液壓缸設(shè)計(jì)及密封

1、4-3 8、液壓缸的安裝、調(diào)整與維護(hù)、液壓缸的安裝、調(diào)整與維護(hù) 9、液壓缸常見(jiàn)故障和排除方法、液壓缸常見(jiàn)故障和排除方法BACK1、基本參數(shù)計(jì)算（1）總阻力：一、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算afliFFFFF式中：Fl 工作載荷 Ff 摩擦阻力 Fa 慣性阻力速比：v的選擇：p，選v ; p ,選v.12vvv222dDD（2）速度和速比2114DqAqvvv)(42222dDqAqvvv對(duì)速度要求高時(shí)：由v、q ,確定D ； 或已知v、D ,確定q 。對(duì)速度沒(méi)有要求：由q、D、d 確定v 。v2、d 由速比v 確定BACK1、缸筒內(nèi)徑D按推力計(jì)算：按拉力計(jì)算：按國(guó)標(biāo)圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。mApApF)(2211

2、1mApApF)(12212mpdppD4)(422212mpdppD4)(412212212221)(4pppdppFDm211221)(4pppdppFDm2、活塞桿直徑 d1）按v 確定vvDd1222dDDv2）按工作壓力確定按國(guó)標(biāo)圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。10/D 2Dpy10/D ) 13 . 14 . 0(2yyppD10/D時(shí)，為薄壁筒（無(wú)縫鋼管）式中：py 實(shí)驗(yàn)壓力（1）.缸筒壁厚2Dpy 結(jié)構(gòu)計(jì)算和校核nypp25.1nypp5 .1)16(MPapn)16(MPapnnb n 安全系數(shù) n = 5 pn 缸的額定壓力 許用應(yīng)力，b 抗拉強(qiáng)度13 . 14 . 02yyppD21 D

3、D注意：圓整為標(biāo)準(zhǔn)壁厚 1）鑄造：滿(mǎn)足最小尺寸 2）無(wú)縫鋼管：查手冊(cè) (無(wú)縫鋼管外徑不需加工）10/D時(shí)，為厚壁筒（鑄造）缸筒外徑： Fd4 zkFds2 . 5BACK（2）.活塞桿的校核1）強(qiáng)度校核桿AF42dF4Fd 式中： 活塞桿材料的許用應(yīng)力nb n 安全系數(shù) n = 1.4 2b 抗拉強(qiáng)度kknFF 21/krl222lEJFk21/krl120202122)(1kkrlfAF 1、穩(wěn)定性校核10/dl時(shí)，強(qiáng)度校核即可10/dl時(shí)，要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算kKnFF 穩(wěn)定條件：式中：F 活塞桿所受最大壓力 Fk 活塞桿的穩(wěn)定臨界力 nk 穩(wěn)定安全系數(shù) nk = 2 4ldFAJrk式中：

4、l 活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度 rk 活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑222lEJFk21krl當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比 時(shí)：1 柔性系數(shù)2 末端系數(shù)（由液壓缸的支承方式?jīng)Q定）E 彈性模量J 活塞桿截面慣性矩A 活塞桿橫截面積2、穩(wěn)定臨界力Fk 的確定：221kkrlafAF120202121krl當(dāng) 時(shí)：式中： f 由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值 a 系數(shù)cfcppccclFmlApElApE202121ccclAEp2cccclAmpp220maxccclAEp2BACKTITKFcIcKFpcTpAFFTITTKFF ccccLccpcccchccccEApAEAFEEAF2)(pITcplTpAFKKpAFF1)21 (cTTT

5、ccLEALEA121spIpAF)1 ( 1、間隙密封 間隙密封是一種常用的密封方法。它依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來(lái)防止泄漏。由第3章中環(huán)形縫隙流量公式可知，泄漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的辦法來(lái)減小泄漏。一般間隙為0.01 0.05 mm，這就要求配合面加工有很高的精度。在活塞的外圓表面一般開(kāi)幾道寬0.3 0.5 mm，深0.5 1 mm、間距2 5 mm的環(huán)形溝槽，稱(chēng)平衡槽。七、七、 密封裝置密封裝置間隙密封間隙密封(2/2) 平衡槽的作用是： （a）由于活塞的幾何形狀和同軸度誤差，工作中壓力油在密封間隙中的不對(duì)稱(chēng)分布將形成一個(gè)徑向不平衡力，稱(chēng)液壓卡緊力，它使摩擦力

6、增大。開(kāi)平衡槽后，槽中各向油壓趨于平衡，間隙的差別減小，使活塞能夠自動(dòng)對(duì)中，減小了摩擦力，同時(shí)減小偏心量，這樣就減少了泄漏量。 （b）增大油液泄漏的阻力，提高了密封性能。 （c）儲(chǔ)存油液，使活塞能自動(dòng)潤(rùn)滑。 間隙密封的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、摩擦力小、耐用，但對(duì)零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄漏，故只適用于低壓、小直徑的快速液壓缸中。 活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封(1/1) 2、活塞環(huán)密封 活塞環(huán)密封是依靠裝在活塞環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁實(shí)現(xiàn)密封。如圖5.12所示。它的密封效果較間隙密封好，適應(yīng)的壓力和溫度范圍很寬，能自動(dòng)補(bǔ)償磨損和溫度變化的影響，能在高速中工作，摩擦力小，工作可靠，壽命長(zhǎng)，但

7、在活塞環(huán)的接口處不能完全密封?；钊h(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求高，一般用于高壓、高速和高溫的場(chǎng)合。 圖5.12 活塞環(huán)密封密封圈密封密封圈密封(1/5) 3、密封圈密封 （a）O形密封圈。O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和滑動(dòng)密封（轉(zhuǎn)動(dòng)密封用得較少）。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，摩擦力較其他密封圈小，安裝方便，價(jià)格便宜，可在40 120 溫度范圍內(nèi)工作。但與唇形密封圈（如Y形圈）相比，其壽命較短，密封裝置機(jī)械部分的精度要求高，啟動(dòng)阻力較大。O形圈的使用速度范圍為0.005 0.3 m/s。O形圈密封原理如圖5.13所示。 圖5.13 O形圈密封原理 密封 O型密封型密封 O形圈裝入密封槽后，

8、其截面受到壓縮后變形。在無(wú)液壓力時(shí)，靠O形圈的彈性對(duì)接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，實(shí)現(xiàn)初始密封；當(dāng)密封腔充入壓力油后，在液壓力的作用下，O形圈擠向溝槽一側(cè)，密封面上的接觸壓力上升，提高了密封效果。任何形狀的密封圈在安裝時(shí)，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量。預(yù)壓縮量過(guò)小不能密封，預(yù)壓縮量過(guò)大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊(cè)給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。在動(dòng)密封中，當(dāng)壓力大于10 MPa時(shí)，O形圈就會(huì)被擠入間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈（圖5.14），其厚度為1.25 2.5 mm。雙向受高壓時(shí)，兩側(cè)都要加擋圈。 密封圈密封密封圈密封(2/5)圖5

9、.14 O形圈密封擋圈設(shè)置密封圈密封密封圈密封(3/5) （b）V形密封圈。V形圈的截面為V形。如圖5.15所示的V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈（也稱(chēng)密封環(huán)）和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10 MPa時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開(kāi)口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。 V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長(zhǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)壓緊力，可獲得最佳的密封效果，但V形密封裝置的摩擦阻力及結(jié)構(gòu)尺寸較大，主要用于活塞及活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封。它適宜在工作壓力為p 50 MPa、溫度為40 +80的條件下工作。 圖5.15 V形密封圈V形密封圈的調(diào)整裝置 組合密封組合密封聚四氟乙烯密封圈缸體活塞O形密封圈 V形密封

10、圈形密封圈（a) 支撐環(huán)（b)密封環(huán)（c)壓環(huán)(a)調(diào)節(jié)螺釘(b)調(diào)節(jié)墊片密封圈密封密封圈密封(4/5) （c）Y形密封圈。Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好、摩擦阻力小、壽命較長(zhǎng)的密封圈，故應(yīng)用也很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖5.16所示為寬斷面Y形密封圈。 Y形圈的密封作用依賴(lài)于它的唇邊對(duì)偶合面的緊密接觸，并在壓力油作用下產(chǎn)生較大的接觸壓力，達(dá)到密封目的。當(dāng)液壓力升高時(shí)，唇邊與偶合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好。 Y形圈安裝時(shí)，唇口端應(yīng)對(duì)著液壓力高的一側(cè)。當(dāng)壓力變化較大、滑動(dòng)

11、速度較高時(shí)，要使用支承環(huán)，以固定密封圈。如圖5.16（b）所示。 圖5.16 寬斷面Y形密封圈 （a）等唇高通用型 （b）軸用 （c）孔用等唇高Y型密封圈的安裝 Y型密封型密封 寬斷面Y形圈一般適用于工作壓力p 20 MPa、工作溫度30 +100、使用速度 0.5 m/s的場(chǎng)合。 窄斷面Y形圈如圖5.17所示。窄斷面Y形圈是寬斷面Y形圈的改型產(chǎn)品，其截面的長(zhǎng)寬比在2倍以上，因而不易翻轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性好，它有等高唇Y(jié)形圈和不等高唇Y(jié)形圈兩種。后者又有孔用和軸用之分，其短唇與運(yùn)動(dòng)表面接觸，滑動(dòng)摩擦阻力小，耐磨性好，壽命長(zhǎng)；長(zhǎng)唇與非運(yùn)動(dòng)表面接觸有較大的預(yù)壓縮量，摩擦阻力大，工作時(shí)不竄動(dòng)。 窄斷面Y形圈一

12、般適用于工作壓力p 32 MPa，使用溫度為30 +100的條件下工作。 密封圈密封密封圈密封(5/5)圖5.17 窄斷面Y形密封圈八、液壓缸的安裝、調(diào)整與維護(hù)八、液壓缸的安裝、調(diào)整與維護(hù)1.安裝方法（1）液壓缸只能一端固定，另一端自由，使熱脹冷縮不受限制。（2）地腳型和法蘭型液壓缸的安裝螺栓不能直接承受推力載荷。（3）耳環(huán)型液壓缸活塞桿頂端連接頭的軸線方向必須與耳軸的軸線方向一致。2.液壓缸的調(diào)整（1）排氣裝置的調(diào)整（2）緩沖裝置的調(diào)整（3）注意事項(xiàng)3.液壓缸的維護(hù)（1）在拆卸液壓缸前，先松開(kāi)溢流閥，將系統(tǒng)壓力降為零，再切斷電源。（2）放掉液壓缸兩腔油液，一般應(yīng)先松開(kāi)端蓋的連接螺栓，然后按順

13、序拆卸。（3）拆卸時(shí)，不能損傷進(jìn)、出油口螺紋，活塞桿表面和頭部螺紋。（4）拆卸后，應(yīng)檢查各配合表面及密封。（5）組裝液壓缸前，將各部分用汽油或煤油洗凈晾干。（6）組裝液壓缸時(shí)特別注意密封元件的安裝。（7）耐壓試驗(yàn)后應(yīng)再次緊固有關(guān)螺栓。九、液壓缸常見(jiàn)故障和排除方法故障現(xiàn)象故障現(xiàn)象產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法爬行爬行1外界空氣進(jìn)入缸內(nèi)外界空氣進(jìn)入缸內(nèi)2密封壓得太緊密封壓得太緊3活塞與活塞桿不同軸活塞與活塞桿不同軸4活塞桿彎曲變形活塞桿彎曲變形5缸筒內(nèi)壁拉毛，局部缸筒內(nèi)壁拉毛，局部磨損嚴(yán)重或腐蝕磨損嚴(yán)重或腐蝕6安裝位置有誤差安裝位置有誤差7雙活塞桿兩端螺母擰雙活塞桿兩端螺母擰得太緊得

14、太緊8導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良1開(kāi)動(dòng)系統(tǒng)，打開(kāi)排氣塞開(kāi)動(dòng)系統(tǒng)，打開(kāi)排氣塞（閥）強(qiáng)迫排氣（閥）強(qiáng)迫排氣2調(diào)整密封，保證活塞桿能調(diào)整密封，保證活塞桿能用手拉動(dòng)而試車(chē)時(shí)無(wú)泄漏用手拉動(dòng)而試車(chē)時(shí)無(wú)泄漏即可即可3校正或更換，使同軸度小校正或更換，使同軸度小于于0.04mm4校正活塞桿，保證直線度校正活塞桿，保證直線度小于小于0.1/10005適當(dāng)修理，嚴(yán)重者重磨缸適當(dāng)修理，嚴(yán)重者重磨缸孔，按要求重配活塞孔，按要求重配活塞6校正校正7調(diào)整調(diào)整8適當(dāng)增加導(dǎo)軌潤(rùn)滑油量適當(dāng)增加導(dǎo)軌潤(rùn)滑油量故障現(xiàn)象故障現(xiàn)象產(chǎn)產(chǎn) 生生 原原 因因排排 除除 方方 法法推力不足，推力不足，速度不夠速度不夠或逐漸下或逐漸下降降1缸與活塞

15、配合間隙過(guò)大或缸與活塞配合間隙過(guò)大或形密封圈破壞形密封圈破壞2工作時(shí)經(jīng)常用某一段，造成工作時(shí)經(jīng)常用某一段，造成局部幾何形狀誤差增大，產(chǎn)局部幾何形狀誤差增大，產(chǎn)生泄漏生泄漏3缸端活塞桿密封壓得過(guò)緊，缸端活塞桿密封壓得過(guò)緊，摩擦力太大摩擦力太大4活塞桿彎曲，使運(yùn)動(dòng)阻力增活塞桿彎曲，使運(yùn)動(dòng)阻力增加加1更換活塞或密封圈，調(diào)整到合更換活塞或密封圈，調(diào)整到合適間隙適間隙2鏜磨修復(fù)缸孔內(nèi)徑，重配活塞鏜磨修復(fù)缸孔內(nèi)徑，重配活塞3放松、調(diào)整密封放松、調(diào)整密封4校正活塞桿校正活塞桿沖擊沖擊1活塞與缸筒間用間隙密封時(shí)，活塞與缸筒間用間隙密封時(shí)，間隙過(guò)大，節(jié)流閥失去作用間隙過(guò)大，節(jié)流閥失去作用2端部緩沖裝置中的單向閥失端部緩沖裝置中的單向閥失靈，不起作用靈，不起作用1更換活塞，使間隙達(dá)到規(guī)定要更換活塞，使間隙達(dá)到規(guī)定要求，檢查緩沖節(jié)流閥求，檢查緩沖節(jié)流閥2修正、配研單向閥與閥座或更修正、配研單向閥與閥座或更換換外泄漏外泄漏1密封圈損壞或裝配不良使活密封圈損壞或裝配不良使活塞桿處密封不嚴(yán)塞桿處密封不嚴(yán)