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一、 液压缸的工作原理 液压缸由缸筒1、活塞2、活塞杆3、端盖4、活塞杆密封件5等主要部件组成。6为进出油口。其它结构的活塞式液压缸的主要零件如图4-1所示结构类似。 若缸筒固定,左腔连续地输入压力油,当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时,活塞以速度 连续向右运动,活塞杆对外界做功。 反之,往右腔输入压力油时,活塞以速度 向左运动,活塞杆也对外界做功。这样,完成了一个往复运动。这种液压缸叫做缸筒固定缸。 若活塞杆固定,左腔连续地输入压力油时,则缸筒向左运动。当往右腔连续地通入压力油时,则缸筒右移。这种液压缸叫活塞杆固定缸。 本章所论及的液压缸,除特别指明外,均以缸筒固定,活塞杆运动的液压缸为例。 由此可知,输入液压缸的油必须具有压力 和流量 。压力用来克服负载,流量用来形成一定的运动速度。输入液压缸的压力和流量就是给缸输入液压能;活塞作用于负载的力和运动速度就是液压缸输出的机械能。 因此,缸输入的压力 ,流量 ,以及输出作用力 和速度 是液压缸的主要性能参数。 二、液压缸的分类 为了满足各种主机的不同用途,液压缸有多种类型。 按供油方向分,可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只是往缸的一侧输入高压油,靠其它外力使活塞反向回程。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油。活塞的正反向运动均靠 液压力完成。 按结构形式分,可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和伸缩套筒缸。按活塞杆的形式分,可分为单活塞杆缸和双活塞杆缸。 按缸的特殊用途分,可分为串联缸、增压缸、增速缸、步进缸等。此类缸都不是一个单纯的缸筒,而是和其它缸筒和构件组合而成,所以从结构的观点看,这类缸又叫组合缸。
 
液压缸设计中应注意的问题 1)尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载,或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。 2)考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置,系统中需要有相应的措施。但是并非所有的液压缸都要考虑这些问题。 3)正确确定液压缸的安装、固定方式。液压缸只能一端定位。 4)液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计,尽可能做到结构简单、紧凑,加工、装配和维修方便。
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液压系统由哪些部件构成? 液压传动中由液压泵、液压控制阀、液压执行元件(液压缸和液压马达等)和液压辅件(管道和蓄能器等)组成的液压系统。液压泵把机械能转换成液体的压力能,液压控制阀和液压辅件控制液压介质的压力、流量和流动方向,将液压泵输出的压力能传给执行元件,执行元件将液体压力能转换为机械能,以完成要求的动作。 工作原理 电动机带动液压泵从油箱吸油,液压泵把电动机的机械能转换为液体的压力能。液压介质通过管道经节流阀和换向阀进入液压缸左腔,推动活塞带动工作台右移,液压缸右腔排出的液压介质经换向阀流回油箱。换向阀换向之后液压介质进入液压缸右腔,使活塞左移,推动工作台反向移动。改变节流阀的开口可调节液压缸的运动速度。液压系统的压力可通过溢流阀调节。在绘制液压系统图时,为了简化起见都采用规定的符号代表液压元件,这种符号称为职能符号。 基本回路 由有关液压元件组成,用来完成特定功能的典型油路。任何一个液压传动系统都是由几个基本回路组成的,每一基本回路都具有一定的控制功能。几个基本回路组合在一起,可按一定要求对执行元件的运动方向、工作压力和运动速度进行控制。根据控制功能不同,基本回路分为压力控制回路、速度控制回路和方向控制回路。 压力控制回路 用压力控制阀(见液压控制阀)来控制整个系统或局部范围压力的回路。根据功能不同,压力控制回路又可分为调压、变压、卸压和稳压 4种回路。 (1)调压回路:这种回路用溢流阀来调定液压源的最高恒定压力,溢流阀就起这一作用。当压力大於溢流阀的设定压力时,溢流阀开口就加大,以降低液压泵的输出压力,维持系统压力基本恒定。 (2)变压回路:用以改变系统局部范围的压力,如在回路上接一个减压阀则可使减压阀以后的压力降低;接一个升压器,则可使升压器以后的压力高於液压源压力。 (3)卸压回路:在系统不要压力或只要低压时,通过卸压回路使系统压力降为零压或低压。 (4)稳压回路:用以减小或吸收系统中局部范围内产生的压力波动,保持系统压力稳定,例如在回路中采用蓄能器。 速度控制回路 通过控制介质的流量来控制执行元件运动速度的回路。按功能不同分为调速回路和同步回路。 (1)调速回路:用来控制单个执行元件的运动速度,可以用节流阀或调速阀来控制流量,如图 简单磨床的液压传动系统原理图 中的节流阀就起这一作用。节流阀控制液压泵进入液压缸的流量(多余流量通过溢流阀流回油箱),从而控制液压缸的运动速度,这种形式称为节流调速。也可用改变液压泵输出流量来调速,称为容积调速。 (2)同步回路:控制两个或两个以上执行元件同步运行的回路,例如采用把两个执行元件刚性连接的方法,以保证同步;用节流阀或调速阀分别调节两个执行元件的流量使之相等,以保证同步;把液压缸的管路串联,以保证进入两液压缸的流量相同,从而使两液压缸同步。 方向控制回路 控制液压介质流动方向的回路。用方向控制阀控制单个执行元件的运动方向,使之能正反方向运动或停止的回路,称为换向回路,图 简单磨床的液压传动系统原理图 中的换向阀即起这一作用。在执行元件停止时,防止因载荷等外因引起泄漏导致执行元件移动的回路,称为锁紧回路。
 
 
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液压缸的故障和排除


现象

原                  

措                

 

 

 

 

 

混入空气

增设排气装置,或使液压缸以最大行程快速往复运动排除空气

运动密封件装置过紧

调整密封圈,使之松紧适当

活塞杆与活塞不同心

修正调整

导向套与缸筒不同心

修正调整

活塞端面或活塞杆轴肩与轴线偏摆过大

修正活塞端面或活塞杆轴肩

活塞杆弯曲

校直活塞杆

液压缸安装不良,轴线与前进方向不一致

重新安装

缸筒内径直线性不良

镗磨修复,重配活塞或密封件

缸筒锈蚀,拉毛

除去锈蚀、毛刺或重新镗磨

双活塞杆两端螺帽拧得过紧,使其同心不良

略松螺帽,使活塞杆处于自然状态

活塞杆刚性差

加大活塞杆直径

液压缸运动零件之间间隙过大

减小配合间隙


缓冲间隙过大

减小缓冲间隙

缓冲装置单向阀失灵

修理单向阀


运动密封过紧

调整密封件

液压缸相互运动零件制造装配不良

修理不合精度要求的零件,重新装配











活塞配合间隙过大,或活塞密封件损坏,造成内泄漏

减小配合间隙,更换密封件

活塞配合间隙过小,密封过紧,增大运动阻力

增加配合间隙,调整密封件的压紧程度

运动零件制造存在误差和装配不良,引起不同心或单面剧烈磨擦

修理误差较大的零件重新装配

活塞杆弯曲,引起剧烈磨擦

校直活塞杆

缸筒拉伤与活塞咬着,或缸筒加工不良

镗磨修复缸筒

缸筒拉伤造成内部泄漏

更换缸筒

密封不住,泄漏过多,造成流量和压力不足

找出泄漏部位,进行检修

油液杂质过多,卡死活塞或活塞杆

清洗液压系统,更换液压油

油温过高,加剧泄漏

分析温升原因,改进密封结构,避免温升过高

 

密封件咬边、拉伤、胶着破坏

更换密封件

密封件方向装反

改正密封件方向

缸盖螺钉未拧紧

拧紧螺钉

运动零件之间有纵向拉伤和沟痕

修理或更换零件

 
 
=1、程大先,《机械设计手册单行本液压传动》,北京,化学工业出版社,2004.1 2、贾培起,《液压缸》,北京,科学技术出版社,1987.6 3、刘辉、林玲,基于PLC控制的液压控制系统,科技动态 4、朱明星、李庆峰,PLC在液压传动控制系统中的应用,铜陵职业技术学院学报,2006年第4期 5、刘贤波、宋风、王玉宝,液压油缸结构的改进,煤矿机械,2008年11月 6、刘贤波、催梅生、张传伟,液压支架用液压油缸活塞杆弯曲稳定性的验算分析,煤矿机械,2008年1月 7、罗忠辉、王筱珍、液压缸运动的PLC闭环控制研究,机床与液压,1997.6 8、边辉、李震,液压油缸密封支承材料的选用,中国设备工程,2005.5 9、张书奇,液压自动往复液压缸的设计,液压气动与密封,2003年10月 10、马俊功、王世富、王占林,用电液比例阀改造液压油缸试验台,机械(维修与改造),2006年第2期 。 
 
 
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