液压缸全套图纸说明书.docx

1、液压缸全套图纸说明书 绪 论 第3页 第1章 液压传动的基础知识 第4页 1.1 液压传动系统的组成 第4页 液压传动的优缺点 1.2 第4页 液压传动技术的发展及应用 1.3 第6页 液压传动系统的执行元件2 第章 页 第8 液压缸 页 第8 2.1 液压缸的类型特点及结构形式 2.2 页第11 液压缸的组成 19页 第 D G3第章 型车辆用液压缸的设计 页 第19 3.1 简介 页第20 型液压缸的设计- 3.2 DG 页 第27 液压缸常见故障分析与排除方法 章4第 第29 页 结 总 1 绪 论 第一章 液压传动的基础知识 1.1液压传动系统的组成 液压传动系统由以下四个部分组成：

2、1动力元件液压泵 其功能是将原动机输出的机械能转换成液体的压力能，为系统提供动力。 2执行元件液压缸、液压马达。它们的功能是将液体的压力能转换成机械能，以带动负载进行直线运动或者旋转运动。 3控制元件压力、流量和方向控制阀。它们的作用是控制和调节系统中液体的动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所要求的输出力（或力矩）、运动速度和运动方向。 4辅助元件保证系统正常工作所需要的辅助装置。包括管道、管接头、油箱过滤器和指示仪表等。 5工作介质-工作介质即传动液体，通常称液压油。液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递的。 2 1.2 液压传动的优缺点 优点： 1体积小、重量轻，单位重量输出的功

3、率大（一般可达32MPa,个别场合更高）。 2可在大范围内实现无级调速。 3操纵简单，便于实现自动化。特别是和电气控制联合使用时，易于实现复杂的自动工作循环。 4惯性小、响应速度快，起动、制动和换向迅速。(液压马达起动只需0.1s) 5易于实现过载保护，安全性好；采用矿物油作为工作介质，自润滑性好。 6液压元件易于实现系列化 标准化和通用化。 缺点： 1由于液压传动系统中存在的泄漏和油液 的压缩性，影响了传动的准确性，不易实现定比 传动。 2不适应在温度变化范围较大的场合工作。 3由于受液体流动阻力和泄漏的影响，液压传动的效率还不是很高，不易远距离传动。 3 4液压传动出现故障不易查找。 1.

4、3 液压传动技术的发展及应用 液压技术，从年英国制造出世界上第一台水压机诞生算起，已经有多年的历史了，然而在工业上的真正推广使用却是世纪中叶的事情了。第二次世界大战期间，在一些武器装备上用上了功率大、反应快、动作准的液压传动和控制装置，大大的提高了武器装备的性能。同时，也加速了液压技术本身的发展。战后，液压技术迅速由军事转入民用，在机械制造、工程机械、锻压机械、冶金机械、汽车、船舶等行业中得到了广泛的应用和发展。世纪年代以后，原子能技术、空间技术、电子技术等的迅速发展，再次将液压技术向前推进，使其在各个工业领域得到了更加广泛的应用。 现代液压技术与微电子技术、计算机技术、传感技术的紧密结合已经

5、形成并发展成为一种包括传动、控制、检测在内的自动化技术。当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项要求方面都取得了重大的进 4 展，在完善发展比例控制和伺服控制、开发数字控制技术上也有许多新成果。同时，液压元件和液压系统的计算机辅助设计(CAD)和测试(CAT)、微机控制、机电一体化、液电一体化、可靠性、污染控制、能耗控制、小型微型化等方面也是液压技术发展和研究的方向。继续扩大应用服务领域，采用更先进的设计和制造技术，将使液压技术发展成为内涵更加丰富完整的综合自动化技术。 目前，液压技术已广泛应用于各个工业领域的技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机

6、械，上至航空、航天工业，下至地矿、海洋开发工程，几乎无处不见液压技术的踪迹。液压技术的应用领域大致上可以归纳为以下几个主要方面： （1）各种举升、搬运作业。尤其在行走机械和较大驱动功率的场合，液压传动已经成为一种主要方式。如起重机、起锚机等。 （2）各种需要作用力大的推、挤、挖掘等作业装置。例如，各种液压机、塑料注射成型机等。 （3）高响应、高精度的控制。飞机和导弹的姿态控制等装置。 5 （4）多种工作程序组合的自动操作与控制。如组合机床、机械加工自动线。 （5）特殊工作场合。例如地下水下、防爆等。 第二章 液压传动系统的执行元件 液压缸 2.1 液压缸的类型及结构形式 液压缸有多种类型。按作

7、用方式可分为单作用式和双作用式两种；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和摆动式四大类。 其中，单作用液压缸分为：单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、柱塞式液压缸、差动液压缸和伸缩液压缸。但是，差动式液压缸和柱塞式液压缸只能单作用而不能双作用。组合液压缸包括：弹簧复位式、齿条式、串联式和增压式四种。摆动液压缸又分为：单叶片式和双叶片式两种。下面以一种典型液压缸为例，说明液压缸的基本组成。 6 ，0缸筒1所示。它由空心活塞式液压缸如上图、74、4，密封圈、15，缸盖18、21活塞8，活塞杆。成件组等主要零板19，压11、2017，导向套6、运往复作动工作台塞杆固定，缸筒带液这种压缸活堵并用杆连接，

8、、22与空心活塞动。活塞用锥销9丝有钢圆上套头。缸筒两端外塞头2堵死活杆的一而从移动，、1120向外环12、21，用于阻止压板画有图中没压板相连（盖过螺栓将缸18、24与通，漏少泄端。为了减把缸盖压紧在缸筒的两出），并圈密封面安放了生可能发泄漏的结合在液压缸中液了供、c提和其上的油口a。和纸垫空心活塞杆，时终端动移到左、右出压缸的进、油口。当缸筒增逐渐油阻力回度开逐渐减小，造成、油口ac的有上设缸用。在盖作制部，大对运动件起到动缓冲 7 与排气阀（图中没有画出）相连的排气孔5、14，可以排出液压缸中的空气，使运动更加平稳。 表2-1液压缸的类型和特点 类型 速度 作用力 特点 单 作 用 液

9、压 缸 双活塞杆液压缸 U=q/A3 F=p1A1 活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，由外力使活塞反向运动 单活塞杆液压缸 U=q/A3 F1=p1A1活塞仅单向运动，返回行程利用自重或负荷将活塞 推回 柱塞式液压缸 U=q/A3 F1=p1A1柱塞仅单向运动，由外力 使柱塞反向运动差动液压缸 U3=q/A3 F3=p1A1可使速度加快，但作用力 相应减小 伸缩液压缸 - - 以短缸获得长行程；缸由大到小逐节推出，靠外力 由小到大逐节缩回 双 作用液压 缸 双活塞杆液压缸 U1=q/A3 U2=q/A2 ）A1 F1=（p1-p2 A2p2-p1）F2=（双边有杆，双向液压驱动

10、，双向推力和速度均相等 单活塞杆液压缸U1=q/A3 U2=q/A2A1 ）p1-p2F1=（ A2p2-p1）F2=（单边有杆，双向液压驱动，V U2u1，F2 F1伸缩液压缸 - -双向液压驱动，由大到小逐节推出，由小到大逐节 缩回 组弹簧复位液压缸 - -单向由液压驱动，回程弹簧复位 8 合 液 压 缸 串联液压缸）U1=q/（A1+A2 U2=q2A2 -2qA2 （A1-A2）F1=p1 F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）用于缸的直径受限制，而长度不受限制处，可获得 在的推力增 压 缸 - -由活塞缸和柱塞缸组合而B腔，成，低压油送入A 腔输出高压油 齿条液压缸 - -活塞的

11、移动通过传动机构 变成齿轮的往复回转运动 摆动液压 缸单叶片液压缸 W =8q/（b（D2-d2）b/8 D2-d2）T=p（ 把液压能变为回转的机械300 能，输出轴摆动角 度 双叶片液压缸W D2-d2）=4q/（b（ T=p（D2-d2）b/4把液压能变为回转的机械150 能，输出轴摆动角 度、 理论转矩叶片轴的角速度；T- 顶端直径；注：b叶片宽度；D叶片的底端 w 22.成组缸的液压 缸液压上可知：液压缸的结构形式 从以上 冲、缓封装置塞件、活组件、密可以分为缸体组 分。五大部装置和排气装置 组件)缸体(1的盖筒和缸缸盖组成。缸缸筒组件有缸筒和 力压工作力压有关。当连接形式与其工作a

12、MP0力p2筒使用铸铁；工作压时p2使时，缸筒用无缝钢管盖缸缸筒与是几种常见的或使用铸钢锻钢。以下 ：形式的联接 容单，结构简，所)示为法兰连接式1图2-2(a，较大量寸和重都尺，容加易工，也易装拆但外形 9 常用于铸铁制的缸筒上。图2-21(b)所示为半环连接式，它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度，为此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻，常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。图2-21(c)所示为螺纹连接式，它的缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。图2-21(d)所示为拉杆连接式，结构的通用性大，容

13、易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。图2-21(e)所示为焊接连接式，结构简单，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且可能引起变形。 图2-21缸筒和缸盖结构 (a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式 由此可见，缸筒的材料一般要求有足够的强度和冲击韧性，对焊接的缸筒，还要求有良好的焊接性能。 10 为了能够最大限度的满足用户对产品性能的需求和产品设计的经济合理以及保证工人人身和设备安全，改善操作者工作环境，洛阳强力液压股份有限公司所生产的液压缸缸筒毛坯件选择由专业厂方提供内圆已经过衍磨和外圆已加工的高精度冷拔无缝钢管，能满足以下要求： a、缸筒内径的圆度和圆

14、柱度可选取8级。 b、缸筒端面的垂直度选取7级精度。 c、缸筒端部用螺纹连接时，螺纹应选取6级精度的细牙螺纹。 (2)活塞组件 活塞组件有活塞、活塞杆和连接件等组成，活塞与活塞杆连接形式决定于工作压力、安装形式、工作条件等。 由于活塞在缸筒内作往复运动，必须选用优质材料。对于整体式活塞，一般采用号钢或号钢；装配式的活塞采用灰口铸铁、耐磨铸铁或铝合金等材料，有特殊要求时可在钢活塞坯外面装上青铜、黄铜和尼龙等耐磨套，以延长活塞的使用寿命。活塞杆无论是空心的还是实心的其材料常采用号钢或号钢等材料，当冲击振动很大时，也可采用号钢或Cr钢。图2-22所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式： 图2-22

15、(a)所示为活塞与活塞杆之间采用螺 11 母连接，它适用负载较小，受力无冲击的液压缸中。螺纹连接虽然结构简单，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。图图2-22 (b)和(c)所示为卡环式连接方式。图2-22 (b)中活塞杆5上开有一个环形槽，槽内装有两个半圆环3以夹紧活塞4，半环3由轴套2套住，而轴套2的轴向位置用弹簧卡圈1来固定。图2-22 (c)中的活塞杆，使用了两个半圆环4，它们分别由两个密封圈座2套住，半圆形的活塞3安放在密封圈座的中间。图2-22 (d)所示是一种径向销式连接结构，用锥销1把活塞2固连在活塞杆3上。这种连接方式特别适用于双出杆式活塞。 图2-22 常见的活塞

16、组件结构形式 (3)密封装置 12 密封装置主要用来防止液压油的泄漏。液压缸因为是依靠密闭油液容积的变化来传递动力和速度，故密封装置的优劣，将直接影响液压缸的工作性能。根据两个需要密封的偶合面间有无相对运动，可把密封圈分为动密封和静密封两类。设计或选用密封装置的基本要求是：具有良好的密封性能，并随着压力的增加能自动提高其密封性能，摩擦阻力小，密封件耐油性，抗腐蚀性好，使用寿命长，使用的温度范围广，制造简单，装拆方便等。通常液压缸的密封有间隙密封、活塞环密封、型密封圈、Y型密封圈、V型密封圈等密封方式来防止漏油。 图2-23密封装置 (a)间隙密封(b)摩擦环密封(c)形圈密封(d)V形圈密封

17、液压缸中常见的密封装置如上图2-23所示。图2-23 (a)所示为间隙密封，它依靠运动间的微小 13 间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。图2-23 (b)所示为摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环(尼龙或其他高分子材料制成)在O形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加适用于缸筒和活，不便工要求高，装拆较塞之

18、间的密封。图2-23 (c)、图2-23 (d)所示为 密封圈(O形圈、V形圈等)密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，性能可靠，在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。 对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸的一端。 (4)缓冲装置 当运动部件拖动质量较大的部件作往复运动时、运动速度较高时(v12m/min)。运动部件 14 惯性力较大，活塞运动到终端会与缸盖发生机械碰撞，

19、产生冲击、噪声，严重时影响加工精度，甚至引起破坏性事故。因此，在液压缸内两端部应设置缓冲装置。 一般缓冲装置由缓冲柱塞、缓冲油腔、三角节流槽、单向阀、节流阀组成。组合的缓冲形有圆柱形环隙式、圆锥形环隙式、节流口可变式节流口可调式。 缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其 走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。 如下图2-24(a)所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内孔时，孔中的液压油只能通过间隙排出，使活塞速度降低。由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度的降低，起缓冲作用

20、。当缓冲柱塞进入配合孔之后，油腔中的油只能经节流阀1排出，如图2-24 (b)所示。由于节流阀1是可调的，因此缓冲作用也可调节，但仍不能解决速度减低后缓冲作用减弱的缺点。如图2-24 (c)所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配合孔中，其节流面积越来越小，解决了在行程最后阶段缓冲作用过弱的问题。 15 2-24 液压缸的缓冲装置图 节流阀1 装置5)排气(，作时重新工中或长时间停放在液压缸安装过程行执了防止气会渗入空，为液压缸里和管道系统中缸把象，需等不正常现声元件出现爬行，噪和发热往缸液压要求不高的统中的空气排出。对于系中和两缸茼口布置在是排气装置，而将油门往不设专的在箱，排往油能

21、使空气随油液这端的最高处，样也或缸液压高性要求较的速从油面逸出；对于度稳定把油口设置进出缸，常在液压的最高处液大型压缸气放门的放置气孔或专高也气带走，可在最处设 阀。 16 放气装置图2-25 活塞杆缸体 4缸盖 2放气小孔 31 设计液压缸的 第三章DG型 3.1 简介运复作塞杆往是液压系统中活DG型液压缸用作杆双为式均单活塞机动的工作构。其结构形矿械、运输机用。主要于工程机械式耳环安装如结缸构DG型液压动的及山机械车辆等液压传。:下 17 意义型号：例 E DG 40 J EL/C 1 L:螺纹式 活塞杆 连接形式 E:耳环式 安装方式：单耳环式 8-16MPa 压力分级： 40mm 液压

22、缸内径： 活塞：重型 名称：单活塞杆双作用液压缸 3.2 DG型液压缸的设计构机结件与主由于液压执行元液压缸的设计计算： 千上结构在的液压缸和所着有直接关系，因此需要必时还用，但有件管有一些标准可供选。变万化尽计设缸的面下介绍液压设需根须据实际要自行计。 算。计 18 (一)主要尺寸的计算 液压缸的主要尺寸包括缸筒内径D、活塞杆 直径d和缸筒长度L。 根据负载大小和液压缸的工作压力确定活塞的有效工作面积，再根据液压缸的不同结构形式计算出缸筒的内径。活塞杆直径是按受力情况决定的，可按表3.1初步选取。缸筒长度的确定要考虑活塞最大行程、活塞厚度、导向和密封所需长度等因素。通常情况L(2030)d。

23、计算结果要圆整成国家标准中的推荐值。主要尺寸初步确定后，还要按速度要求进行验证。同时满足力和速度的要求后才可以确定下来。 表3.1 液压缸工作压力与活塞杆直径 液压缸工作压力 710时为薄壁，按下式校核: 式中，D-缸筒内径； 缸筒材料的许用应力，=/n，是材料 bb的抗拉强度，一般取安全系数n=5； p试验压力，当缸的额定压力p16Mpa时，py ny=1.5p；p16Mpa时，p=1.25p。 ynnn当D/10时为厚壁，按下式校核: 2. 活塞杆直径d 式中，F活塞杆上的作用力； 活塞杆材料的许用应力，= /1.4。 b3. 缸盖固定螺栓直径ds 式中，F活塞杆上的作用力；k螺纹拧紧 2

24、0 系数，k=1.121.5；z固定螺栓个数； 螺栓材料的许用应力，= /（1.222.5）， s为材料的屈服点。活塞杆材料的许用应力， s= /1.4。 b（三）活塞杆稳定性校核 当活塞杆受轴向压缩负载时有压杆稳定性问题，即 压缩力F超过某一临界F值时活塞杆就k会失去稳定性。活塞杆稳定性按下式进行校核 式中，n安全系数，一般取n=24。 kk 比时长， 活塞杆的细当 且时，长 比，杆当活塞的细 式中， l安装长度； 活塞杆截面最小回转半径， r； k 柔性系数； 1 由液压缸支承方式决定的末端系数； 2 21 活塞杆材料的弹性模量，钢材： E； J活塞杆横截面惯性矩； A活塞杆横截面积； f

25、由材料强度决定的试验值； 系数。 设计.1 缸筒的3. 工艺选择及加工（1）缸筒材料的样本公司产品州强盛液压制造有限参阅郑液型知，DG第样本）15页可（以下简称产品力压即：工作为16MPa，推压缸的最大力和拉力结；缝钢管筒材料可选用无p20MPa；所以，缸筒选购缸际加工水平，在车合本公司生产间的实拔经过冷钢材厂订购料原材时,一般都是直接从、衍磨圆已经过即的缸筒毛坯件。：内钢后的20号 。无缝钢管高已加工的精度冷拔外圆 寸总体尺缸（2）确定筒的 及小厚度缸筒内径的大a.液G型表图可得，D样查产品本第16页厚：m。即1m，外径为08m9的压缸缸筒内径为0m mm。度为18 立的总长度确的b.缸筒

26、22 参考产品样本第17页图表可得：缸筒总长度L由活塞杆两端活塞宽度、导向筒的宽度以及在满足本液压缸的行程后来确定。在整个液压缸的设计中，缸筒的长度属于不确定因素。在此，先不予考虑。 3.2 活塞杆的设计 下面是整体式活塞杆的几种联接结构如下图： 23 、耳环连接1. 、端部铰轴连接2 、中部铰轴连接3 4、端部法兰连接 24 5、中部法兰连接 6、底部法兰连接 （1）活塞杆材料的选择及加工工艺 参考产品样本第17页图表可得：本次设计的整体式活塞杆的材料为45#钢拼焊而成,杆径大小为45mm。其结构形式如下图： 25 第四章 液压缸常见故障分析与排除方法 表4-1 液压缸常见故障分析和排除 故

27、障现象 产生原因 排除方法 爬 行 1)空气侵入液压缸 2)活塞杆两端螺母旋得太紧 3)液压缸安装与导轨不平行 4)活塞与活塞杆不同心 5)液压缸内壁或活塞表面拉 ，局部磨损或腐蚀 6）活塞杆不直 1）设置排气装置，强迫排除空气 2）调整，保持活塞杆处于自然状 态3）调整导轨或滑块的松紧度，保持缸与导轨的平行度0.1mm/m 直线度全）调整使活塞杆长40.2mm 5 ）镗缸筒内孔，重配新活塞）单个或连同活塞放在V型铁块6上校正 推力不足 速度下降1） 缸筒与活塞间磨损造成间隙过大，使内泄漏严重 2） 活塞上密封圈损坏，增大泄漏或增大摩擦力 3） 活塞杆弯曲，阻力增大 4） 溢流阀调压低或溢流阀

28、控压区泄漏，造成系统压力低，使推力不足 1）在活塞上车削凹槽装密封圈或为塞间隙配活更换塞，单活0.04mm 0.032）更换密封圈，注意装配时不要过紧 3）校正活塞杆 力阀溢要4）按推力求调整流压值，检查溢流阀的内泄漏 冲 击 1） 未设缓冲装置，运动速度过快 2） 缓冲装置结构不正确，三角节流槽过短 3） 缓冲装置中的柱塞与孔的间隙过大而严重泄漏，节流阀不起作用 1）调整换向时间，降低运动速度， 或增设缓冲装置）修正凸台与凹槽，加长三角节2流槽 ）修理，研配单向阀与阀座或更3 换泄 漏 1）活塞杆表面损伤 2）密封圈因损伤或老化密封不严 3）缸盖加工精度不高，造成泄漏 4）缸筒内孔表面局部磨损