液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)

1、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指導(dǎo)液壓缸設(shè)計(jì)是在對(duì)整個(gè)液壓系統(tǒng)進(jìn)行了工況分析、編制了負(fù)載圖、選定了工作壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。因此，首先要根據(jù)主機(jī)的要求確定缸的結(jié)構(gòu)類型，按照負(fù)載、速度、行程等已知條件決定缸的主要尺寸，再迸行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，最后對(duì)液壓缸的強(qiáng)度、剛度和工作穩(wěn)定性進(jìn)行校核。這里，重點(diǎn)對(duì)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提出指導(dǎo)性意見，指出校核方法，供課程設(shè)計(jì)時(shí)參考。1-1 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)是要滿足其輸出的力、速度、行程等諸項(xiàng)要求，同時(shí)要兼顧結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于加工、裝卸、維修，確保一定的效率、壽命等。一、力液壓缸的推力大小將直接影響其結(jié)構(gòu)。一般來(lái)說(shuō)，推力越大，其工作壓力越高。因此，對(duì)液壓缸的各個(gè)零件要進(jìn)行必要的受力

2、分析。如，活塞桿是受拉還是受壓，是否受到偏載，行程末端的沖擊壓力將有多大等，這就要求正確設(shè)計(jì)活塞桿的導(dǎo)向裝置、密封裝置，選定合適的活塞桿長(zhǎng)徑比和液壓缸各零件的連接結(jié)構(gòu)。二、速度為實(shí)現(xiàn)液壓缸的最高速度、最終速度，在結(jié)構(gòu)上就要保證進(jìn)、出口有一定通徑，減少內(nèi)泄漏量，設(shè)置緩沖裝置以防止沖擊，設(shè)置排氣裝置以免低速爬行等。三、行程除了液壓缸在起動(dòng)、制動(dòng)時(shí)所需的附加行程外，其有效行程要達(dá)到運(yùn)動(dòng)部件的最大行程要求，并力求結(jié)構(gòu)緊湊、占地最小。這就要求合理確定液壓缸的結(jié)構(gòu)類型、安裝方式，如采用伸縮缸、增程缸的結(jié)構(gòu)型式，或采用活塞桿固定缸體移動(dòng)的安裝方式。四、其它在特殊情況下，要考慮防漏、防銹蝕、防塵、防熱變形、防

3、自重跌落（如垂直缸或傾斜缸要有鎖緊裝置）等。2-2液壓缸結(jié)構(gòu)分析實(shí)例一、磨床工作臺(tái)液壓缸圖-2-1所示為小型的臥軸矩臺(tái)平面磨床M7120A 的工作臺(tái)液壓缸，帶動(dòng)工作臺(tái)和工件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。液壓缸的工況是負(fù)載力小、工作壓力為1.01.5MPa，要求往復(fù)等速，速度為412m/min，工作行程小于1m，屬于中速、低壓、短程液壓缸。據(jù)此工況，進(jìn)行以下結(jié)構(gòu)分析。（一）缸的結(jié)構(gòu)類型 雙作用雙出桿活塞式液壓缸，可滿足往復(fù)等速要求。（二）缸的安裝方式 缸體6 、缸蓋8 固定于床身，活塞桿7 通過掛腳9與工作臺(tái)連接，帶動(dòng)工作臺(tái)（工件）實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種缸體固定活塞桿移動(dòng)的安裝方式適合于短行程（為什么？請(qǐng)讀者自行分析

4、）。另外，液壓缸的安裝還要使其容易校正，為此，在缸體外圓上專門設(shè)置兩個(gè)供校調(diào)用的工藝外圓柱面A、B，要求A、B分別與缸體孔同心，A、B作為加工基準(zhǔn)（搭中心架用）和安裝基準(zhǔn)。用千分表校正A、B外圓柱面的上母線、側(cè)母線分別與床身V形導(dǎo)軌的導(dǎo)向面平行，這就實(shí)際上保證了液壓缸中心線在兩個(gè)方向上與導(dǎo)軌面的平行度，使液壓缸在正確的工作位置上就位。（三）缸的導(dǎo)向、緩沖、排氣和密封等結(jié)構(gòu) 先分析活塞桿的受力。液壓缸壓力油腔一側(cè)的話塞桿承受負(fù)載力而呈受拉狀態(tài)，其桿徑可以選擇得較小。為使回油腔一側(cè)的活塞桿免受壓力，掛腳9與活塞桿7為空套，螺母10僅為單面連接，即使活塞桿7受熱伸長(zhǎng)也不會(huì)受阻而產(chǎn)生彎曲變形。該液壓缸

5、的負(fù)載力與其所輸出的推力不在同一直線上（即受到偏載），因此必須設(shè)置活塞桿的導(dǎo)向裝置。銅套8為導(dǎo)向套，使細(xì)長(zhǎng)的活塞桿7得到導(dǎo)向，并能承受一定的偏載。該液壓缸以中速運(yùn)行，最大行程由機(jī)械擋鐵所限，活塞端面一般不撞擊缸蓋，為簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)，可不設(shè)計(jì)緩沖結(jié)構(gòu)。但必須指出，大型平面磨床工作臺(tái)因其速度高、慣量大，在液壓缸的兩端均有緩沖結(jié)構(gòu)。平磨液壓缸不作低速運(yùn)行，沒有低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的要求，可不必設(shè)置專用排氣裝置。但缸內(nèi)難免有空氣存在，也要將浮積在缸最高處的空氣排除。為此，油液從缸蓋頂部的通油孔C進(jìn)出，在活塞作全行程往復(fù)移動(dòng)時(shí)，便可將混有氣泡的油液從此排出。括塞5 與缸體6 之間采用間隙密封，其原因是：間隙密封的摩

6、擦阻力小，對(duì)于速度較快的平磨液壓缸來(lái)說(shuō)可使其運(yùn)動(dòng)輕快。少量的內(nèi)泄漏量對(duì)該缸的速度平穩(wěn)性影響不大（當(dāng)然，活塞上開設(shè)壓力平穩(wěn)槽，使活塞與缸孔盡量對(duì)中，減少泄漏）。因液壓缸工作壓力較低，在缸蓋與缸體之問的端面用紙墊4進(jìn)行密封即可。活塞桿與缸蓋之間采用Y形密封圈進(jìn)行密封，可減小摩擦力、縮短軸向尺寸，并使密封裝置具有“自密封性”。（四）缸體組件與活塞組件的結(jié)構(gòu) 缸體為鑄鐵件，適用于低壓缸。缸體與缸蓋用螺釘（圖-2-1中未示出）連接成缸體組件，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、拆裝方便，成本低廉?；钊c活塞桿用開口銷連接成活塞組件，對(duì)于低壓缸可達(dá)到強(qiáng)度和可靠性要求。缸體與活塞的材料分別為灰鑄鐵和球墨鑄鐵，材料的硬度匹配較為合理。

7、活塞上的小孔D ，不是阻尼孔，是用來(lái)裝配第二根活塞桿時(shí)減小氣阻的工藝孔。圖-2-2所示為萬(wàn)能外圓磨床M1432A 的工作臺(tái)液壓缸，工作壓力1.01.5MPa，往復(fù)速度4m/min，行程為2m ，屬低壓低速長(zhǎng)行程液壓缸。圖-2-1、-2-2雖然同樣都是磨宋工作臺(tái)液壓缸，但由于設(shè)計(jì)要求的不同，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上也有明顯的差別?，F(xiàn)分析如下：缸的結(jié)構(gòu)類型兩者相同，而安裝方式不同。圖-2-2的活塞桿通過支座17固定于床身，缸體11由掛腳3 、15 與工作臺(tái)連接而作往復(fù)移動(dòng)，此結(jié)構(gòu)適用于長(zhǎng)行程。外磨工作臺(tái)液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是從滿足低速穩(wěn)定性這一要求出發(fā)的，因?yàn)樵谶M(jìn)行精細(xì)修整砂輪或作精磨時(shí)，工作臺(tái)速度僅為0.02m

8、/min，為此用以下特殊的結(jié)構(gòu)措施來(lái)實(shí)現(xiàn)；（l） 活塞用“O”形圈9 密封，活塞與活塞桿用過渡配合，盡量減少內(nèi)泄漏。因?yàn)橐簤焊鬃鞯退龠\(yùn)行時(shí)，進(jìn)入缸的流量?jī)H每分鐘幾毫升，泄漏將會(huì)明顯影響速度的穩(wěn)定性。（2）低速時(shí)對(duì)摩擦力很敏感，極易產(chǎn)生“爬行”（讀者可復(fù)習(xí)一下液壓低速爬行的原因與對(duì)策），為此導(dǎo)向套7采用減摩材料，其密封裝置也只用一只Y 形密封圈，既減小摩擦力，又提高了密封性。（3）2米長(zhǎng)的缸體是用薄壁鋼管制成，鋼管受熱伸長(zhǎng)易引起彎曲變形，活塞在缸體內(nèi)作低速運(yùn)動(dòng)時(shí)摩擦阻力很不均勻，造成低速不穩(wěn)定。為此，缸體采用簡(jiǎn)支梁結(jié)構(gòu)，其右端由掛腳15固定于工作臺(tái)上，而左端空套在掛腳8的孔內(nèi)，缸體11可作自由伸

9、縮。（4）氣泡是造成低速爬行的原因之一。該缸設(shè)有專用排氣孔與排氣閥相連，可隨時(shí)排氣?？?經(jīng)導(dǎo)向套7的環(huán)槽內(nèi)側(cè)通道與排氣閥的管道相接（圖中未示出）。排氣裝置，對(duì)于獲得低速穩(wěn)定性特別重要。二、組合機(jī)床液壓滑臺(tái)液壓缸圖-2-3所示為液壓滑臺(tái)的液壓缸結(jié)構(gòu)。組合機(jī)床的工藝范圍較廣，如鉆、鏜、銑、攻絲等。因此液壓缸的推力和速度范圍也較大，一般工作壓力在3.05.0MPa，速度0.10.6m/s，行程在lm以下多見，屬于中壓中低速短行程液壓缸。結(jié)構(gòu)分析如下：（一）液壓缸的結(jié)構(gòu)類型為單出桿活塞式液壓缸。利用缸的無(wú)桿腔進(jìn)行低速大推力的工作進(jìn)給，利用液壓缸（活塞桿直徑d=0.7D，D為活塞直徑）的差動(dòng)連接實(shí)現(xiàn)快進(jìn)

10、，并與快退速度相等。（二）缸的安裝方式 缸體固定于基座2的孔中，活塞桿9通過掛腳4帶動(dòng)滑臺(tái)11運(yùn)動(dòng)。為防止活塞桿軸線在安裝時(shí)的偏斜，采用球面墊圈16，由雙螺母17緊固。平鍵3 可提高連接剛度和改善連接螺釘?shù)墓ぷ鳁l件?；_(tái)液壓缸有時(shí)可設(shè)計(jì)成活塞桿固定、缸體移動(dòng)的型式，但為避免用軟管，進(jìn)出油管均要套裝于空，合的活塞桿中，使結(jié)構(gòu)復(fù)雜、裝配困難。圖-2-3所示的結(jié)構(gòu)為缸體固定，油管13安裝在缸體上方的外部，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，也便于裝配與維修。（三）其它結(jié)構(gòu) 為適應(yīng)組合機(jī)床液壓缸的推力、速度范圍較大的特點(diǎn)，考慮了排氣裝置和較可靠的密封裝置。專用排氣孔14 用來(lái)排除無(wú)桿腔內(nèi)的氣泡，提高進(jìn)給運(yùn)動(dòng)的速度平穩(wěn)性?；钊?/p>

11、10與缸體8之間、活塞桿9與缸蓋7之間的動(dòng)密封均用Y形密封圈進(jìn)行密封，各個(gè)環(huán)節(jié)的靜密封均用O形圈密封。為防止切屑或灰鑄鐵粉末粘附在活塞桿上，還采用了防塵圈6?；钊麠U的導(dǎo)向裝置較簡(jiǎn)單，由鑄鐵缸蓋7的內(nèi)孔直接導(dǎo)向，取消導(dǎo)向套，磨損后可更換缸蓋?？烧{(diào)螺栓l的端面作為死擋鐵，用螺母鎖緊，以提高滑臺(tái)尺寸控制的位置精度。三、挖掘機(jī)的翻斗液壓缸圖-2-4 所示為工程機(jī)械上常用的單桿液壓缸。工作壓力在10MPa 左右，速度為5m/min 左右，屬高壓中低速液壓缸（行程視結(jié)構(gòu)需要而定，一般以中、短行程為主）。（一）結(jié)構(gòu)類型 工程機(jī)械的液壓缸一般工作時(shí)為低速運(yùn)動(dòng)，回程快速，又常常在液壓缸的一端輸出而工作。因此，其

12、結(jié)構(gòu)類型為雙作用單出桿活塞式液壓缸是合適的。（二）安裝方式 工程機(jī)械的液壓缸大多要與連桿機(jī)構(gòu)相連接，故活塞桿端部為耳環(huán)式?；钊麠U12在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的同時(shí)，要允許缸體擺動(dòng)，故缸體11亦為耳環(huán)式，可繞耳環(huán)2的中心線搖擺，以適應(yīng)挖掘機(jī)動(dòng)作的需要。要注意的是：在安裝時(shí)，二個(gè)耳環(huán)的方向要一致（如圖-2-4 的圖示位置），否則缸體會(huì)因負(fù)載偏心要受到一個(gè)彎曲載荷，使活塞桿彎曲變形并在彎曲狀態(tài)下作往復(fù)移動(dòng)，易咬毛導(dǎo)向套13和缸孔，使密封件損壞而泄漏，甚至導(dǎo)致活塞桿端部螺紋的折斷。高壓化措施：為使結(jié)構(gòu)尺寸緊湊，一般工程機(jī)械液壓缸工作壓力較高，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)如下：1液壓缸的無(wú)桿腔為高壓腔，為增加連接強(qiáng)度、減少泄漏環(huán)節(jié)，

13、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)起見，采用缸體與缸蓋的焊接結(jié)構(gòu)。耳環(huán)（即缸蓋）2 上有止口，與無(wú)縫鋼管（即缸體）11 相配，可減小焊接變形。2雖然液壓缸的速度不一定高，但負(fù)載大，所推動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量也較大，活塞到達(dá)行程終點(diǎn)易沖擊而撞擊缸蓋。為此，在缸的兩端設(shè)有緩沖裝置。3密封裝置采用不等高唇的密封圈6、10、16以適應(yīng)高壓和壓力多變的特點(diǎn)。尼龍環(huán)8可提高耐磨性。為進(jìn)一步減少泄漏，在活塞與活塞桿的連接處也增設(shè)O形圈9。在油口A、B處，采用公制螺紋的高壓管接頭，在其端面用O形圈密封。4活塞與活塞桿用非螺紋連接（半環(huán)5、卡套4及擋圈3），消除因壓力變動(dòng)、振動(dòng)等原因而使螺紋連接松動(dòng)的弊病，適宜于工程機(jī)械用的高壓缸。5右端蓋1

14、5與缸體用螺紋連接，用螺釘17鎖緊防松。（三）耳環(huán)上設(shè)有注油器1，防止耳軸咬死。液壓缸一般在野外工作，活塞桿要鍍鉻，用防塵圈18 除塵。在油口B的缸壁內(nèi)側(cè)，要修鈍銳邊，在將活塞裝進(jìn)缸體孔時(shí)，最好在B口處鑲填一個(gè)工藝用堵頭，以免密封圈通過孔口時(shí)割傷?；钊麠U12與耳環(huán)22之間的螺紋用來(lái)在裝配時(shí)調(diào)節(jié)二耳孔之間的距離。總之，通過以上三種不同類型液壓缸的結(jié)構(gòu)分析，表明缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要因工況的不同而異。對(duì)自已設(shè)計(jì)的液壓缸結(jié)構(gòu)要作出中肯的分析，切忌盲目類比，不分良蕎。2-3 選擇液壓缸局部結(jié)構(gòu)的指導(dǎo)雖然液壓缸的結(jié)構(gòu)多種多樣，但我們只要熟悉液壓缸局部結(jié)構(gòu)的基本類型，再根據(jù)其工況進(jìn)行選擇、組合、變型、派生，就可設(shè)

15、計(jì)出所需的結(jié)構(gòu)。一、缸體組件（由缸體與缸蓋連接面成）缸體組件內(nèi)充滿了有壓液體，相當(dāng)于一個(gè)“壓力容器”，要求它有一定強(qiáng)度、無(wú)外泄漏、結(jié)構(gòu)緊湊，并且加工方便、拆裝的工藝性好。（一）不可拆式缸體組件用于壓機(jī)的大直徑高壓缸，缸體組件為一端開口，另一端封底（俗稱缸底）的鍛件或鑄鋼件。缸底形狀有平底、橢圓底和球底見圖-2-5（1）（2）（3），球底的受力情況比平底、橢圓底好，但鍛造工藝性差，軸向尺寸大。用于行走機(jī)械的高壓缸要求輕巧，常用無(wú)縫鋼管作缸體，與缸蓋焊接而成缸底圖-2-5 （4）。（二）可拆式缸體組件對(duì)于中高壓、中低壓的缸體組件，為便于加工和拆裝，多用可拆式結(jié)構(gòu)，缸蓋用螺釘（或螺栓）、螺紋與缸體相

16、連接，常見有以下幾種類型：l缸蓋螺釘式如圖-2-5（5），缸體為鑄鐵件，在端部鑄出凸緣，缸蓋用螺釘與之緊固，廣泛用于中低壓缸。圖-2-5（6）的缸體為35號(hào)無(wú)縫鋼管，兩端焊法蘭。圖-2-5（7） 缸體用圓鋼坯直接車削而成，中段外圓直徑車小，用于小直徑短程缸，如夾緊缸、定位缸等。2缸蓋螺栓（拉桿）式圖-2-5（8）所示的缸體為標(biāo)準(zhǔn)的圓筒形無(wú)縫鋼管，結(jié)構(gòu)通用性大，但徑向結(jié)構(gòu)尺寸稍大，當(dāng)用于高壓長(zhǎng)行程時(shí)，螺栓易變形，缸蓋易松動(dòng)，可用于中低壓短程液壓缸或氣缸。圖-2-5（9）為另一種結(jié)構(gòu)，螺栓布置在方形缸蓋的四角。3缸蓋卡環(huán)式 圖-2-5（10）所示用卡環(huán)（一般為半圓環(huán)）嵌入缸體的槽內(nèi)，用螺釘將缸蓋與

17、法蘭緊固。對(duì)于薄型鋼管，溝槽將削弱缸體的強(qiáng)度，有時(shí)不允許加厚缸壁，可用凸臺(tái)和襯套，適用于鋁合金缸體如圖-2-5（11）。連接強(qiáng)度要求不高時(shí)，可用彈性鋼絲、彈性擋圈代替卡壞，如圖-2-5（12）所示?？▔囊部芍糜诟妆趦?nèi)側(cè)，圖-2-5（13）為內(nèi)卡環(huán)，分四段裝入槽內(nèi)，內(nèi)孔為錐面，此結(jié)構(gòu)軸向尺寸較大，活塞裝入缸筒時(shí)，O形圈易切壞，但拆裝方便，用于大直徑中高壓缸。圖-2-5（14）為另一種內(nèi)卡環(huán)結(jié)構(gòu)。4缸蓋螺紋式缸蓋直接用螺紋與缸體連接，省去螺釘、螺檢、卡環(huán)，結(jié)構(gòu)緊湊，如圖-2-5（15）所示。但不便于在缸體上加工螺紋，而且若密封圈和管接頭安裝在缸蓋上時(shí)，密封圈易擰扭，管接頭難以定方位，螺紋面與密封表

18、面也不易同心，長(zhǎng)期使用后螺紋易“誘死”，不易拆卸。圖-2-5（16）為內(nèi)螺紋結(jié)構(gòu)，0形圈置于端面，圖-2-5（17）為一種派生結(jié)構(gòu)，缸蓋不帶螺紋，由螺母將缸蓋壓緊，用螺釘緊定，就可避免圖-2-5（15）的缺陷。（三）缸蓋結(jié)構(gòu)活塞桿若伸出缸體組件之外，則缸蓋同時(shí)與缸體、活塞桿發(fā)生關(guān)系。往往為了簡(jiǎn)化缸體結(jié)構(gòu)，寧可把許多結(jié)構(gòu)（諸如活塞桿的導(dǎo)向、密封、防塵裝置、緩沖、排氣裝置以及液壓缸的進(jìn)、出油口等）集中在缸蓋內(nèi)。缸蓋是小件，即使結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜些，還是比較容易裝夾和加工。這里僅介紹如何在缸蓋內(nèi)安排活塞桿的導(dǎo)向裝置（其它裝置詳見后）。當(dāng)活塞桿的長(zhǎng)徑比較大、行程長(zhǎng)、運(yùn)動(dòng)精度高并承受偏心負(fù)載時(shí)，必須要在缸蓋內(nèi)考

19、慮活塞桿的導(dǎo)向，如圖-2-6所示。（1）缸蓋材料為灰鑄鐵時(shí)，可由缸蓋本身導(dǎo)向，省去導(dǎo)向套（圖-2-6（1）。（2）一般應(yīng)設(shè)置導(dǎo)向套，便于在磨損后更換，其材料為鑄造青銅、尼龍、灰鑄鐵等，其安裝部位可在密封圈靠近壓力油腔的內(nèi)側(cè)圖-2-6（2）、（3）或在密封圈外側(cè)圖-2-6（4）。前者有利于導(dǎo)向套表面的潤(rùn)滑，但對(duì)于靠壓力油作用于唇邊使其張開的密封圈（如Y 形密封圈），應(yīng)在導(dǎo)向套上開設(shè)貫穿的油槽圖-2-6（2）。后者有利于提高活塞桿的支承剛性，可略為增加活塞桿的支承跨度。（3）長(zhǎng)行程時(shí)，可采用球面自位導(dǎo)向套圖-2-6（5）二、活塞組件（由活塞與活塞桿連接而成）活塞組件將缸體組件分隔成高、低壓兩個(gè)工作

20、腔，又與運(yùn)動(dòng)部件相接輸出動(dòng)力。因此，對(duì)活塞組件既有密封要求又有受力要求。一、不可拆式活塞組件圖-2-7（l）、（2）為壓機(jī)液壓缸的活塞組件，因活塞與活塞桿直徑差值小，用整體式，以簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)，傳遞動(dòng)力時(shí)又可提高結(jié)構(gòu)剛性，用中空式以減小質(zhì)量。圖-2-7（3）為焊接式，適于活塞與活塞桿直徑差值大，省卻螺紋連接所需的防松裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，用于活塞桿固定的組合機(jī)床滑臺(tái)液壓缸中。二、可拆式活塞組件這種結(jié)構(gòu)的目的在于可合理選擇活塞材料以及便于在活塞上安裝密封圈。缸體與活塞為一對(duì)摩擦副，我們知道，為提高其耐磨性，兩者的材料匹配應(yīng)為一硬一軟的組合，避免材料的親和性造成“咬死”。例如，缸體用鋼、活塞用鑄鐵，或缸體用鑄

21、鐵、活塞用鋼，若兩者都采用鋼時(shí)，可在活塞上鑲以銅套、尼龍?zhí)谆虿挤尤┧芰系?，有時(shí)也可用鋁合金。圖-2-7（4）（11）為常見的可拆式活塞組件的結(jié)構(gòu)。其中（4）（7）為螺紋連接，拆裝方便，連接穩(wěn)固，無(wú)間隙，但在負(fù)載多變時(shí)仍容易松勁，必須考慮防松裝置（如雙螺母、鎖緊墊片、開槽鎖緊螺母甚至焊死），可用于中低壓、中高壓缸。圖（8）（11）為非螺紋連接，適于負(fù)載多變場(chǎng)合，但存在徑向和軸向間隙，不易卡緊，用于高壓缸（圖中所示的1 均為半環(huán)）。銷釘（錐銷、開口銷）連接無(wú)間隙，僅限用于輕載，如圖-2-l、-2-2 所示。三、密封結(jié)構(gòu)圖-2-8為液壓缸的密封結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，由缸體組件、活塞組件的靜密封（密封圈1、2、4

22、）以及兩組件之間的動(dòng)密封（密封圈3、5）組成。液壓缸一般不允許有外泄漏，但有時(shí)在活塞桿外圓處需要一層油膜，在規(guī)定范圍內(nèi)允許有少量滲漏，以免增大密封阻力而使密封圈發(fā)熱、磨損。有些場(chǎng)合，為了不使泄漏油液污染環(huán)境，可設(shè)計(jì)一條集油槽6。7為防塵圈。選擇各種密封裝置的注意點(diǎn)如下：（一）間隙密封常見于活塞與缸體孔之間的動(dòng)密封。尺寸猜度高，往往單配間隙，互換性差，磨損后無(wú)法補(bǔ)償，只能更換活塞用于摩擦力要求小、運(yùn)動(dòng)輕快的中高速液壓缸和動(dòng)作靈敏的伺服系統(tǒng)掖壓缸。（二）O形圈密封1O形圈密封的原理屬于擠壓型密封，因此，O形圈預(yù)壓縮量的大小將直接影響其密封性。選定O形圈規(guī)格尺寸后，預(yù)壓縮量也相應(yīng)確定，如圖-2-8中

23、的O形圈1規(guī)格為100×95×3.1，100外徑為選擇的依據(jù)，95即為安裝O形圈的構(gòu)槽底徑，3.1為O形圈的截面直徑，其預(yù)壓縮量1= ×100%=19.35%(2.5=）。同理，O形圈2 的規(guī)格尺寸為45×40×3.1，內(nèi)徑40為選擇依據(jù)，預(yù)壓縮是2= ×100%=19.35%。運(yùn)動(dòng)用O形圈3、5其規(guī)格為100×90×5.7, 56×50×3.5, 其預(yù)壓縮量分別為3= ×100%=12.28%，5= ×100%=14.28%，由此可見，靜密封的O形圈截面尺寸比動(dòng)密封的小（也

24、可與動(dòng)密封相等），靜密封的O形圈預(yù)壓縮量比動(dòng)密封大?，F(xiàn)在O形圈有新國(guó)標(biāo)GB3452.1-82，在選擇規(guī)格時(shí)也要注意有合適的預(yù)壓縮量。2使用O形圈密封后，活塞與缸孔的配合公差比間隙密封的要求大大降低。這是O形圈密封的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。3用于靜密封的O形圈，可按需要布置在軸上、孔內(nèi)、端面或角上，而以端面的密封效果最佳。構(gòu)槽高度h確定后，預(yù)壓縮量也相應(yīng)確定，見圖-2-8。4壓力超過10MPa時(shí)，要增加擋圈。5裝拆O形圈時(shí)，禁止通過銳邊、螺紋表面甚至1×45°的倒角棱面。因此，在液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，在缸口、孔口、槽口或軸端，均應(yīng)有10°30°的導(dǎo)向錐面，以防割傷O形圈。

25、6大直徑、高速度、壓力變動(dòng)大的往復(fù)運(yùn)動(dòng)中，在摩擦力的作用下容易使O形圈在溝槽內(nèi)翻轉(zhuǎn)扭曲，此時(shí)要用唇形密封圈代替。（三）唇形密封圈（U形、Y形、Yx形、V形等密封圈）1唇形圈的密封是靠壓力油直接作用于唇邊，使其充分張開，貼緊密封表面而成。但V形圈的唇邊是在壓環(huán)的壓緊力作用下，由支承環(huán)迫使其張開的，其張開的程度由壓緊力調(diào)節(jié)，如圖-2-6（3）、（5）所示。2唇口要對(duì)著壓力油的方向，不得反裝。3U形密封圈的唇邊長(zhǎng)而軟，必須要用支承環(huán)，如圖-2-7（8）所示。Y 形密封圈一般可不用支承環(huán)，但高速、壓力變動(dòng)大時(shí)仍要使用，以固定住密封圈。Yx形密封圈因?qū)捀咧鹊扔诨虼笥?，又設(shè)計(jì)成不等高唇（短唇作密封用，

26、長(zhǎng)唇作支承用），抗翻轉(zhuǎn)性好，可取消一支承環(huán)。4大直徑唇形圈可擴(kuò)大直徑利用其彈性裝入溝槽中，如圖-2-7（9）所示。但對(duì)于小直徑唇形圈，彈性較差，為減小初始的殘余變形，要設(shè)計(jì)成直接套裝結(jié)構(gòu)，如圖-2-7（8）、（10）所示。5U形圈的摩擦力小且穩(wěn)定，可通過支承環(huán)來(lái)調(diào)節(jié)。Yx形圈的短唇剛性大、摩擦力大，不能調(diào)節(jié)。V形圈的摩擦力大小要視V形圈的數(shù)量、壓環(huán)的壓緊力而定。降低密封表面的粗糙度（如Ra0.2）和硬度（如液壓，鍍鉻），可減小密封圈的摩擦力，但過高的光潔度（如鏡面磨削）反而不能保持油膜而使密封圈發(fā)熱和磨損。（四）活塞環(huán)密封1代替橡膠圈，用于高溫、高速、高壓，缸壁要鍍硬鉻。2活塞環(huán)接口處存在泄漏

27、，為減少泄漏，相鄰兩個(gè)活塞環(huán)的接口要錯(cuò)開。一般不用于低速運(yùn)動(dòng)。四、緩沖和排氣結(jié)構(gòu)緩沖的目的是防止活塞與缸蓋撞擊或提高活塞的重復(fù)定位精度，其原理是在活塞組件與缸體組件之間形成一個(gè)封閉油腔（即緩沖腔），腔內(nèi)油液的壓力作用于活塞（或缸體）克服慣性力，實(shí)現(xiàn)減速制動(dòng)。（一）緩沖結(jié)構(gòu)的關(guān)鍵是形成一個(gè)緩沖腔，用腔內(nèi)的油液通過液壓阻尼（間隙、三角溝槽、節(jié)流口等）。（二）圖-2-9為緩沖時(shí)活塞速度u和緩沖腔內(nèi)油液壓力p的曲線。OA、AB、BC分別為起動(dòng)、勻速、緩沖的時(shí)間。在剛開始緩沖的B點(diǎn)，緩沖腔油液的壓力很高。液壓缸應(yīng)該按此壓力值來(lái)校核缸體組件的連接強(qiáng)度。制動(dòng)時(shí)的速度最好呈勻減速曲線，緩沖行程的終點(diǎn)速度應(yīng)為零

28、，但實(shí)際結(jié)構(gòu)中，由于各種參數(shù)的影響，終點(diǎn)速度可能并不等于零（見圖-2-9的虛線所示），因此常常設(shè)計(jì)成可調(diào)式緩沖結(jié)構(gòu)。（三）要防止能夠緩沖，但不能反向迅速起步的弊病。（四）如果不在液壓缸最大行程的兩端緩沖，而在行程的中途某一點(diǎn)處緩沖，則可在液壓缸出口的液壓線路中安置行程節(jié)流閥，實(shí)現(xiàn)減速制動(dòng)。排氣目的是提高液壓缸的傳動(dòng)剛性或速度平穩(wěn)性。對(duì)于中低速液壓缸，要設(shè)置專用排氣裝置，如放氣螺塞、放氣閥。對(duì)于速度平穩(wěn)性要求不高的高速缸、高壓缸，可不必設(shè)排氣裝置，但液壓缸的進(jìn)、出口應(yīng)在缸的最高位置上。2-4 液壓缸的技術(shù)條件由于液壓缸的應(yīng)用面廣，對(duì)速度、壓力、行程及工作性能的要求均不盡相同。因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)要

29、依具體要求，在裝配圖上和零件圖上制訂相應(yīng)的技術(shù)條件。一、裝配圖上技術(shù)條件（一）標(biāo)明液壓缸工作的公稱參數(shù)：最大輸出推力（或最大工作壓力）、最高最低速度（最大最小流量）、有效工作行程、工作液品種和工作溫度；（二）液壓缸的空載試驗(yàn)：在空載壓力作用下，全程往復(fù)510次，應(yīng)移動(dòng)乎穩(wěn)、靈活，無(wú)阻滯現(xiàn)象?？蛰d壓力流取決于密封型式，一般可取p =（1.53） ×10Pa ；（三）液壓缸的負(fù)載試驗(yàn)：缸在承受最大負(fù)載力時(shí)（此時(shí)缸內(nèi)壓力為最大工作壓力）, 全程往復(fù)510次，應(yīng)移動(dòng)乎穩(wěn)、靈活，各零部件無(wú)永久變形；（四）液壓缸的強(qiáng)度試驗(yàn)。在試驗(yàn)壓力（視用途而異，一般為最大工作壓力的1.51.75 倍）作用下，

30、試壓2分鐘，無(wú)永久變形和強(qiáng)度破壞。對(duì)某些高壓缸，要求抽樣進(jìn)行壓力容器的爆破試驗(yàn)；（五）泵漏試驗(yàn)：在最大負(fù)載力作用下，活塞在某行程位置上保持10分鐘，位移不大于0.5毫米（這是指采用橡膠密封圈的活塞），也可用泄漏流量（單位為ml/min）的大小來(lái)評(píng)定內(nèi)泄漏的質(zhì)量指標(biāo)。對(duì)于外泄漏，在1.31.5倍的最大工作壓力作用下，活塞全程往復(fù)510次，各密封、焊縫處，不得漏油，但在活塞桿處允許少量滲出；（六）緩沖試驗(yàn)：在公稱負(fù)載力作用下，行程端點(diǎn)應(yīng)有明顯緩沖，無(wú)撞缸現(xiàn)象；（七）試驗(yàn)結(jié)束，各零件表面要涂上防銹油、缸體外壁涂耐油漆；（八）在裝配圖上，沿著缸的軸線方向，要標(biāo)注封閉的尺寸鏈。在圖上還要注明：有效工作行

31、程、最大運(yùn)動(dòng)范圍尺寸，中心高、最大外形尺寸、缸的進(jìn)口和出口的通徑、定位銷和安裝螺釘?shù)拈_擋尺寸、安裝螺釘?shù)囊?guī)格，各相配零件的配合尺寸（如活塞與缸體、缸蓋與缸體、活塞與缸蓋、活塞桿與導(dǎo)向套、導(dǎo)向套與缸蓋等）。組合機(jī)床滑臺(tái)液壓缸的裝配圖見圖-2-3。二、零件圖上技術(shù)條件（一）缸體（見圖-2-10）1缸體材料 機(jī)床液壓缸缸體采用灰鑄鐵，球墨鑄鐵，壓力較高或要求減輕移動(dòng)件質(zhì)量時(shí)采用無(wú)縫鋼管。工程機(jī)械液壓缸缸體大多采用35、45鋼的無(wú)縫鋼管，需要焊接時(shí)用35鋼。2缸體的配合梢度和表面粗糙度：間隙密封時(shí)，單配間隙0.020.05mm，表面粗糙度值取Ra0.2µm（相當(dāng)于舊表面光潔度9）。形圈密封時(shí)

32、，配合為H8/f8、H9/f9（相當(dāng)于舊國(guó)標(biāo)D3/dc3、D4/dc4），表面粗糙度值可取Ra0.2µm或Ra0.4µm（相當(dāng)于8）。唇形密封圈可取H9/f9 與Ra0.4µm?；钊h(huán)密封為減少內(nèi)泄漏，取H7/g6（相當(dāng)D/d6）、Ra0.2µm。必須指出：如果密封件的滑動(dòng)摩擦面的表面粗糙度值過?。ㄈ缧∮赗a0.5µm），則會(huì)造成完全密封而不能形成表面油膜，導(dǎo)致干摩擦滑動(dòng)，結(jié)果反面加速其發(fā)熱、磨損。3缸體的形位公差等技術(shù)要求：缸體孔徑的圓度、圓往度不大于直徑公差之半?；钊h(huán)密封時(shí)，缸體孔徑的圓度、圓往度應(yīng)不大于直徑公差的1/3。缸體軸心線的直線

33、度在600mm 長(zhǎng)度上不大0.3mm。缸體端面對(duì)軸心線的垂直度按直徑每100mm不大于0.04mm缸體與缸蓋為螺紋連接時(shí)，螺紋采用6H/6g級(jí)（舊國(guó)標(biāo)2a級(jí)）精度的公制螺紋。為提高耐磨性，缸孔表面鍍0.030.05mm的硬鉻層，然后進(jìn)行珩磨或研磨也可以在鏜孔后進(jìn)行滾壓（冷擠壓），既提高了表面硬度（硬度達(dá)HRC3540），又可獲得較低的表面粗糙度。缸體外表面應(yīng)涂耐油漆。為了不損傷活塞和缸蓋上的密封圈，在缸體孔口應(yīng)有10°30°的坡度。（二）活塞（見圖-2-11）1活塞的材料：活塞的常用材料有灰鑄鐵、球墨鑄鐵、45鋼（外徑鑲青銅環(huán)或尼龍66、尼龍1010、夾布酚醛塑料套）、鋁合

34、金等?；钊c活塞桿為整體式時(shí)，采用45鋼，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，此時(shí)缸體材料應(yīng)采用鑄鐵。2活塞的配合精度與表面粗糙度：活塞外徑采用f8或f9，表面粗糙度值為Ra0.4µm（相當(dāng)于8）?；钊c活塞桿相配的內(nèi)孔采用H8或H9，表面粗糙度值為Ra0.2µm（相當(dāng)于6）。3活塞的形位公差：活塞外徑的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半。外徑對(duì)內(nèi)孔的同軸度不大于公差之半?；钊嗣媾c軸心線的垂直度按直徑100mm上不大于0.04mm。（三）活塞桿（見圖-2-12）1活塞桿材料：實(shí)心活塞桿一般用35、45鋼，空心活塞桿一般用35、45無(wú)縫鋼管，在特殊情況下，可選用高強(qiáng)度的合金鋼40Cr作為活塞桿的材

35、料?；钊麠U應(yīng)進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理。2活塞桿的配合精度與表面粗糙度：活塞桿與導(dǎo)向套（或缸蓋）的配合推薦采用H8/f8、H9/f9，活塞桿表面粗糙度值為Ra0.4µm（相當(dāng)于8 ）。活塞桿與活塞的配合一般采用H8/h8、H9/h9（相當(dāng)于舊國(guó)標(biāo)D3/d3、D4/d4 ），表面粗糙度值為Ra0.8µm（相當(dāng)于7）。3活塞桿的形位公差等技術(shù)要求：配合部分的圓度、圓柱度不大于直徑公差之半?；钊麠U軸線的直線度在500mm長(zhǎng)度上不大于0.03mm。兩配合處的全跳動(dòng)不大于0.01mm。與活塞端面相結(jié)合的臺(tái)階面的垂直度在直徑100mm上不大于0.04mm。對(duì)于空心活塞桿，必須留出焊接和熱處理用的通氣孔。為防止活塞桿表面的銹蝕和提高耐磨性