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200挤出机液压缸系统设计【3张CAD图纸+毕业说明书论文】

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关键词：: 挤出机液压缸系统设计全套 cad 图纸毕业说明书仿单论文

资源描述：

摘要

液压缸是实现液压能转变成机械能的装置，它是用来做摆动运动（或直线往复运动）的执行元件，拥有比较简单的结构并且工作可靠，完成摆动运动时，无传动间隙且可以避免减速装置的影响，使其平稳运动，现今在各机械的液压领域，都得到了广泛的实践应用。

液力与液压传动的工作介质都是液体，用此方式来进行能量的传递，液力传动是将机械能转变成液体动能，再将液体动能转变为机械能的装置，可以把能量进行传递，也是液体传递的一种分支，它的组成主要是几个叶轮的非刚性连接。而液压传动不同，它的传递方式是通过工作介质来进行控制与传递能量，它们均为流体传动，目前在各个领域已得到广泛认可和采用。

本次设计主要是对液压缸系统的设计方法来进行系统的研究，通过对液压缸建立CAD原型得出了以下研究成果：1.在分析液压缸的基本工作原理上，总结它的主要安装以及工作形式。2.做出其装配图，通过了解装配图的特征，来建立模型。3.结合液压缸的装配CAD系统模型，来开发其系统CAD软件原型系统。4.通过计算的方法来选择需要的液压元件。5.最终对所设计的系统进行检验。6.绘制最终正式的系统图与文件。

关键词：液压缸；液压传动；液力传动

Abstract

Hydraulic cylinder is a simple and reliable device that performs linear reciprocating motions and converts hydraulic energy to mechanical energy. When hydraulic cylinder works, Reduction gear can be avoided, and there is no rotational clearance. Due to its reliable property, Hydraulic cylinder are widely applied in the mechanical hydraulic system. Hydraulic cylinder output force is proportional to the effective area of piston and the pressure difference. Hydraulic cylinder is primarily composed of cylinder, cylinder head, piston, piston rod, sealing device, buffer device, and exhaust. buffer device and exhaust are applied on a case by case basis, while other equipment are usually necessary.

Hydraulic transmission and hydraulic transmission both employ working liquids for energy conversion. Hydraulic transmission is in fact a branch of liquid drive, and consists of a non rigid connection drive device made up of several impellors. This device converts mechanical energy to the kinetic energy of the working liquid, and then converts to mechanical energy again for energy transportation; hydraulic transmission employs working liquid to convert energy and perform control. Hydraulic transmission and pneumatic drive are named fluid drive，which is a new technology based on hydrostatic pressure transmission principle introduced by Pascal in the 1600. Therefore, they have been widely used a wide array of fields.

This work performs systematic research into the hydraulic cylinder parametric design method to establish hydraulic cylinder CAD prototype software system. The major results are: 1. Analyzed the working conditions of hydraulic system, and generalized the working and installing methods of hydraulic cylinder based on the analysis results; 2. Drafted the schematic of the hydraulic system, and developed a feature-based product model for hydraulic cylinder。We studied the modeling methods for the database of standard parts suitable for parametric designs of hydraulic cylinder, and developed a database model for the hydraulic cylinder; 3. Constructed a parametric CAD model and a prototype system for hydraulic cylinder; 4. Calculated hydraulic system and selected hydraulic element; 5. Validated the hydraulic system; 6. Draw official graphs and compiled technology files.

Key words：Hydraulic cylinder; hydraulic transmission; hydraulic transmission

引言 1

第一章液压传动的概述 2

1.1 简介 2

1.2 应用领域 2

1.3 传动原理 2

1.4 主要组成 3

1.4.1 动力元件（油泵） 3

1.4.2 执行元件（油缸、液压马达） 3

1.4.3 控制元件 3

1.4.4 辅助元件 3

1.4.5 工作介质 3

1.5 表达符号 4

1.6 现状及其展望 4

第二章液压缸的结构 6

2.1 液压缸连接方式 6

2.1.1 法兰型液压缸 6

2.1.1 螺纹盖型液压缸 6

2.1.3 拉杆型液压缸 6

2.1.4 液压缸安装方式 7

2.2 特殊液压缸 9

2.2.1 特殊工质液压缸 9

2.2.2 多级液压缸 9

2.2.3 组合液压缸 10

2.2.4 电液伺服液压缸 10

2.2.5 特殊结构液压缸 11

第三章液压缸的主要参数计算 13

3.1 液压缸种类 13

3.2 计算主要参数 13

3.2.1 液压缸公称压力 13

3.2.2 液压缸尺寸与面积比 13

3.2.3 活塞的理论推拉力 15

3.2.4 液压缸效率t 17

3.2.5 液压缸负载率 18

3.2.6 活塞瞬间线速度 18

3.2.7 活塞的作用力F 20

3.2.8 活塞加速度a 21

3.2.9 活塞加（减）速时间ta（td） 21

3.2.10 活塞加（减）速行程Sa（Sd） 22

3.2.11 液压缸流量 22

3.2.12 液压缸功率P 23

第四章液压缸主要零部件设计 24

4.1 缸筒的设计计算 24

4.1.1 主要技术要求 24

4.1.2 缸筒结构 24

4.1.3 缸筒计算 26

4.1.4 缸筒厚度计算 28

4.1.5 缸筒厚度验算 29

4.1.6 缸筒底部厚度计算 29

4.1.7 缸筒焊接连接计算 29

4.1.8 缸筒材料 31

4.1.9 缸筒内壁表面加工公差和粗糙度ISO4394 31

4.2 导向环的设计计算 32

4.2.1 导向环主要优点 32

4.2.2 导向环的型式 32

4.2.3 导向环的尺寸不同 34

4.3 活塞杆导向套 34

4.4 中隔圈的设计计算（限位圈） 35

4.5 辅件 36

结论 42

参考文献 43

致谢 44

引言

液压传动元件有诸多的优点：它操作简便且易于受控，安装简便快捷，不易于出现故障，方便后期维护保养.它还适用于各种工作恶劣，形态结构多变的条件下得到应用，液压传动的传动法师是以液体液体作为工作介质，从而进行能量的传动与控制，是根据17世纪法国物理学家提出的液体静压力原理而发展起来的，如今已在现实生产中得到了广泛认可与应用，液压缸是一个比较简单但又拥有较完整传动系统的液压装置，在对其分析的过程中，可以了解到整个传动系统的基本原理，也可以方便的研究其所做的摆动或往复运动，因为液压系统所需要的工作介质是液体，所以更容易实现过载保护，它活用在了我们现实生活中的各个领域，工业上：机床和压力机械等方面；行走机械：工程建筑，汽车农机；冶炼工业：冶金机械，提升装置；还有起重机械，船舶减摇装置，飞机起落架等军事方面都离不开液压传动系统。

第一章液压传动的概述

1.1 简介

液压传动的工作介质是液体，用它来进行控制与能量传递的传动方式。

液压传动称为流体传动，是目前发展较快的技术水平，如今也是在工业农业领域都得到广泛推广的技术，流体传动技术也成为了衡量国家工业化水平高低的一项重要标准。

1.2 应用领域

液压传动的优点有很多，所以它在各个领域都得到广泛应用与认可，如一般工业用的塑料加工机械、测量浮标、机床等；行走机械上：工程建筑，汽车农机；冶炼工业上：冶金机械，提升装置；还有起重机械，船舶减摇装置，飞机起落架等军事方面都离不开液压传动系统。此外它也在未来拥有良好的发展前景，此外，液压缸与它的传动系统都在做着进一步的完善

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内容简介：: 沈阳化工大学科亚学院毕业论文文献综述 200T 挤出机液压缸系统设计文献综述姓名：完永韬班级： 1101 指导教师：于玲引言当前，液压技术在实现高压、高速、大功率、高效率、低噪声，经久耐用，高度集成化等各项要求方面都取得了重大的发展，在完善比例控制，伺服控制，数字控制等技术上也有许多新成就。此外，在液压元件和液压系统的计算机辅助设计，计算机仿真和优化以及微机控制等开发性工作方面，日益显示出显著的成绩。正文 1 发展前景今天，为了和最新技术的发展保持同步，液压技术必须不断创新，不断地提高和改进元件和系统的性能，以满足日益变化的市场需求，体现在如下一些比较重要的特征上： 1) 提高元件性能，创制新型元件，体积不断缩小。为了能在尽可能小的空间内传递尽可能大的功率，液压元件的结构不断地在向小型化方向发展。 2) 高度的组成化、集成化和模块化。液压系统由管式配置经板式配置，箱式配置、集成块式配置发展到叠加式配置、插装式配置，使连接的通道越来越短，这种组合件不但结构紧凑、工作可靠，而且使用简便，也容易维护保养。模块化发展也是非常重要的方面，完整的模块以及独立的功能单元，对用户而言，只需要简单地进行组装即可投入使用，这样不仅可以大大节约用户的装配时间，同时用户也无须配备各种经专门培训的技术人员。 3) 和微电子结合，走向智能化。汇在一起的联接体只要一收到微处理机或者微型计算机处送来的信息，就能实现预先规定的任务。在装备制造业快速发展的带动下，液压缸行业近年来整体保持了高速增长势头。据前瞻产业研究院调研数据显示， 2012 元，同比增长行业实现销售收入元，全年实现利润总额 16 亿元。随着我国液压工业的不断发展，行业供给能力增强，结束了“普遍短缺”的局面。但是，像挖掘机专用油缸等一些技术含量要求高、附加值高的高端油缸产品，国内能够实现专业化、规模化生产的厂商数量有限，产量远远不能满足国内市场需求，很大程度上仍依赖进口。见前瞻产业研究院发布的 2013中国液压油缸行业产销需求预测与转型升级分析报告。液压传动有许多突出的优点，因此它的应用非常广泛，如一般工业用的塑料加工机械、压力机械、机床等；行走机械中的工程机械、建筑机械、农业机械、汽车等；钢铁工业用的冶金机械、提升装置、轧辊调整装置等；土木水利工程用的防洪闸门及堤坝装置、河床升降装置、桥梁操纵机构等；发电厂涡轮机调速装置、核发电厂等等；船舶用的甲板起重机械（绞车）、船头门、舱壁阀、船尾推进器等；特殊技术用的巨型天线控制装置、测量浮标、升降旋转舞台等；军事工业用的火炮操纵装置、船舶减摇装置、飞行器仿真、飞机起落架的收放装置和方向舵控制装置等。 2 设计液压传动系统时应注意问题 1）在组合基本回路时，要防止回路间相互干扰，保证正常的工作循环； 2）防止系统过热，例如功率小，可用节流调速系统：功率大，最好用容积调速系统，经常停车制动，应使泵能够及时地卸荷，在每一工作循环中耗油率差别很大的系统，应考虑用蓄能器或压力补偿变量泵等效率高的回路。 3）防止液压冲击，对于高压大流量的系统，应考虑用液压换向阀代替电磁换向阀，减速换向速度，采用蓄能器或增设缓冲回路，消除液压冲击。 4）系统在满足工作循环和生产率前提下，应力求简单，系统越复杂，产生故障的机会就越多，系统要安全可靠，对于做往复运动的执行元件应保持平衡，对严格顺序动作要求的执行元件应采用行程控制的顺序动作回路，此外，还应具有互锁装置与安全措施。 5）尽量做到标准化、系列化设计，减少专用件设计。 3 在液压系统中安装液压元件时的注意事项 1）液压元件安装前，要用煤油清洗，自制的重要元件应进行密封和耐压试验，试验压力可取工作压力的 2 倍，或取最高使用压力的，试验时要分级进行，不能直接升到试验压力，每升一级检查一次。 2）方向控制阀应保证轴线呈水平位置安装。 3）板式元件安装时，要检查进出油口处的密封圈是否合乎要求，安装前密封圈应突出安装平面，保证安装后有一定的压缩量，以防泄露。 4）板式元件安装时，固定螺钉的拧紧力要均匀，使元件的安装平面与元件底板平面能很好地接触。 4 空气侵入到液压系统所造成的不良影响及解决方式 1）使油液具有一定的压缩性，致使系统产生噪声、振动和引起运动部件的爬行，破坏了工作的稳定性。 2）易使油液氧化变质，降低油液的使用寿命。解决措施：空气由油箱进入系统的机会较多，如油箱油量不足，液压泵吸入油管侵入油中太短，回油飞溅，搅成泡沫等因素，因此，油箱的油面要经常保持足够的高度，吸油管和回油管应保证在最低油面以下，两者用隔板隔开。由于密封不严或接管口处和液压元件接合面处的螺钉拧得不紧，外界空气就会从这些地方侵入，系统低于大气压部分，如液压泵的吸油腔、吸油管和压油管中油流速较高（压力低）的局部区域，这些区域空气最容易侵入，因此，要尽量防止各处的压力低于大气压力，各个密封部件均应使用良好的密封装置，管接头和各接合面处的螺钉应拧紧，经常清洗液压泵吸油口处的过滤器，以防止吸油阻力增大而把溶解在油中空气游离出来进入系统。对于主要液压设备，液压缸上最好没有排气装置，以排除系统中的空气。 5 液压系统中噪声产生原因及解决措施 1）空气侵入液压系统是产生噪声的主要原因，因为液压系统侵入空气时，在低压区其体积较大，当流到高压区时受压缩，体积突然变小，而当它流入低压区时，体积突然增大，这种气泡体积突然改变，产生“爆炸”现象，因而产生噪声，此现象通常称为“空穴”，针对这个原因，常常在液压缸上设置排气装置，以便排气，另外开车后，使执行件以快速全行程往复几次排气，也是常用的方法。 2）液压泵或液压马达质量不好，通常是液压传动中产生噪声的主要部分，液压泵的制造质量不好，精度不符合技术要求，压力与流量波动大，困油现象未能很好的消除，密封不好，以及轴承质量差等都是造成噪声的主要原因，在使用中，由于液压泵零件磨损，间隙过大，流量不足，压力易波动，同样也会引起噪声，面对上述原因，一是选择质量好的液压泵或液压马达，二是加强维护和保养，例如若齿轮的齿形精度低，则应对研齿轮，满足接触面要求，若叶片泵有困油现象，则应修正配油盘的三角槽，消除困油，若液压泵轴向间隙过大而输油量不足，则应修理，使轴向间隙在允许范围内，若液压泵选用不对，则应更换。 3）溢流阀不稳定，如由于滑阀与阀孔配合不当或锥阀与阀座接触处被污物卡主、阻尼堵塞、弹簧歪斜或失效等使阀芯卡住或在阀孔内移动不灵，引起系统压力波动和噪声，对此，应注意清洗、疏通阻尼孔，对溢流阀进行检查，如发现有损坏，或因磨损超过规定，则应及时修理或更换。 4）换向阀调整不当，使换向阀阀芯移动太快，造成换向冲击，因而产生噪声与振动，在这种情况下，若换向阀是液压换向阀，则应调整控制油路中的节流元件，使换向平稳无冲击，在工作时，液压阀的阀芯支持在弹簧上，当其频率与液压泵输油率的脉动频率或与其他振源频率相近时，会引起振动，产生噪声，这时通过改变管路系统的固有频率，变动控制的位置或适当地加蓄能器，可以防振降噪。 5）机械振动，如油管细长，弯头多而未加固定，在油流通过是，特别是当流速较高时，容易引起管子抖动，电动机和液压泵的旋转部分不平衡，或在安装时对中不好，或联轴节松动等，均能产生振动和噪声，对此采取的措施有，较长油管应彼此分开，并与在机床壁隔开，适当加设支撑管夹，调整电动机和液压泵的安装精度，重新安装联轴节，保证同轴度小于。总结液压传动元件以其功率大，安装布置简便，易于受控，操作方便舒适，故障率低，便于维护等优点，非常适于结构形态多变，工作条件恶劣的农业机械的应用。液压传动的基本原理：液压系统利用液压泵将原动机的机械能转换为液体的压力能，通过液体压力能的变化来传递能量，经过各种控制阀和管路的传递，借助于液压执行元件 (缸或马达 )把液体压力能转换为机械能，从而驱动工作机构，实现直线往复运动和回转运动。其中的液体称为工作介质，一般为矿物油，它的作用和机械传动中的皮带、链条和齿轮等传动元件相类似。在液压传动中，液压油缸就是一个最简单而又比较完整的液压传动系统，分析它的工作过程，可以清楚的了解液压传动的基本原理。几十年来，液压技术不仅在农机，机床，工程机械，建筑机械，航天航空设备等得到越来越多的应用，而且形成了庞大的市场。全世界液压元件市场销售额已超过二百亿美元，我国液压行业产值已近 80 亿人民币而液压油缸是液压传动中将液体的压力能转换成机械能，实现往复直线运动或往复摆动的执行元件，被广泛应用于各种液压机械设备中。液压油缸的设计合理性、制造质量，直接影响整个液压机械设备的的使用状态，乃至整个生产系统的正常运行和生产的安全性。所以，液压油缸的合理化设计具有重要的现实意义。参考文献 1 何存兴武汉 2006 2 王先逵北京 2006 3 吴宗泽北京 :机械工业出版社 ,2002 4 王章忠机械工业出版社 ,2001 5 李益民北京 :机械工业出版社 ,2005 6 戴亚春北京 :化学工业出版社 ,2007 7 何庆北京 :化学工业出版社 ,2008 8 黄如林等北京 :化学工业出版社 ,2006 9 王春行 M机械工业出版社 ,1981 10 雷天觉 M北京理工大学出版社 ,1998 11 张利平 M化学工业出版社 ,2006 12 刘延俊 M化学工业出版社 ,2006 13 杨培元液压系统设计简明手册 M机械工业出版社 ,2003 沈阳化工大学科亚学院本科毕业论文题目： 200挤出机液压缸系统设计专业：机械设计制造及其自动化班级： 1101 学生姓名：完永韬指导教师：于玲论文提交日期： 2015 年 6 月 1 日论文答辩日期： 2015 年 6 月 5 日毕业设计（论文）任务书机械设计制造及其自动化专业 1101 班学生：完永韬毕业设计（论文）题目： 200挤出机液压缸系统设计毕业设计（论文）内容： 1、文献综述一份（四字， 3000字以上） 2、图纸折合成 2 张（装配图及零件图） 3、计算说明书一份（四字 20页以上）毕业设计（论文）专题部分：液压缸及其零部件的设计起止时间： 2015 年 3 月 16 日 2015 年 6 月 4 日指导教师：签字 2015 年 3 月 16 日摘要液压缸是实现液压能转变成机械能的装置，它是用来做摆动运动（或直线往复运动）的执行元件，拥有比较简单的结构并且工作可靠，完成摆动运动时，无传动间隙且可以避免减速装置的影响，使其平稳运动，现今在各机械的液压领域，都得到了广泛的实践应用。液力与液压传动的工作介质都是液体，用此方式来进行能量的传递，液力传动是将机械能转变成液体动能，再将液体动能转变为机械能的装置，可以把能量进行传递，也是液体传递的一种分支，它的组成主要是几个叶轮的非刚性连接。而液压传动不同，它的传递方式是通过工作介质来进行控制与传递能量，它们均为流体传动，目前在各个领域已得到广泛认可和采用。本次设计主要是对液压缸系统的设计方法来进行系统的研究，通过对液压缸建立型得出了以下研究成果：结它的主要安装以及工作形式。配图，通过了解装配图的特征，来建立模型。配统模型，来开发其系统件原型系统。关键词：液压缸；液压传动；液力传动 is a to be is no to in is to of is of on a by is in a of of a up of to of to to is a on in 600. a of to AD 1. of of on 2. of a We of of a 3. a AD a 4. 5. 6. 目录引言 . 1 第一章液压传动的概述 . 2 介 . 2 用领域 . 2 动原理 . 2 要组成 . 3 力元件（油泵） . 3 行元件（油缸、液压马达） . 3 制元件 . 3 助元件 . 3 作介质 . 3 达符号 . 4 状及其展望 . 4 第二章液压缸的结构 . 6 压缸连接方式 . 6 兰型液压缸 . 6 纹盖型液压缸 . 6 杆型液压缸 . 6 压缸安装方式 . 7 殊液压缸 . 9 殊工质液压缸 . 9 级液压缸 . 9 合液压缸 . 10 液伺服液压缸 . 10 殊结构液压缸 . 11 第三章液压缸的主要参数计算 . 13 压缸种类 . 13 算主要参数 . 13 压缸公称压力 . 13 压缸尺寸与面积比 . 13 塞的理论推拉力 . 15 压缸效率 t . 17 压缸负载率 . 18 塞瞬间线速度 v . 18 塞的作用力 F . 20 塞加速度 a . 21 塞加（减）速时间 . 21 塞加（减）速行程 . 22 压缸流量 . 22 压缸功率 P . 23 第四章液压缸主要零部件设计 . 24 筒的设计计算 . 24 要技术要求 . 24 筒结构 . 24 筒计算 . 26 筒厚度计算 . 28 筒厚度验算 . 29 筒底部厚度计算 . 29 筒焊接连接计算 . 29 筒材料 . 31 筒内壁表面加工公差和粗糙度 . 31 向环的设计计算 . 32 向环主要优点 . 32 向环的型式 . 32 向环的尺寸不同 . 34 塞杆导向套 . 34 隔圈的设计计算（限位圈） . 35 件 . 36 结论 . 42 参考文献 . 43 致谢 . 44沈阳化工大学科亚学院学士学位论文引言 1 引言液压传动元件有诸多的优点：它操作简便且易于受控，安装简便快捷，不易于出现故障，方便后期维护保养态结构多变的条件下得到应用，液压传动的传动法师是以液体液体作为工作介质，从而进行能量的传动与控制，是根据 17世纪法国物理学家提出的液体静压力原理而发展起来的，如今已在现实生产中得到了广泛认可与应用，液压缸是一个比较简单但又拥有较完整传动系统的液压装置，在对其分析的过程中，可以了解到整个传动系统的基本原理，也可以方便的研究其所做的摆动或往复运动，因为液压系统所需要的工作介质是液体，所以更容易实现过载保护，它活用在了我们现实生活中的各个领域，工业上：机床和压力机械等方面；行走机械：工程建筑，汽车农机；冶炼工业：冶金机械，提升装置；还有起重机械，船舶减摇装置，飞机起落架等军事方面都离不开液压传动系统。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章液压传动的概述 2 第一章液压传动的概述介液压传动的工作介质是液体，用它来进行控制与能量传递的传动方式。液压传动称为流体传动，是目前发展较快的技术水平，如今也是在工业农业领域都得到广泛推广的技术，流体传动技术也成为了衡量国家工业化水平高低的一项重要标准。用领域液压传动的优点有很多，所以它在各个领域都得到广泛应用与认可，如一般工业用的塑料加工机械、测量浮标、机床等；行走机械上：工程建筑，汽车农机；冶炼工业上：冶金机械，提升装置；还有起重机械，船舶减摇装置，飞机起落架等军事方面都离不开液压传动系统。此外它也在未来拥有良好的发展前景，此外，液压缸与它的传动系统都在做着进一步的完善与改良，在高效滤材，高转速组件，高压，低噪声等方面都采取一定的研究。动原理液压传动的基本原理：液压系统是实现机械能与液体压力能的转换，此过程利用液压泵完成，它传递能量主要是依靠通过液体压力能的变化来实现，利用各种控制阀和管路的传递，再借助液压执行元件（如液压缸）将液体压力能转化为所需要的机械能，实现直线往复运动和回转运动，进而驱动工作机构，其中的工作介质是液体，一般为矿物油，其作用相似于机械传动中齿轮，皮带等传动元件。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章液压传动的概述 3 要组成液压系统主要是由：动力元件（油泵）、执行元件（油缸或液压马达）、控制元件（各种阀）、辅助元件和工作介质等五部分组成。力元件（油泵）它在液压传动系统中起动力作用，是动力部分，将液体通过原动机实现机械能向液压力能的转换。行元件（油缸、液压马达）它主要是将液体的液压能向成机械能转换。过程中，油缸做直线运动，马达做旋转运动。制元件通常是压力阀、流量阀和方向阀等。无级调节液动机的速度是他们在工作中的主要作用，此外，还需要对液压系统中压力、流量和流向等因素进行控制调节。助元件除了以上三个部分，包括压力表，滤油器，存储设备，冷却器，管接头（扩管，焊接，套筒式），高压球阀，快换接头，软管总成，高压接头，管夹、油罐和其他元素，也是很重要的。作介质各类液压传动中的液压油（或乳化液 )都是液压传动中的工作介质，它可以通过油泵和液动机进行能量转换。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章液压传动的概述 4 达符号图 1 液压系统表达符号 1 油箱 7 油管 2 过滤器 8 油管 3 液压泵 9 液压缸 4 流量控制阀 10 工作台 5 溢流阀 6 换向阀状及其展望目前的液压缸有很大的广泛性，以其可以进行大范围的无极调速，易于实现自动沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第一章液压传动的概述 5 化和过载保护，它具有标准化的特点，同时还具有系列化和通用化，这也使得它在工程应用领域的表现优秀 .量轻的特点，其结构紧凑，惯性小，这也是基于以密闭容器中的静压力传递力和功率这一原理实现工作目的。液压缸正在向着节能环保，且与微电子计算机相结合，使其工作更稳定，噪声更小的方面发展。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 6 第二章液压缸的结构目前的生产实际生活中，最常用的是通用液压缸，在自动控制、各类型汽车以及重工业机械均有了广泛推广，在国家标准和国际标准规定都对它的安装尺寸有了一定的规范，我们需要从端盖与缸筒的连接方式和安装方式两方面对其进行研究。压缸连接方式兰型液压缸这种缸体的法兰一般都存在于其两端盖，是将多个螺钉连接与法兰相对应，使其存在于钢筒。纹盖型液压缸目前，多在矿业，海洋制造业，汽车等室外机械上常见这类液压缸。这类缸体的结构：后端盖采取焊接的方式连接在缸筒后端，并且它的活塞杆侧的前端盖制有螺纹，使其会以旋入的方式置于所对应的缸筒螺纹内。杆型液压缸这类液压缸大多用四根拉杆拉紧两端盖，端盖呈长方形或正方形，与缸筒的连接方式采用多根拉杆连接的形式。（图 2）沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 7 1234567撑环） 8910111213图 2 拉杆式液压缸压缸安装方式国际标准 1985 初步规定了 51 种安装方式，分为七类，并用字母和数字表示。字母为 M，表示安装方式，后面为字母和数字。字母的定义如下： M 安装 R 螺栓端 D 双活塞杆 S 第脚 E 前端或后端 T 耳轴 F 法兰（可拆的） X 双头螺栓或拉杆 P 圆柱销实用上多限于 6目前采用较广泛的三项国际标准分别规定 7表 1）沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 8 表 1 各类液压缸的安装方式代号国际标准液压缸类型工作压力安装方式代号安装方式数目单活塞杆中型系列 16 1 单活塞杆小型系列 16 2 活塞杆 25 表 1中各种规定了 7 端盖类：前端矩形端盖安装后端矩形端盖安装法兰类：前端矩形法兰安装后端矩形法兰安装前端圆形法兰安装后端圆形法兰安装耳环类：后端固定式双耳环安装后端固定式单耳环安装后端可拆式单耳环安装后端固定式球铰耳环安装后端可拆式球铰耳环安装底座类：侧底座安装耳轴类：前端整体式耳轴安装后端整体式耳轴安装中间固定或可移式耳轴安装中间固定或可拆式耳轴安装螺栓螺孔类：两端四双头螺栓式安装沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 9 后端四双头螺栓式安装前端四双头螺栓式安装在设计液压缸的过程中，都需要查阅其标注，从而找到对应安装尺寸。殊液压缸为了某一种特殊的用途，而特别设计或制造的缸体称之为专用液压缸，其目的是为了完成生产生活中的特殊用途，它的组合方式，材料等都比较特殊，目前，这类缸体已形成专用系列，且批量投入生产生活。殊工质液压缸高水基液压缸此类液压缸的工作介质是高水基液，它容易在液压缸截流处产生腐蚀，因其粘度低，导致了更容易发生泄漏，它的液膜承载能力也很低，易于造成摩擦副磨损，这些因素所决定它的工作最高压力只限于 7 水质液压缸此类液压缸的工作介质采用水，比高水基更恶劣的工作环境决定其最高压力至多只限在内。由于工作环境的原因，其主零件材料需更耐腐蚀，通常选用青铜的活塞，与不锈钢活塞杆。级液压缸由不同直径的多个相套套筒作为活塞的成为多级液压缸，其中，最小的一级套筒封底。优点：每当套筒全部内缩时，长度变小，而当全部外伸时，工作的行程是单级行程乘几数的积，借此可节省较多地位。缺点：空间布置的缘故，套筒不能有过大的壁厚，故决定其工作压力不超过 10行程较短且级数略少的缸的工作压力可达到 25 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 10 举升多级液压缸在其工作供油时，各级套筒将会外伸，不供油时，在重力或者负载的因素下，各级套筒将会内缩，故可用为作用缸，也会存在最小一级用双作用用来加速内缩速度的情况，对于这种缸，需提供稳定的举升功率，全程中保持匀速，在供油软管爆裂时，各套筒的内缩速度不会导致过大等。起重机伸缩臂多级液压缸这种缸体的工作方式需要在外伸和内缩的情况下均可带动负载，其行程较长，所以要求拥有足够韧性的钢筒与套筒，避免发生中间弯曲。合液压缸组合液压缸的组成部件由液压缸，电动机，液压泵，油箱，滤油器，蓄能器，控制液压阀组成。因此拥有诸多优点，首先其集成程度高且体积小，可方便的应用于车间装配和调试，不用现场进行，这样也可以保证污染小，还可保证安装与调试质量，同时节省常规液压系统管系，减小压力损耗，对提高效率，节能环保带来巨大优势。利于保养。液伺服液压缸需求较高的控制精度，通常会使用缩短连接油管道长度来得到所欲要的响应频率的方法，在液压缸中集成控制压力油的压力，或用流量的电液伺或比例阀和负载反馈传感器，根据不同的信号类型，结构形式分为以下两类：模拟式电液伺服液压缸负载反馈传感器是一个较为常见的传感器，其作用是为表示负载移动量的位移传感器，它置于后端盖外，其探测杆伸入活塞杆中心孔内。技术要求：降低摩擦与内外泄露，无爬行，频率响应需求较高。通常对其摩擦副作特殊处理如下：缸筒：内摩擦面镀硬铬后抛光；活塞密封：用玻璃微珠填充的聚四氟乙烯制的有外圆带很小圆锥度的活塞静动压密封；活塞杆密封：用丁腈橡胶制预加压唇形密封圈，也有内圆带很小圆锥度的导向套沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 11 静动压密封；活塞杆导向套：用高耐磨和高硬度的防尘圈：用双金属型，并预先磨成刃口形；油管：伺服阀与液压缸之间的油管用过度块内直接钻孔的通道和预装的厚壁刚性短管。电液伺服液压缸用途较广：飞机的起落架，薄钢板轧机，材料疲劳实验机，模拟实验机，机械手等，作为力或位置速度伺服之用。数字式电液伺服液压缸这种液压缸也称脉冲液压缸，能直接接收数字信号以转换为精确的线性机械运动。这类液压缸的优点：频率响应高，起动频率高；单位功率的成本低，容易达到很大输出力；传动环节少，无游隙，精度高；只需要小功率的脉冲电源，动态流量计量液压缸作为液压元件或系统实验时测量动态流量之用这种液压岗的技术要求是：能迅速对流量的变化作出反应，因此对内漏不必作过分严格的的控制而运动件的摩擦力应极小，无爬行，频响高，惯量极小。这类液压缸的动态流量测量精度可达频率响应达 1000 殊结构液压缸（ 1）重型液压缸在重工业机械生产中如轧机，冶金工业等高温度的工作环境以及多尘、蒸馏等坏环境下工作，需承受巨大的冲击负载，且连续作业。（ 2）控速液压缸活塞为适应再高速下工作，且可以减缓冲击压力，最后可以在行程末端进入缓冲区，须在加、减速过程中掌控活塞的速度和加、减速度，达到无级缓冲的效果。（ 3）自锁液压缸沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第二章液压缸的结构 12 这类缸需要将活塞杆锁定在指定的位置上，所以装有自锁机构。自锁机构分两种：液压锁优点：无级锁定，任意调定锁定位置且不会移位，操纵压力油压流向可实现远程操控，即可锁定或松锁。机械锁在行程方向上的锁定通常我们称之为机械锁，其中包含液压缸外部对活塞杆的机械锁与液压缸自带机械锁。（ 4）钢索液压缸为实现特长行程与节省液压缸空间，所以带动的负载均为较轻的，因此也称为无杆液压缸。结构特点：钢索滑轮存在于两端盖外，活塞无活塞杆，两侧分别与两端盖外钢索滑轮相连。（ 5）浸水液压缸这种液压缸大部分都用于水下工作，所以必须防止工作有泄漏于外部，同时也需要避免水渗入缸内。结构特点：与普通液压缸不同，它不仅要求活塞的密封件外，还需要拥有外向密封圈，此外还需拥有防尘圈，在其内外密封圈间由低压腔，回油管将其与油箱相连接，以防泄漏。（ 6）开关式限位液压缸功能是对行程的极限位置的限制，活塞杆到达极限位置，驱动滑块使它发出电子信号，控制液压阀的方向，使活塞做反向运动。（ 7）位置传感液压缸它可以将活塞传感到任意位置，并发出相应的电信号。结构特点：此缸多是差动式，活塞杆直径相对较大，内有长孔，所以目前采用的位移传感器基本属于非接触式。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 13 第三章液压缸的主要参数计算液压缸是将液压能转化成直线运动机械能的执行元件压缸种类液压缸主要分单作用液压缸，双作用液压缸，缓冲式液压缸，多级液压缸等算主要参数压缸公称压力 n，也称公称压力，是液压缸能用以长期工作的压力。国家标准表 2 液压缸公称压力（是动态试验压力，是液压缸在瞬间所能承受的极限压力。各国规范通常规定为：（ 3 3耐压试验压力液压缸在检查质量时需承受的压力试验，在此压力下不出现变形或破裂。各国规范多数规定为：（ 3 军品规范为：（ 3 压缸尺寸及面积比沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 14 1、缸内径 D 表 3 缸内径 D（ 2、活塞杆内径 d 表 4 活塞杆直径 d（ 3、活塞行程 S 表 5 活塞杆行程 S 4、面积比（即速度比） = 2 2 21 2 2 1/ / / ( )A A v v D D d (3沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 15 /4 2D /4( 22) 式中活塞无杆侧有效面积（ 2m ）活塞有杆侧有效面积（ 2m ） 1v 活塞杆伸出速度（ 2/ 2v 活塞杆退出速度（ 2/ D 活塞直径（ d 活塞杆直径（值系列案表 6 塞的理论推拉力以双作用单活塞液压缸为例，液压油作用在活塞上 6 2 611 * 1 0 / 4 * 1 0 ( ) P D P N （ 3 当活塞杆退回时的理论拉力 6 2 2 622 * 1 0 / 4 ( ) * 1 0 ( ) P D d P N （ 3 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 16 表 6 面积比当活塞杆差动前进时（即活塞的两侧同时进压力相同的液压油）的理论推力 3:F 6 2 63 1 2( ) * 1 0 / 4 * 1 0 ( ) A P i d P N （ 3 以上三式中 D 活塞直径（即液压缸内径）（ m） d 活塞杆直径（ m）供油压力（沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 17 压缸效率 t 1、机械效率m，由各运动件摩擦损失所造成。在额定压力下，通常可取m 2、容积效率v，由各密封件泄露所造成，通常容积效率为：图 3 液压缸活塞受力示意图装弹性体密封圈时：v 1 装活塞环时： v 3、作用力效率d：由排出口背压所产生的反向作用力而造成。活塞外推时： 1 1 2 2 1 1/d P A P A P A （ 3 活塞向内拉时： 2 2 1 1 2 2/d P A P A P A （ 3 式中 1P 当活塞外推时，为进油压力；当活塞向内拉时 ,为排油压力（ 2P 当活塞杆外推时，为排油压力；当活塞环内拉时，为进油压力（ 12 同前。沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 18 当排油直接回油箱时： d 1. 4、总效率tt=m (3压缸负载率为实际使用推力（或拉力）与理论额定推力（或拉力）的比值： =实际使用推力（或拉力） /理论额定推力（或拉力） (3这值是用以衡量液压缸在工作时的负载，通常采用对有些用途也可取活塞瞬间线速度 v 活塞瞬间线速度 v v = /m/s） (3式中液压缸瞬时体积流量（ 2 / A 活塞的有效作用面积当数时， v=常数。但实际上，活塞在行程两端各有一个加速阶段或一个减速阶段，见图 4 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 19 图 4 活塞线速度随时间的变化 2活塞最高时线速度塞在行程的中间大部分保持恒速，在活塞杆外推时，活塞的最高线速度为 m a x 1 1 1/ ( / )vV q A m s （ 3 式中 1 杆外推时的体积流量 2( / ) 活塞杆内拉时 m a x 2 2 2/ ( / )vV q A m s （ 3 式中 2 杆内拉时的体积流量 2( / ) 沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 20 3活塞平均线速度mV/ T( / ) （ 3 式中 S 活塞行程（ m） T 活塞在单一方向的全行程时间（ s）活塞最高线速度与平均线速度可按下式计算 / （ 3 式中活塞线速度系数活塞最高线速度过低的最大线速度可能造成爬行，不利于正常工作，故。塞作用力 F 液压缸在工作适，活塞的作用力 F，必须克服各项阻力， f F F （ N）（ 3 式中外负载阻力（包括外摩擦阻力在内）（ N）； F 回油阻力（ N），当油流会邮箱时，可以近似取F=0，如果回油存在背压，则当杆外推时，可按式（ 3计算当杆内拉时，可按式（ 3算；当活塞差动前进时，在推力3此不必计算；密封圈摩擦阻力（ N）；活塞在启动，制动或换向时的惯性力（ N），在加速时，沈阳化工大学科亚学院学士学位论文第三章液压缸的主要参数计算 21 取 +1F，在减速时，取恒速时，取1F=0。密封圈摩擦阻力 6( ) 1 0f D D d dF f p D b k d b k （ N）（ 3 式中 f 密封圈摩擦系数，按不同润滑条件，可以取

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