液压缸全套图纸说明书样本.docx
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液压缸全套图纸说明书样本
绪论——————————————第3页
第1章液压传动基本知识————————第4页
1.1液压传动系统构成————————第4页
1.2液压传动优缺陷—————————第4页
1.3液压传动技术发展及应用——————第6页
第2章液压传动系统执行元件
——液压缸——————————第8页
2.1液压缸类型特点及构造形式——————第8页
2.2液压缸构成——————————第11页
第3章DG型车辆用液压缸设计——————第19页
3.1简介—————————————第19页
3.2DG型液压缸设计-----------—————第20页
第4章液压缸常用故障分析与排除办法—————第27页
总结——————————————第29页
绪论
第一章液压传动基本知识
1.1液压传动系统构成
液压传动系统由如下四个某些构成：
〈1〉动力元件——液压泵其功能是将原动机输出机械能转换成液体压力能，为系统提供动力。
〈2〉执行元件——液压缸、液压马达。
它们功能是将液体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。
它们作用是控制和调节系统中液体动力、流量和流动方向，以保证执行元件达到所规定输出力（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辅助装置。
涉及管道、管接头、油箱过滤器和批示仪表等。
〈5〉工作介质---工作介质即传动液体，普通称液压油。
液压系统就是通过工作介质实现运动和动力传递。
1.2液压传动优缺陷
长处：
〈1〉体积小、重量轻，单位重量输出功率大（普通可达32MPa,个别场合更高）。
〈2〉可在大范畴内实现无级调速。
〈3〉操纵简朴，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原则化和通用化。
缺陷：
〈1〉由于液压传动系统中存在泄漏和油液压缩性，影响了传动精确性，不易实现定比传动。
〈2〉不适应在温度变化范畴较大场合工作。
〈3〉由于受液体流动阻力和泄漏影响，液压传动效率还不是很高，不易远距离传动。
〈4〉液压传动浮现故障不易查找。
1.3液压传动技术发展及应用
液压技术，从１７９５年英国制造出世界上第一台水压机诞生算起，已有２００近年历史了，然而在工业上真正推广使用却是２０世纪中叶事情了。
第二次世界大战期间，在某些武器装备上用上了功率大、反映快、动作准液压传动和控制装置，大大提高了武器装备性能。
同步，也加速了液压技术自身发展。
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应用和发展。
２０世纪６０年代后来，原子能技术、空间技术、电子技术等迅速发展，再次将液压技术向前推动，使其在各个工业领域得到了更加广泛应用。
当代液压技术与微电子技术、计算机技术、传感技术紧密结合已经形成并发展成为一种涉及传动、控制、检测在内自动化技术。
当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、经久耐用、高度集成化等各项规定方面都获得了重大进展，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。
同步，液压元件和液压系记录算机辅助设计（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方向。
继续扩大应用服务领域，采用更先进设计和制造技术，将使液压技术发展成为内涵更加丰富完整综合自动化技术。
当前，液压技术已广泛应用于各个工业领域技术装备上，例如机械制造、工程、建筑、矿山、冶金、船舶等机械，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踪迹。
液压技术应用领域大体上可以归纳为如下几种重要方面：
（1）各种举升、搬运作业。
特别在行走机械和较大驱动功率场合，液压传动已经成为一种重要方式。
如起重机、起锚机等。
（2）各种需要作用力大推、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、高精度控制。
飞机和导弹姿态控制等装置。
（4）各种工作程序组合自动操作与控制。
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执行元件
——液压缸
2.1液压缸类型及构造形式
液压缸有各种类型。
按作用方式可分为单作用式和双作用式两种；按构造形式可分为活塞式、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。
组合液压缸涉及：
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，阐明液压缸基本构成。
空心活塞式液压缸如上图所示。
它由缸筒10，活塞8，活塞杆1、15，缸盖18、24，密封圈4、7、17，导向套6、19，压板11、20等重要零件构成。
这种液压缸活塞杆固定，缸筒带动工作台作往复运动。
活塞用锥销9、22与空心活塞杆连接，并用堵头2堵死活塞杆一头。
缸筒两端外圆上套有钢丝环12、21，用于制止压板11、20向外移动，从而通过螺栓将缸盖18、24与压板相连（图中没有画出），并把缸盖压紧在缸筒两端。
为了减少泄漏，在液压缸中也许发生泄漏结合面安放了密封圈和纸垫。
空心活塞杆和其上油口a、c提供了液压缸进、出油口。
当缸筒移动到左、右终端时，油口a、c开度逐渐减小，导致回油阻力逐渐增大，对运动部件起到制动缓冲作用。
在缸盖上设有与排气阀（图中没有画出）相连排气孔5、14，可以排出液压缸中空气，使运动更加平稳。
表2-1液压缸类型和特点
类型
速度
作用力
特点
单
作
用
液
压
缸
双活塞杆液压缸
U=q/A3
F=p1A1
活塞两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供应压力油，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，返回行程运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
F1=（p1-p2）A1
F2=（p2-p1）A2
双边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度均相等
单活塞杆液压缸
U1=q/A3
U2=q/A2
F1=（p1-p2）A1
F2=（p2-p1）A2
单边有杆，双向液压驱动，u1〈VU2，F1〉F2
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
合
液
压
缸
弹簧复位液压缸
---
---
单向由液压驱动，回程弹簧复位
串联液压缸
U1=q/（A1+A2）
U2=q2A2
F1=p1（A1-A2）-2qA2
F1=2p2A2-A2-q1（A1+A2）
用于缸直径受限制，而长度不受限制处，可获得在推力
增压缸
---
---
由活塞缸和柱塞缸组合而成，低压油送入A腔，B腔输出高压油
齿条液压缸
---
---
活塞移动通过传动机构变成齿轮往复回转运动
摆动液压缸
单叶片液压缸
W
=8q/（b（D2-d2）
T=p（D^2-d^2）b/8
把液压能变为回转机械能，输出轴摆动角<300度
双叶片液压缸
W
=4q/（b（D2-d2）
T=p（D^2-d^2）b/4
把液压能变为回转机械能，输出轴摆动角<150度
注：
b—叶片宽度；D—叶片底端、顶端直径；w—叶片轴角速度；T--理论转矩
2.2液压缸构成
从以上液压缸构造形式上可知：
液压缸可以分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置五大某些。
（1）缸体组件
缸筒组件有缸筒和缸盖构成。
缸筒和缸盖连接形式与其工作压力关于。
当工作压力p<10MPa时,缸筒使用铸铁；工作压力p<20MPa时，缸筒使用无缝钢管；工作压力p>20MPa时，使用铸钢或锻钢。
如下是几种常用缸筒与缸盖联接形式：
图2-21（a）所示为法兰连接式，构造简朴，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，惯用于铸铁制缸筒上。
图2-21（b）所示为半环连接式，它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，惯用于无缝钢管或锻钢制缸筒上。
图2-21（c）所示为螺纹连接式，它缸筒端部构造复杂，外径加工时规定保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它外形尺寸和重量都较小，惯用于无缝钢管或铸钢制缸筒上。
图2-21（d）所示为拉杆连接式，构造通用性大，容易加工和装拆，但外形尺寸较大，且较重。
图2-21（e）所示为焊接连接式，构造简朴，尺寸小，但缸底处内径不易加工，且也许引起变形。
图2-21缸筒和缸盖构造
（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，缸筒材料普通规定有足够强度和冲击韧性，对焊接缸筒，还规定有良好焊接性能。
为了可以最大限度满足顾客对产品性能需求和产品设计经济合理以及保证工人人身和设备安全，改进操作者工作环境，洛阳强力液压股份有限公司所生产液压缸缸筒毛坯件选取由专业厂方提供内圆已通过衍磨和外圆已加工高精度冷拔无缝钢管，能满足如下规定：
a、缸筒内径圆度和圆柱度可选用8级。
b、缸筒端面垂直度选用7级精度。
c、缸筒端部用螺纹连接时，螺纹应选用6级精度细牙螺纹。
（2）活塞组件
活塞组件有活塞、活塞杆和连接件等构成，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，必要选用优质材料。
对于整体式活塞，普通采用３５号钢或４５号钢；装配式活塞采用灰口铸铁、耐磨铸铁或铝合金等材料，有特殊规定期可在钢活塞坯外面装上青铜、黄铜和尼龙等耐磨套，以延长活塞使用寿命。
活塞杆无论是空心还是实心其材料常采用３５号钢或４５号钢等材料，当冲击振动很大时，也可采用５５号钢或４０Cr钢。
图2-22所示为几种常用活塞与活塞杆连接形式：
图2-22（a）所示为活塞与活塞杆之间采用螺母连接，它合用负载较小，受力无冲击液压缸中。
螺纹连接虽然构造简朴，安装以便可靠，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上开有一种环形槽，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轴向位置用弹簧卡圈1来固定。
图2-22（c）中活塞杆，使用了两个半圆环4，它们分别由两个密封圈座2套住，半圆形活塞3安放在密封圈座中间。
图2-22（d）所示是一种径向销式连接构造，用锥销1把活塞2固连在活塞杆3上。
这种连接方式特别合用于双出杆式活塞。
图2-22常用活塞组件构造形式
（3）密封装置
密封装置重要用来防止液压油泄漏。
液压缸由于是依托密闭油液容积变化来传递动力和速度，故密封装置优劣，将直接影响液压缸工作性能。
依照两个需要密封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基本规定是：
具备良好密封性能，并随着压力增长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，使用温度范畴广，制造简朴，装拆以便等。
普通液压缸密封有间隙密封、活塞环密封、Ｏ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
液压缸中常用密封装置如上图2-23所示。
图2-23（a）所示为间隙密封，它依托运动间微小间隙来防止泄漏。
为了提高这种装置密封能力，常在活塞表面上制出几条细小环形槽，以增大油液通过间隙时阻力。
它构造简朴，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工规定高，磨损后无法恢复原有能力，只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高缸筒和活塞间使用。
图2-23（b）所示为摩擦环密封，它依托套在活塞上摩擦环（尼龙或其她高分子材料制成）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，但加工规定高，装拆较不便，合用于缸筒和活塞之间密封。
图2-23（c）、图2-23（d）所示为
密封圈（O形圈、V形圈等）密封，它运用橡胶或塑料弹性使各种截面环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。
它构造简朴，制造以便，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。
对于活塞杆外伸某些来说，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，因而常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外伸一端。
（4）缓冲装置
当运动部件拖动质量较大部件作往复运动时、运动速度较高时（v>12m/min）。
运动部件惯性力较大，活塞运动到终端会与缸盖发生机械碰撞，产生冲击、噪声，严重时影响加工精度，甚至引起破坏性事故。
因而，在液压缸内两端部应设立缓冲装置。
普通缓冲装置由缓冲柱塞、缓冲油腔、三角节流槽、单向阀、节流阀构成。
组合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。
缓冲装置工作原理是运用活塞或缸筒在其
走向行程终端时封住活塞和缸盖之间某些油液，逼迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大阻力，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互相撞击目。
如下图2-24（a）所示，当缓冲柱塞进入与其相配缸盖上内孔时，孔中液压油只能通过间隙δ排出，使活塞速度减少。
由于配合间隙不变，故随着活塞运动速度减少，起缓冲作用。
当缓冲柱塞进入配合孔之后，油腔中油只能经节流阀1排出，如图2-24（b）所示。
由于节流阀1是可调，因而缓冲作用也可调节，但仍不能解决速度减低后缓冲作用削弱缺陷。
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问题。
图2-24液压缸缓冲装置
1—节流阀
（5）排气装置
液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件浮现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中空气排出。
对于规定不高液压缸往往不设专门排气装置，而是将油口布置在缸茼两端最高处，这样也能使空气随油液排往油箱，在从油面逸出；对于速度稳定性规定较高液压缸或大型液压缸，常在液压缸最高处设立进出油口把气带走，也可在最高处设立放气孔或专门放气阀。
图2-25放气装置
1—缸盖2—放气小孔3—缸体4—活塞杆
第三章DG型液压缸设计
3.1简介
DG型液压缸是液压系统中活塞杆作往复运动工作机构。
其构造形式均为单活塞杆双作用耳环安装式。
重要用于工程机械、运送机械、矿山机械及车辆等液压传动。
DG型液压缸构造如下:
型号意义例：
DG
J
40
C
E1
L/E
L:
螺纹式
活塞杆
连接形式
E:
耳环式
安装方式：
单耳环式
压力分级：
8-16MPa
液压缸内径：
40mm
活塞：
重型
名称：
单活塞杆双作用液压缸
3.2DG型液压缸设计
液压缸设计计算：
由于液压执行元件与主机构造有着直接关系，因而所需要液压缸和在构造上千变万化。
尽管有某些原则件可供选用，但有时还必要依照实际需要自行设计。
下面简介液压缸设计计算。
（一）重要尺寸计算
液压缸重要尺寸涉及缸筒内径D、活塞杆直径d和缸筒长度L。
依照负载大小和液压缸工作压力拟定活塞有效工作面积，再依照液压缸不同构造形式计算出缸筒内径。
活塞杆直径是按受力状况决定，可按表3.1初步选用。
缸筒长度拟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。
普通状况L≤（20~30）d。
计算成果要圆整成国标中推荐值。
重要尺寸初步拟定后，还要按速度规定进行验证。
同步满足力和速度规定后才可以拟定下来。
表3.1 液压缸工作压力与活塞杆直径
液压缸工作压力p/MPa
<5
5～7
>7
推荐活塞杆直径d
（0.5～0.55）D
（0.6～0.7）D
0.7D
（二）强度校核
强度校核项目涉及缸筒壁厚δ、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓直径ds。
在中、低压系统中，缸筒壁厚由构造工艺决定，普通不做校核。
在高压系统中需按下列状况进行校核。
1.缸筒壁厚校核
当D/δ>10时为薄壁，δ按下式校核:
式中，D-缸筒内径；
[σ]—缸筒材料许用应力，[σ]=σb/n，σb是材料
抗拉强度，普通取安全系数n=5；
py—实验压力，当缸额定压力pn≤16Mpa时，py
=1.5pn；pn>16Mpa时，py=1.25pn。
当D/δ<10时为厚壁，δ按下式校核:
2. 活塞杆直径d
式中，F—活塞杆上作用力；
[σ]—活塞杆材料许用应力，[σ]=σb/1.4。
3. 缸盖固定螺栓直径ds
式中，F—活塞杆上作用力；k—螺纹拧紧
系数，k=1.12~1.5；z—固定螺栓个数；
[σ]—螺栓材料许用应力，[σ]=σs/（1.22~2.5），
σs为材料屈服点。
[σ]—活塞杆材料许用应力，
[σ]=σb/1.4。
（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Fk值时活塞杆就会失去稳定性。
活塞杆稳定性按下式进行校核
式中，nk—安全系数，普通取nk=2~4。
当活塞杆细长比
时，
当活塞杆细长比
，且
时，
式中，
l—安装长度；
rk—活塞杆截面最小回转半径，
；
ψ1—柔性系数；
ψ2—由液压缸支承方式决定末端系数；
E—活塞杆材料弹性模量，钢材：
；
J—活塞杆横截面惯性矩；
A—活塞杆横截面积；
f—由材料强度决定实验值；
α—系数。
3.２.1缸筒设计
（1）缸筒材料选取及加工工艺
参阅《郑州强盛液压制造有限公司产品样本》（如下简称《产品样本》）第15页可知，DG型液压缸最大推力和拉力为16MPa，即：
工作压力p<20MPa；因此，缸筒材料可选用无缝钢管；结合我司生产车间实际加工水平，在选购缸筒原材料时,普通都是直接从钢材厂订购通过冷拔后20号钢缸筒毛坯件。
即：
内圆已通过衍磨、外圆已加工高精度冷拔无缝钢管。
（2）拟定缸筒总体尺寸
a.缸筒内径大小及厚度
查《产品样本》第16页图表可得，DG型液压缸缸筒内径为90mm，外径为108mm。
即：
厚度为18mm。
b.缸筒总长度确立
参照《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、导向筒宽度以及在满足本液压缸行程日后拟定。
在整个液压缸设计中，缸筒长度属于不拟定因素。
在此，先不予考虑。
3.２.2活塞杆设计
下面是整体式活塞杆几种联接构造如下图：
1.、耳环连接
2、端部铰轴连接
3、中部铰轴连接
4、端部法兰连接
5、中部法兰连接
6、底部法兰连接
（1）活塞杆材料选取及加工工艺
参照《产品样本》第17页图表可得：
本次设计整体式活塞杆材料为45#钢拼焊而成,杆径大小为45mm。
其构造形式如下图：
第四章液压缸常用故障分析与排除办法
表4-1液压缸常用故障分析和排除
故障现象
产生因素
排除办法
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）设立排气装置，逼迫排除空气
2）调节，保持活塞杆处在自然状态
3）调节导轨或滑块松紧度，保持缸与导轨平行度〈0.1mm/m
4）调节使活塞杆全长直线度〈0.2mm
5）镗缸筒内孔，重配新活塞
6）单个或连同活塞放在V型铁块上校正
推力局限性
速度下降
1）缸筒与活塞间磨损导致间隙过大，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控压区泄漏，导致系统压力低，使推力局限性
1）在活塞上车削凹槽装密封圈或更换活塞，单配活塞间隙为0.03—0.04mm
2）更换密封圈，注意装配时不要过紧
3）校正活塞杆
4）按推力规定调节溢流阀压力值，检查溢流阀内泄漏
冲击
1）未设缓冲装置，运动速度过快
2）缓冲装置构造不对的，三角节流槽过短
3）缓冲装置中柱塞与孔间隙过大而严重泄漏，节流阀不起作用
1）调节换向时间，减少运动速度，或增设缓冲装置
2）修正凸台与凹槽，加长三角节流槽
3）修理，研配单向阀与阀座或更换
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，导致泄漏
4）缸筒内孔表面局部磨损或有腰鼓形导致泄漏
5）活塞与缸筒安装不同心或承受偏心负荷
1）修复损伤活塞杆
2）更换磨损或老化密封圈
3）检查接触面加工精度并修复
4）镗磨缸筒内表面，重配活塞
5）检查缸筒与活塞缸盖与活塞杆同心度并修整对中
声音异常
或噪声
1）压力过高或滑动面油膜破坏，导致滑动表面摩擦声响
2）密封圈刮削过大浮现异常声音异常
3）立式液压缸活塞下行到终点时，发生抖动
1）设备停止工作，检查并加强润滑，防止滑动面烧伤
2）用砂纸或纱布轻轻打磨唇边，或调节密封圈压紧限度
3）将活塞慢慢往复多次运动到顶端，以排除气体
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