毕业设计---液压缸组成设计论文

题目：液压缸组成设计

一、摘要：液压缸是将液压能转换成机械能的能量转换装置，用来实现往复运动。它结构简单，工作可靠，制造容易，在液压传动中应用很广。

本小论从液压缸组成进行论述。

二、关键词：缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置、排

气装置。

三、正文

1.缸筒与缸盖

图1-1所示为常用的缸筒和缸盖的连接方式。在设计过程中，采用何种连接方式主要取决于液压缸的工作压力、缸筒的材料和具体工作条件。当工作压力p<10MPa 时使用铸铁缸筒，它的连接方式多用图1-1a 所示的法兰连接，这种结构易于加工和装拆，但外形尺寸大。当工作压力p<20MPa 时使用无缝钢管，p>20MPa 时使用铸钢或锻钢。它与缸盖的连接方式常用图1-1b 、c 所示的半环连接和螺纹连接。采用半环连接装拆方便，但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。采用螺纹连接时，缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同心，装卸时要使用专用工具。但外形尺寸和重量均较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。

图1-1 缸筒和缸盖结构

2.活塞和活塞杆

活塞和活塞杆连接的方式很多，但无论采用何种连接方式，都必须保证连接可靠。图1-2所示为螺纹连接和半环式连接。螺纹式连接结构简单，装拆方便，但在高压大负载下需备有螺母防松装置。半环式连接结构较复杂，装拆不便，但工作较可靠。此外活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但它只适合用于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是空心的，大多用钢料制造。

图1-2 活塞和活塞杆结构

3．密封装置

密封件也是影响油缸使用寿命的主要因素。目前国内油缸密封结构有：(1)整体活塞式密封，如活塞环、O形圈、唇型密封、迷宫密封等；(2)组合密封。由于结构复杂，一般采用单密封。

Y型密封是低摩擦型密封件，靠与活塞杆壁或缸筒壁的极细接触线以最小的摩擦实现密封。随着压力的提高，关键棱边即接触线随压力而移出。而多重“V”型密封中，通过紧固密封盖上的压力便止住泄漏，但同时增加了摩擦力，增加了磨损。

下面介绍一种新型油缸密封。

1）活塞杆密封

如图1-3所示，密封件1在一个公共唇上有3个密封棱边，随着压力升高和线接触向前移动，一个新的剪切棱边形成，摩擦随压力的升高被保持成最小，且该单一密封件的密封质量在整个压力范围内恒定。密封件2实际上是一个刮圈，它去除粘附牢固的最后油层。该密封件在活塞杆外伸时是刚性的，在返回时是挠性的，在行程末端把油液突然挤回。该结构自动补偿压力、温度和磨损状态。

图1-3 活塞杆密封结构图

2）活塞密封

结构见图1-4。

图1-4活塞密封结构

该结构具有以下优点：

(1)减少划伤、低摩擦（见图1-5）。非金属减磨环消除活塞与缸体间隙上金属对金属的接触，减磨环的高可嵌入性因数和擦拭作用的结合，防止污染进入活塞导向环与密封表面之间，因而大大减少划伤，有助于延长青铜填充特氟隆环的寿命。

图1-5 几种活塞结构的摩擦力对比

(2)更高的侧向承载能力。非金属导向环能吸收冲击，并在侧载荷加大时退让，

更能顺应活塞和缸体。该变形作用增加接触面积，防止接触应力增加，并使高负载活塞有更高的侧向承载力，减少或消除对止动管的需要。

(3)实现无泄漏。由于连续的青铜填充特氟隆环带有丁晴橡胶的均质内圈来施加密封预紧力，高负载活塞组件能实现无泄漏。丁晴橡胶提供足够的初始径向力以消除低压泄漏，在较高的压力下，密封下边受压，因而象铸铁活塞环一样是动能自密封的。

4、缓冲装置

将加速度的突然变化所造成的减速力和尖峰液压压力减至最小。理想的缓冲装置在缸行程末端产生的较大惯性力必须被停下来而不危及缸和负载，在减速期间建立起恒定压力液压缸在高速或重载的工况下，对缸头缸尾产生较大的冲击载荷。在缸中较高的平均速度的方法是在行程末端引入缓冲。这种内装的缓冲装置的目的是保持，能实现速度的均匀减速，直至为零。

目前常见的缓冲设计有：

(1)带有固定间隙的圆柱柱塞和套，见图1-6。

图1-6有固定间隙的圆柱柱塞和套的缓冲设计

其特点是产生很高的压力尖峰，然后随着行程的继续逐渐降低，同时油液经固

定的环形缝隙节流。由于尖峰压力高，产生很高的冲击值，造成机器振动、噪声和磨损，缓冲效果差。其缓冲性能曲线见图1-7。

图1-7 缓冲冲能曲线

(2)单纯锥形缓冲，见图1-8。其特点是比圆柱缓冲造成的初始冲击低，但往往

压力建立迟缓，造成缓冲不足。其性能曲线见图4。

图1-8 单纯锥形缓冲示意图

图1-9 缓冲性能曲线

图1-9为同一工况下单纯锥形缓冲与阶梯缓冲的缓冲性能比较。可以看出，阶梯缓冲不仅降低内外冲击，还节省缓冲行程期间的时间，实现较快的工作循环，减少噪声和维修。

图1-10 缓冲性能比较曲线

a单纯锥形缓冲b阶梯缓冲

5.排气装置

当液压系统长时间停止工作，系统中的油液由于本身重量的作用和其他原因而流出，这时易使空气进入系统。如果液压缸中有空气或油液中混入空气，都会使液压缸运动不平稳，因此一般的液压系统在开始工作前都应使系统中的空气排出。为此可在液压缸的最高部位（那里往往是空气聚积的地方）设置排气装置。排气装置通常有两种，一种是在液压缸的最高部位处开排气孔，并用管道连接排气阀进行排气；另一种是在液压缸的最高部位安放排气塞，如图3-16所示。两种排气装置都是在液压缸排气时打开（让活塞全行程往复移动数次），排气完毕后关闭。

总结与体会

首先，要在这里感谢指导江老师，如果没有老师在我们实习过程中遇到困难的时候耐心的教导。我相信我们不可能这么顺利的凭借自己的努力完成了此次的实习。在我们同组人的共同参与，共同的思考，共同的努力下，终于完成了这次的课程设计。就是这么一组人这么在一起讨论，一起研究，一起谈吐自己内心的想法，虽然没有曲折的过程，也没有让人激动人心的事情发生，但是却让大家都觉得这是一个很融洽的团体，团体里面的每个人都在工作中付出了自己的努力，付出自己的汗水，这是我们大家自己对自己能力的一种证明。

整个设计通过软件和硬件上的调试，我想这对我以后的学习和工作都将会有很大的帮助，在这次设计中遇到了许多实际性的问题，在实际设计中才发现，书本上的理论知识与在实际运用中还是的还是有一定出入的，而且要不断更正以前的错误思维，一切必须靠自己一点

一滴的解决，在解决的过程中你会发现自己子在飞速的提升。

这也激发了我今后努力学习的兴趣，我想这将对我以后的学习状态产生积极的影响。其次，这次实习让我成分认识到团队合作的重要性，只有分工协作才能保证这个项目有条不紊。并且，有我们的实习导师江老师的帮助，实习过程过程中的疑惑，江老师总会耐心的讲解，给我们的设计以极大的帮助，是偶们受益匪浅，通过实习我知道了学习的重要性，理论与实际结合的重要意义，学会了坚持、耐心和努力，这将是我以后学习和工作的最好榜样。

同时我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。某个人的离群都可能导致导致整项工作的失败。实习中只有一个人知道原理是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们实习成功的一项非常重要的保证。而这次实习也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。

实习诚可贵，成果价更高。我们认为这次的课程设计意义很深，和其他几位同学的学习、配合、努力的过程很愉快，另外还要感谢老师的耐心辅导。

四、参考文献

章宏甲. 液压与气压传动[M].北京:机械工业出版社,2003.

李慕洁. 液压传动与气压传动[M].北京: 机械工业出版社,1989.

左键民. 液压与气压传动[J].机械工业出版社,2007.

王沛霖. 液压传动[J].航空工业出版社,1985.