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液压缸的组成部分及结构应用材料

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  • 时间:2010-08-19 08:37
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 液压缸的五大组成部分是:缸筒组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置、排气装置。

  缸筒组件

  缸筒组件包括缸筒和缸盖(前后端盖)。这一部分的结构问题,一是缸筒与缸盖的联接方式;二是液压缸的安装固定方式。

  (1)缸筒和端盖的联接方式

  缸筒和端盖联接的各种典型结构及其优缺点如图4—1所示。缸筒和缸盖的联接方式与缸筒和缸盖的材料及液压缸的工作压力等因素有关。工作压力p较低(p<10MPa)时,常用铸铁材料做缸筒,其联接方式多采用法兰联接,法兰随同缸筒同时铸出。工作压力较高时,常用无缝钢管(10MPa< p <20MPa)和铸钢、锻钢(p >20MPa)

  对图4—1所示结构说明如下。

  拉杆联接。前后端盖装在缸筒两边,用4根拉杆(螺栓)将其紧固。这种联接通常只用于较短的液压缸。

  法兰联接。当采用无缝钢管做缸筒而又采用法兰联接时,需在无缝钢管上焊上法兰盘,再用螺钉与端盖紧固[4—1(b)I]。此种结构应用最广,特别是中压液压缸均采用这种结构。若工作压力较小,缸壁又较厚时,可直接用螺钉将缸盖与缸筒联接起来。此时缸筒材料常为铸铁。

  卡环联接。图4—1(c)I为外卡环联接;Ⅱ为内卡环联接。图中K为卡环,把卡环切成两块(半环)装于缸筒槽内。当液压缸轴向尺寸受到限制,又要获得较大行程时,有时采用外卡环联接。

  焊接联接。这种联接其内孔清洗、加工较困难,且易产生变形,故多应用于液压缸较短的场合。

  螺纹联接。图中I为外螺纹联接;Ⅱ为内螺纹联接。

  钢丝联接。该结构适用于低工作压力的场合。

  在上述结构中,焊接联接只能用于缸筒的一端,另一端必须采用其他结构。对于法兰联接、螺纹联接和焊接联接则较为普遍地应用于自制的中小型非标准液压缸中。

  (2)液压缸的安装固定方式

 

  液压缸与机架的安装方式如图4-2所示。其中支座式、法兰式适用于缸筒与机架间没有相对运动的场合;轴销式、耳环式、球头式适用于缸筒与机架间有相对运动的场合。在液压缸两端都有底座时,只能固定一端,另一端浮动,以适应热胀冷缩的需要(当液压缸较长时这点尤为重要。采用法兰或轴销安装定位时,法兰或轴销的轴向位置会影响活塞杆的压杆稳定性。这点应予注意。

  活塞组件

  这部分包括活塞和活塞杆。活塞组件的结构包括活塞和活塞杆的联接、活塞杆头部的结构两方面问题。根据工作压力、安装形式(缸定式还是杆定式)及工作条件的不同,活塞组件亦有多种结构形式。

  (1)活塞和活塞杆的联接

  活塞和活塞杆的联接方法多数采用如下形式:

  螺纹联接。如图4—3所示。这种联接形式在机床上较因此这种形式不适合于高压系统。

  非螺纹联接。这种联接适用于高压系统。图4—4为这种结构的几种常见形式,图4—4(a)为单半圆环式。半圆环3(切成两半)放在活塞杆6的环形槽里,通过弯板4夹紧活塞5,并由轴套2套住,轴套又由弹簧圈1固定在活塞杆上。图4—4(b)为双半圆环式,活塞杆1上使用了2个半环4,它们分别由2个密封座2套住,然后在密封座之间塞人2个半环形活塞3,图4-4(c)则是用锥销1把活塞2固定在活塞杆3上。

  在小直径的液压缸中,也有将活塞和活塞杆做成整体结构的。这种结构虽然简单、可靠,但加工比较复杂。当活塞直径较大、活塞杆较长时尤其如此。

  (2)活塞杆头部结构

  活塞杆头部直接与工作机械联系,根据与负载联接的要求不同,活塞杆头部主要有如图4—5所示几种结构供选择。

  活塞组件的材料。活塞一般都用耐磨铸铁制造,活塞杆则不论是实心的还是空心的,大多都用钢料制成。

  液压缸的泄漏途径

  液压缸在工作时,腔内压力较腔外压力(大气压)高得多;缸内进油腔压力较回油腔压力高得多。这样,油液就可能通过固定件的联接处(途径之一),如端盖和缸筒的联接处,和有相对运动部件的配合间隙(途径之二)而泄漏。如图4—6所示。外泄不但使油液损失影响环境,而且有失火的危险。内泄则将使油液发热、液压缸容积效率降低,进而使液压缸工作性能变坏。因此应最大限度地减少泄漏。

  橡胶密封圈的类型(OYV)及应用场合、特点

  橡胶密封圈按其断面形状分为O形、Y型和V型三种形式。

  型密封圈。这种密封圈断面呈圆形,如图4—7所示。其材料用耐油橡胶制成,具有较强的抗腐蚀性。它既可以用于活塞、缸筒这样有相对运动件之间的密封,又可以用于端盖、缸筒这样固定件之间的密封;既可用O型圈的内径d或外径D密封,又可用O型圈的端面密封。

  O型密封圈的密封作用是依靠装配后产生的压缩变形实现的。当压力较高时,O型圈可能被压力油挤进配合间隙,引起密封圈破坏,因此在O型圈的一侧或两侧(决定于压力油作用于一侧或两侧)增加一个挡圈:对于固定密封,当压力大于32MPa时就要用挡圈。

  这样,密封压力最高可达70MPa;对于运动密封,当压力大于10MPa时也要用挡圈,此时密封压力最高可达32MPa。为了保证密封性能,安装O型圈的沟槽尺寸及表面粗糙度应符合要求(查阅有关手册)

  O型密封圈的形状简单、安装尺寸小,摩擦力不大,密封性良好,故应用广泛。但其使用寿命不很长,不宜在速度较高的滑动密封中使用。

  型密封圈。这种密封圈断面呈Y型,如图4—8所示。一般也用耐油橡胶制成。它依靠略为张开的唇边贴于密封面而实现密封。油压增加时,唇边作用在密封面上的压力也随着增加,并在磨损后有一定的自动补偿能力。故密封性能较好,且能保持较长的使用寿命。在装配Y型密封圈时,可将它直接装入沟槽内。但一定要使其唇边面向高压区才能起到密封作用,并且在工作压力波动大、滑动速度较高的情况下,要采用支承环来定位。

  Y型密封圈密封可靠,寿命较长、摩擦力小,常用于速度较高的液压缸。适用工作油温为-40℃8013,工作压力为20MPa

  型密封圈。其断面呈V型。如图4—9所示。该圈用带夹织物的橡胶制成,由支承环、密封环、压环三部分叠合组成。当要求密封的压力小于10MPa时,使用由3个圈组成的一套已足够保证密封性;当压力大于10MPa时,可增加中间环节的数量。在安装V型圈时,也应注意使密封圈的唇边面向高压区。V型密封圈耐高压,密封性能可靠,但密封处摩擦较大,在大直径柱塞或低速运动的活塞杆上采用较多。

  其工作温度为-400C800C,工作压力可达50MPa

  液压缸的缓冲、排气

  为了避免活塞在行程两端冲撞缸盖,产生噪声,影响工件精度以至损坏机件,常在液压缸两端设置缓冲装置。其作用是利用油液的节流原理来实现对运动部件的制动。

  常用的缓冲装置(4—10所示)有环状间隙式[4-10(a)]、节流口可调式[4-10(b)]、节流口可变式[4-10(c)]等三种形式。环状间隙式:当缓冲柱塞d。进入与其相配的缸盖上内孔时,液压油(回油)必须通过间隙δ才能排出,使活塞速度降低。由于配合间隙不变,故缓冲作用不可调,且随活塞速度的降低,其缓冲作用逐渐减弱。节流口可调式:当缓冲柱塞d,进入缸盖上的内孔时,液压油(回油)必须经过节流阀1才能排出。由于节流阀是可调的,故缓冲作用也可调,但这种调节是缓冲进行前的调节,在缓冲进行中,缓冲作用仍是固定不变的。节流口可变式:在活塞的轴向上开有三角沟槽1,其过流断面越来越小,缓冲作用随着速度的降低而增强。缓冲作用均匀,缓冲压力较低,制动位置精度较高,解决了在行程最后阶段缓冲作用过弱的问题。

  关于液压缸的排气。对于长期不用的液压缸或新买进的液压缸,常在缸内最高部位聚积空气。空气的存在会使液压缸运动不平稳,产生振动或爬行。为此,液压缸上要设排气装置。

 

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