两腔分别供液体，且压力和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等。图图3-2 单杆活塞肛单杆活塞肛活塞的运动速度 和推力 分别为:（1）无杆腔进油vvDqAqv2114（3-1）mmpdDpDApApF)

12、(4)(2221222111（3-2）1v1F2A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油1P2P1ADdq3.2.2单杆活塞缸速度推力特性单杆活塞缸速度推力特性（2）有杆腔进油活塞的运动速度 和推力 分别为:2v2F2A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vqvvdDqAqv)(42222（3-3）2222221121()()4mmFp Ap ADdpD p（3-4） 比较上述各式，可以看出： , ；液压缸往复运动时的速度比为： 2v1v1F2F22212dDDvv（3-5） 上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近当活塞杆直径愈小时，速度比接近1 1，在两，在两个方向上缸的速度差值就愈小

13、。个方向上缸的速度差值就愈小。2A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油1P2P1ADdq2A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vq（3）两腔进油,差动联接2A3F(c)差动联接缸差动联接缸1P1A3vq 当单杆活塞缸两腔同时通入相同压力的液体时，由于无杆腔受力面积大于有杆腔受力面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此活塞杆作伸出运动，并将有杆腔的液体挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速度，缸的这种连接方式被称为差动连接差动连接。图图3-3 差动连接缸差动连接缸两腔进油,差动联接2A3F(c)差动联接差动联接1P1A3vqvvdqAAqv22134（3-6）vmpdAApF12

14、21134)(（3-7） 在忽略两腔连通回路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为：3F1P21AA 3vq等效活塞杆的伸出速度为： 活塞式液压缸其固定方式有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。3.2.3 双杆活塞缸双杆活塞缸 双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种固定形式，如图所示。AFqv(a)缸体固定，活缸体固定，活塞杆移动塞杆移动1P2PAFqv(b)活塞杆固定缸体活塞杆固定缸体移动，移动，1P2P双杆活塞缸缸筒固定与活塞杆固定的比较：双杆活塞缸缸筒固定与活塞杆固定的比较： 因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相同两活塞杆直径相同，所以当输入流量和油液压力不变时，活

15、塞（或缸体）在两个方向上的运动速度V和推力F都相等，即：vvdDqAqv)(422（3-8）mppdDF)(42122（3-9）式中:、1p2p分别为缸的进、出口压力；vm分别为缸的容积效率和机械效率；、D、d分别为活塞直径和活塞杆直径；q 缸的输入流量；A活塞有效作用面积。这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。3.3 3.3 柱塞缸柱塞缸 活塞缸内孔和尺寸精度很高，并且要求表面光滑，大型或超长行程的液压缸不易实现这种要求，在这种情况下可以采用柱塞缸。图图3-4 柱塞液压缸柱塞液压缸柱塞pq 缸筒A（a）图图3-5 3-5 柱塞式液压缸柱塞式液

16、压缸 如 图 所 示 ， 柱 塞 缸 由如 图 所 示 ， 柱 塞 缸 由 缸 筒 、 柱 塞 、缸 筒 、 柱 塞 、导 套 、 密 封 圈 和 压 盖导 套 、 密 封 圈 和 压 盖 等 零 件 组 成 ， 柱 塞 和 缸 筒 内等 零 件 组 成 ， 柱 塞 和 缸 筒 内壁 不 接 触 ， 因 此 缸 筒 内 孔 不 需 精 加 工 ， 工 艺 性壁 不 接 触 ， 因 此 缸 筒 内 孔 不 需 精 加 工 ， 工 艺 性好，成本低。好，成本低。 柱塞式液压缸是单作用缸，柱塞端面是受压面。其面积大小决定了缸的输出速度和推力。如果要得到双向运动，可将两柱塞缸成对使用为减轻柱塞的重量，

17、有时制成空心活塞。图图3-6 柱塞式液压缸柱塞式液压缸QQVdd24dQV2214)(dppF式中：d柱塞直径，p1进油压力， p2另一缸的回油压力。p1p23.4.1 伸缩缸伸缩缸多级缸又称伸缩式套筒缸，它由两级活塞缸套装而成，具有活塞杆的伸出行程长度比缸体长度大，占用空间较小，伸出伸出缩回缩回结构紧凑的特点。3.4 3.4 其它型式的常用缸其它型式的常用缸图图4-11 伸缩式液压缸伸缩式液压缸 前一级缸的活塞是后一级缸的缸套，活塞伸出的顺序是从大到小，相应的推力也是从大到小，而伸出的速度则是由慢变快。伸出伸出BA二级活塞3.4.2 3.4.2 摆动缸摆动缸图图4-7 4-7 摆动缸摆动缸D

18、d1234432411 摆动液压缸能实现往复摆动运动，主要有单叶片式和双叶片式两种结构形式。图图4-7 4-7 摆动液压缸摆动液压缸Dd1234432411 单 叶 片 摆 动 液 压 缸单 叶 片 摆 动 液 压 缸 主 要 由 定 子 块 1 、 缸 体 2 、 摆 动 轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。图图4-8 4-8 摆动液压缸摆动液压缸Dd1234432411当考虑到机械效率时，单叶片缸的摆动轴输出转矩为p1p2mppdDbT)(82122（4-10）D 缸体内孔直径；

19、d 摆动轴直径；b 叶片宽度；图图4-9 4-9 摆动液压缸摆动液压缸Dd1234432411q根据能量守恒原理,结合式(4-10)得输出角速度为D 缸体内孔直径；d 摆动轴直径；b 叶片宽度；)(822dDbqv（4-11）Dd1234432411q 单叶片摆动液压缸单叶片摆动液压缸的的摆角摆角一般不超过一般不超过 ，双叶双叶片摆动液压缸片摆动液压缸的的摆角摆角一般不超过一般不超过 。 当输入压力和流量不变时，双叶片摆动缸摆动轴当输入压力和流量不变时，双叶片摆动缸摆动轴输出转矩输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片摆动缸的一是单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片摆动缸的一

20、半。半。Dd1234432411q 摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中、低压系统中往复摆动，转难，一般只用于中、低压系统中往复摆动，转 位或间歇运动的地方。位或间歇运动的地方。3.4.3 齿条活塞缸 齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构组成，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。876543211211109行程图图4-12 4-12 齿条活塞液压缸的结构图齿条活塞液压缸的结构图1 紧固螺帽；2 调节螺钉；3 端盖；4 垫圈；5 O形密封圈；6 挡圈；7 缸套；8 齿条活塞；9 齿轮；l0 传动轴；11 缸体；12

21、螺钉q 图图 3-13 3-13 双作用单活塞杆液压缸结构图双作用单活塞杆液压缸结构图l 缸底；2 卡键；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞杆；8 导向套；10 缸盖；12 防尘圈；13 耳轴 单活塞杆液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。3.5 3.5 缸的结构缸的结构 缸筒缸筒 是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在0.1m0.4m。 端盖

22、端盖 装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强度。 导向套导向套 对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有 些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。 缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参考液压设计手冊。考液压设计手冊。3.5.1 缸体组件3.5.1.1 缸筒与端盖缸筒与端盖缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接图图3-143-14缸体与缸盖的连接结构缸体与缸盖的连接结构（2 2）半环式连接）半环式连接 (1）法兰式连接）法兰式连接 要求缸筒端部有直径足够螺钉。是一种常用的连接方大的凸缘，用以安装螺栓或式。分为外

23、半环连接和内半环连接两种连接形式。用于无缝钢管缸筒与端盖的连接。（3）螺纹式连接）螺纹式连接外螺纹连接内螺纹连接 分为外螺纹和内螺纹连接两种形式。缸筒端部结构复杂。一般用于外形尺寸小，重量轻的场合。（5）焊接式连接）焊接式连接（4）拉杆式连接）拉杆式连接 易于拆装，但端盖的体积和较大，只适用于长度不大重量的中低压缸连接强度高，制造简单，焊接时易引起缸筒变形。3.5.2.1 活塞和活塞杆活塞和活塞杆 活塞受压力在缸筒内作往复运动，活塞必须具有一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁或钢制造。活塞的结构通常分为整体式和组合式。 活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，必须有足够的强度和刚度。活塞杆无

24、论是实心还是空心的，通常用钢制造。活塞在导 向套内往复运动，其外圆表面应当耐磨并具有防腐性能，因此活塞杆外圆表面有时需镀铬。活塞和活塞杆的技术要求可参考有关手册。活塞和活塞杆的技术要求可参考有关手册。3.5.2 活塞组件 活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。3.5.2.2 3.5.2.2 活塞与活塞杆的连接形式活塞与活塞杆的连接形式 如 图 所 示 ， 活 塞 与 活 塞 杆 的 连 接 最 常 用 的 有 螺 纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。12345(a)(b) 1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈；4一弹簧圈；5一螺母1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈

25、3.5.3 缓冲装置缓冲装置 为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。 当缸拖动负载质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。 缓冲的原理是使活塞或缸筒在运动到行程终端时，在出口腔内产生足够的缓冲压力，从而降低缸的运动速度，避免活塞与缸盖相撞，实现缓冲。 （1） 圆柱形环隙式 如图4-19a所示，当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和活塞见形成缓冲油腔，被封闭油液只能从环形间隙 d 排出，产生缓冲压力，从而实现缓冲

26、减速。在缓冲过程中， 由于其节流面积不变，故缓冲 开始时产生的缓冲制动力很大，很快就会降低，缓冲效果差，应用于一般系列化的成品液压缸中。udu( b )u( a )（ c）u( d )图图3-19 液压缸缓冲装置液压缸缓冲装置常见缓冲装置（2） 圆锥形环隙缓冲装置圆锥形环隙缓冲装置 如图19b所示，由于缓冲柱塞为圆形，所以缓冲环形间隙随位移量而改变，即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使机械能吸收均匀，缓冲效果好。（3） 可变节流槽式缓冲装置可变节流槽式缓冲装置 如图19c所示，在缓冲柱塞上开由浅到深的三角节流沟槽，节流面积随着缓冲行程的增大而减小，缓冲压力变化平缓。（4） 可调节流孔式缓冲装置

27、可调节流孔式缓冲装置 如图4-19d，在缓冲过程中，缓冲腔油液经小孔节流排出，调节节流孔的大小，可控制缓冲腔内缓冲压力的大小，以适应不同的负载和不同工况对缓冲的要求。3.5.4 排气装置排气装置液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。工作。 因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。 对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。当松开排气塞或阀

28、的锁紧螺钉后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常工作。3.6 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算液压缸的计算及验算方法 首先根据使用要求确定液压缸的类型，再按负载和运首先根据使用要求确定液压缸的类型，再按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时需进行强度验动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时需进行强度验算，最后进行结构设计。算，最后进行结构设计。 液压缸的主要 尺 寸 包 括 液 压 缸 的 内 径液压缸的主要 尺 寸 包 括 液 压 缸 的 内 径D D、 缸 的 长 度、 缸 的 长 度L L、活塞杆直径、活塞杆直径d d。主要根据液压缸

29、的负载、活塞运动速度。主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。和行程等因素来确定上述参数。液压缸工作压力的确定 液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩擦阻力和惯性力等。液压缸的工作压力按负载确定。对于不同用途的液压设备，由于工作条件不同，采用的压力范围也不同。设计时，液压缸的工作压力可按负载大小及液压设备类型参考油管手册来确定。3.6.1 缸主要尺寸的确定缸主要尺寸的确定 液压缸内径液压缸内径D D和活塞杆直径和活塞杆直径d d可根据最大总负载和选取的工作压力来定，对单杆缸而言，有：2124dpFD有杆腔进油时：有杆腔进油时：（3-13）114pFD（3-12）无杆腔进油

30、时无杆腔进油时2124dpFD有杆腔进油时：有杆腔进油时：（3-16）114pFD（3-15）无杆腔进油时：无杆腔进油时：式（4-13）中的杆径d可根据工作压力选取，当液压缸的往复速度比有一定要求时，得杆径为1 Dd（3-14） 计算所得的计算所得的液压缸内经液压缸内经D和活塞杆直经和活塞杆直经d应圆整为标准应圆整为标准系列，参见系列，参见新编液压工程手册新编液压工程手册。 液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的长度确定。其中活塞长度为（0.6-1.0）D，导向套长度为（0.6-1.5）d。为减少加工难度，一般液压缸缸筒长度不应大于内径的20-3

31、0倍。3.6.2 缸强度计算与校核缸强度计算与校核3.6.2.1 缸筒壁厚的计算缸筒壁厚的计算 中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒，大多属薄壁筒，即/D0.08。此时，可根据材料力学中薄壁圆筒的计算公式验算缸筒的壁厚，即 2maxDp（3-17） 当/D0.3时，可用下式校核缸筒壁厚) 13 . 14 . 0(2maxmaxppD(3-18) 当液压缸采用铸造缸筒时，壁厚由铸造工艺确定，这时应按厚壁圆筒计算公式验算壁厚。当/D=0.08-0.3时，可用下式校核缸筒的壁厚：maxmax3 3 . 2pDp(3-19)maxp式中: 缸筒内的最高工作压力 缸筒材料的许允应力 活塞杆长度根据液压缸最

32、大行程L而定。对于工作行程中受压的活塞杆，当活塞杆长度L与其直径d之比大于15时，应对活塞杆进行稳定性验算。 关于稳定性验算的内容可查阅液压设计手册。3.6.2.2 活塞杆的稳定性验算活塞杆的稳定性验算 液压缸用于实现往复直线运动和摆动，是液压系统中最液压缸用于实现往复直线运动和摆动，是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸有时需专门设计。广泛应用的一种液压执行元件。液压缸有时需专门设计。1掌握根据需要的推力计算液压缸内径及活塞杆掌握根据需要的推力计算液压缸内径及活塞杆直径等主要参数；直径等主要参数；2了解对缸壁厚度、活塞杆直径、螺纹连接的强了解对缸壁厚度、活塞杆直径、螺纹连接的强度及

33、油缸的稳定性等进行必要的校核；度及油缸的稳定性等进行必要的校核；3了解各部分结构，其中包括密封装置、缸筒与缸了解各部分结构，其中包括密封装置、缸筒与缸盖的连接、活塞结构以及缸筒的固定形式等，进行盖的连接、活塞结构以及缸筒的固定形式等，进行工作图设计。工作图设计。 密封装置主要用来防止液压油的泄漏。对密封装置的对密封装置的基本要求基本要求是具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动是具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高密封性提高密封性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。 油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y型及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。 （1）O形密封圈 O形密

34、封圈的截面为圆形，主要用于静密封。与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。3.3.2.3 活塞的密封形式活塞的密封形式 （1）O形密封圈(a) 图图4-15 O4-15 O型密封圈的结构原理型密封圈的结构原理 （a）普通型（b)（b）有挡板型 O形圈密封的原理：任何形状的密封圈在安装时，必须保证适当的预压缩量，过小不能密封，过大则摩擦力增大，且易于损坏。因此，安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。 在动密封中，当压力大于10MPa时，O形圈就会被挤入间隙中而损坏，为此需在O形圈低压侧设置聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈，双向受

35、高压时，两侧都要加挡圈。(a) （b) （a）普通型 （b）有挡圈型图图4-16 O4-16 O型密封圈的结构原理型密封圈的结构原理 V形圈的截面为V形，如图4-17所示，V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压力高于10MPa时，可增加V形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高的一侧。（2）V形密封圈（ a ) （ b ) （ c ） a)压环 b)V型圈 c)支承环图图4-17 4-17 V形密封圈形密封圈 Y 形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽

36、断面和窄断面两种形式，图4-18所示为宽断面Y形密封圈。 Y 形圈安装时，唇口端面应对着液压力高的一侧。当压力变化较大，滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈，如图4-18（b）所示。（3） Y 形密封圈 (a)(b)图图4-18 4-18 Y Y形密封圈形密封圈故障现象原因分析消除方法(一)活塞杆不能动作1、压力不足 （1）油液未进入液压缸 1）换向阀未换向 2）系统未供油 （2）虽有油，但没有压力 1）系统有故障，主要是泵或溢流阀有故障 2）内部泄漏严重，活塞与活塞杆松脱，密封件损坏严重。 (3）压力达不到规定值 1）密封件老化，失效，密封圈唇口装反或有破损 2）活塞环损坏 3）系统调

37、定压力过低 4）压力调节阀有故障 5）通过调速阀的流量过小，液压缸内泄漏量增大时，流量不足，造成压力不足 1)检查换向阀未换向的原因并排除 2)检查液压泵和主要液压阀的故障原因并排除 1)检查泵或溢流阀的故障原因并排除 2)紧固活塞与活塞杆并更换密封件 1)更换密封件,并正确安装 2)更换活塞环 3)重新调整压力,直至达到要求值 4)检查原因并排除 5)调速阀的通过流量必须大于液压缸内泄漏量液压缸常见故障和排除方法 (一)活塞杆不能动作2、压力已达到要求但仍不动作 （1）液压缸结构上的问题 1）活塞端面与缸筒端面紧贴在一起，工作面积不足，故不能启动。 2）具有缓冲装置不缸筒上单向阀回路被活塞堵

38、住 （2）活塞杆移动“别劲” 1）缸筒与活塞，导向套与活塞杆配合间隙过小 2）活塞杆与与夹布胶木导向套之间的配合间隙过小 3)液压缸装配不良 (3)液压回路引起的原因,主要是液压缸背压腔油液未与油箱相通,回油路上的调速阀节流口调节过小或连通回油的换向阀未动作 1)端面上要加一条通油槽,使工作液体迅速流向活塞的工作端面 2)缸筒的进出油口位置应与活塞端面错开 1)检查配合间隙,并配研到规定值 2)检查配合间隙,修刮导向套孔,达到要求的配合间隙 3)重新装配和安装,不合格零件应更换 检查原因并消除（二）速度达不到规定值、内泄漏严重 （）密封件破损严重 （）油的粘度太低 （）油温过高 （）更换密封件

39、 （）更换适宜粘度的液压油 （）检查原因并排除、外载荷过大 （）设计错误，选用压力过低 （）工艺和使用错误，造成外载比预定值大 （）核算后更换元件，调大工作压力 （）按设备规定值使用、活塞移动时“别劲” （）加工精度差，缸筒孔锥度和圆度超差 ）活塞杆与活塞不同轴 ）活塞杆全长或局部弯曲）液压缸内孔直线性不良 ）缸内腐蚀，拉毛 （）装配质量差 ）活塞、活塞杆与缸盖之间同轴度差 ）液压缸与工作台平行度差 ）活塞杆与导向套配合间隙过小（）液压缸端盖密封圈压得太紧或过松 （）双活塞杆两端螺母拧得太紧，使其同轴度不良 （）检查零件尺寸，更换无法修复的零件 ）校正二者同轴度 ）校直活塞杆 ）镗磨修复，重配

40、活塞 ）轻微者修去锈蚀和毛刺，严重者必须镗磨 （）严格按装配工艺装配 ）按要求重新装配 ）按要求重新装配 ）检查配合间隙，修刮导向套孔，达到要求的配合间隙 （）调整密封圈，使它不紧不松，保证活塞杆能来回用手平衡地拉动而无泄漏 （）螺母不宜拧得太紧，一般用于旋紧即可，以保持活塞杆处于自然状态 (三)液压缸产生爬行、液压缸活塞杆运动“别劲”参见本表(二)参见本表(二)、缸内进入空气 （）新液压缸，修理后的液压缸或设备停机时间过长的缸，缸内有气或液压缸管道中排气未排净 （）缸内部形成负压，从外部吸入空气 （）从缸到换向阀之间管道的容积比液压缸容积大得多，液压缸工作时，这段管道上油液未排完，所以空气也很难排净 （）泵吸入空气 （）油液中混入空气 （）空载大行程往复运动，直到把空气排完 （）先用