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液压教学实验台执行装置的结构设计,液压,教学,实验,执行,装置,结构设计
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毕业论文题目设 计题目：液压教学实验台执行装置的结构设计 学 院： 姓 名： 学 号： 专 业：年 级： 指导教师： 二OO九年 五 月- 28 -液压教学实验台执行装置的结构设计摘 要本设计主要设计了液压教学实验台的执行装置液压油缸，简述了液压教学实验台的结构，原理和发展形势。论文结合当前液压教学实验台的发展趋势，液压传动课程的教学特点和要求，确定了液压缸的工作压力。根据工作压力对液压缸的各部件的尺寸进行计算和结构连接的选取确定了液压缸的结构。同时还考虑了液压缸各元件之间密封的选取和设计。最后还考虑了进出油口的管接头设计和液压缸的排气装置，最终完成了液压缸的整体设计。所设计的液压油缸经济适用，适用于中低压的液压系统，而且拆卸和组装都很方便适合液压教学的使用，满足学生和老师进行液压实验的要求。关键词：液压实验台 液压缸 液压设计 中低液压系统Hydraulic teaching test-bed implementation of the structural design of devicesThe design of the hydraulic design of the main test-bed implementation of the teaching device hydraulic cylinder, hydraulic outlined the structure of test-bed teaching, principles and developments. Thesis combined with the current test-bed hydraulic teaching the development trend of teaching hydraulic characteristics and requirements, determine the work of the hydraulic cylinder pressure. According to the work pressure on the hydraulic cylinder the size of the various components are calculated and the structure of the selected connection identified the structure of hydraulic cylinders. At the same time, also considered among the components of hydraulic cylinder seal selection and design. Finally, taking into account the oil out of the mouth of the pipe connection of hydraulic cylinder design and the exhaust device, the final completion of the overall design of hydraulic cylinder. Designed hydraulic cylinder affordable, suitable for medium and low pressure hydraulic systems, and facilitate the dismantling and assembly are suitable for the use of hydraulic teaching to meet students and teachers to carry out the requirements of hydraulic experiments. Keywords: hydraulic cylinder hydraulic test-bed design of low-hydraulic system目录1 绪论11.1 引言11.2 液压教学实验概述11.2.1国内外研究概况及发展趋势11.2.2液压教学实验台功能及组成11.3 课题研究依据及本文所做的工作32 多功能液压教学台执行装置的设计52.1 执行装置功能要求52.2 执行装置设计53 多功能液压教学实验台液压缸的设计63.1 液压缸种类的确定63.2 液压缸主要尺寸的确定63.2.1液压工作压力的确定63.2.2液压缸内径D和活塞杆直径d的确定63.2.3液压缸壁厚和外径的计算83.2.4液压缸工作行程的确定93.2.5液压缸缸盖厚度的确定93.2.6最小导向长度的确定103.2.7缸体长度的确定113.3 液压缸的结构设计113.3.1缸体与缸盖的连接形式113.3.2活塞杆与活塞的连接结构113.3.3活塞杆导向部分的结构133.3.4活塞、活塞杆及端盖处密封圈的选用143.3.5液压缸的缓冲装置183.3.6液压缸的安装连接结构203.3.7液压缸的进出油口的管接头233.3.8液压缸的排气装置233.3.9液压缸的总体连接244 总结254.1 设计总结25参考文献26致谢271 绪 论1.1 引言随着科学技术的发展，液压技术的发展非常迅速，其应用范围也越来越广，因而对他的元件和系统的性能要求也就越来越高。因此，为了确定和考核液压系统及其组成元件完整的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足更高的要求 。而在高校，液压传动是机械类专业的重要技术基础课程之一，实验是该课程的重要组成部分，传统的液压实验台功能单一，控制技术落后，不能顺应时代的发展、培养同学的创新意识和能力。随着教学改革的不断深入、生产技术的飞跃发展以及社会对人才需求的不断变化和提高。高校对所培养出的学生不仅要求具有较高的理论水平，而且要求有一定的实际操作技能、实验设计和创新能力。近年来，电子技术和计算机技术的发展及其技术向机械行业的渗透，使得机电液一体化的产品不断涌现。所有这些变化，对液压传动课程提出了新的和更进一步的要求。液压传动课程是一门理论与实践相结合的课程，其特点在于课程的实践性大于理论性，教学过程中需要配合一系列实验，因此实验环节在这门课中占的比重很大，是课程的重要组成部分。鉴于实验的重要性，和社会对培养学生创新和实践能力的呼声越来越高，传统的液压教学实验台因为实验内容固定、功能单一、管路已连接好、不易修改、实验以演示为主、学生动手机会少等缺陷，已不能胜任实验教学任务。因此，设计一种实验内容丰富、多变，加强动手能力和创新能力培养，具有机电液一体化等多功能的新型实验台便成了需要。1.2 液压教学实验台概述1.2.1国内外研究概况及发展趋势液压传动课程是高校机械类学生的重要课程之一，实验教学是该课程的有机组成部分。传统的教学实验台存在实验内容固定、功能单一、管路已连接好、不易修改、实验以演示为主、学生动手机会少等缺陷。随着高校教学改革的深入和科学技术的发展，高校培养的学生不仅要有较高的理论水平，而且要有一定的实际操作能力和实验设计、分析能力以及机电液一体化的能力等。因此，近年来液压教学实验台在结构设计和实验方法上都发生了较大的变化。归纳起来主要有：实验内容丰富、多变：实验过程加强了动手能力和创新能力的培养：具有机电液一体化的能力等等。目前，液压教学实验台发展的动向，概括有以下几点：1.模块化设计,陪有安装的底版,实验时可以随意在通用铝合金型材板上,组装回路操作简单方便。2该系统全部采用标准的工业液压元件，使用安全可靠，贴近实际。3快速而可靠的连接方式，特殊的密封接口，保证实验组装随便、快捷，拆接不漏油，清洁干净。4精确的测量仪器，方便的测量方式，使得简单，读数准确。1.2.2 液压教学实验台功能及组成一、功能特点根据当前液压教学实验台的发展趋势,再加上液压传动课程的教学特点和要求。归纳起来，其主要有以下特点和功能：1.多功能，可扩展 实验台的主体部分主要是提供液压油源，并集成了压力检测、电信号检测与控制接口等。实验台主体上还设有一油缸组件作为实验回路的执行装置，完成执行油缸的速度测试、位置检测和油缸加载等功能；组成实验项目所需的液压元件和管件等则是一些独立的组件，可根据实验的需要进行任意组合，以满足不同实验项目的需要；实验过程中的控制采用本实验台专用多功能液压教学实验台控制器进行控制，它既可手动编程，也可根据需要编程，进行自动控制。另外，在实验台的托油盘上，还设置有备用的工作台。在其上面可灵活安装、固定各种元件和装置，以适应多种液压回路实验之用。所有这些，使得本实验台成为既具有多功能的特点，又具有“机电液”一体化特色的一种新型的、开放型的实验装置。2.直观性强 由于实验台在实验过程中所采用的元件和管件等均为实物，故缩短了教学与工程实践的距离，使得同学对元件的外观、作用，调整方法的目的性，液压回路中油路走向的清晰性等，都具有更深刻的理解。这样不仅起到加深学生的感性认识的作用，而且还是对课堂教学的一种补充，避免了课堂教学抽象和不易理解的缺点。为解决理论教学中所存在的一些重点和难点问题，创造了条件。3.有助于创新能力和工程实践能力的培养 实验台由于采用了组装式的设计思想，从而既可要求学生完成规定的实验项目，也允许学生自行设计实验方案，以实现或验证自己的设想。进而达到提高学生的实验技能和动手能力的目的。而且，对培养学生的创新思维，提高学生学习兴趣等提供了一个强有力的支持平台。4.综合性强 由于实验台的结构特点，使其对培养学生创新思维、学习兴趣、工程设计能力，液压系统的调试能力及综合运用所学专业知识能力等都具有极大的帮助。并且可成为相关课程（如可编程控制器课程等）的一个实验点，使实验台不仅可满足液压传动课程的实验需要，还可以用于课程设计和毕业设计等较大项目的教学任务，使本专业的学生对机电液一体化的产品、技术，有更加深刻的理解、认识。同时对教师的科研工作也有一定的帮助，真正发挥该机所具有的一机多能的作用。二、结构组成如图1-1所示为该实验台外形图，其由主体部分、电气控制部分和液压元件柜三部分组成。主体部分是实验台的主要部分，它包括液压油源的供给、系统压力的检测、液压元件安装固定、执行油缸组件的固定以及电气控制接口等；电气控制部分是以PLC（可编程控制器）为核心，并设置有必要的控制按钮、输出状态显示和与主机部分的连接接口等。其连接接口采用了航空插头连接，使其连接简单、可靠；液压元件柜主要用于存储组装液压回路实验时所需的各类液压元件和管件等。图1-1 QCS014A型多功能液压教学实验台1.3 课题研究依据及本文所做的工作在人类对自然界规律的探索和认识过程中，科学实验是必不可少的一个重要环节。可以说没有实验也就没有现代科学。当然，在科学实验中人是应一直居于主导地位的。人们在获得感性知识的基础上，必须通过头脑的综合和思维，上升成为理性认识，提出假设和广义的规律性结论。为了检验和验证理性结论的正确性，人们还必须主动地、积极地投身到科学实验中去，用理论来知道实验的进行，并从实验结果的分析中来不断充实、验证和发展理论，增加理论的深度和广度。因此，对于每一个献身于科学的人，特别是工程技术人员，都应对所从事的科学中的实验技术予以充分的重视。随着科学技术的发展，液压技术的发展非常迅速，其应用范围也越来越广，因而对他的元件和系统的性能要求也就越来越高。因此，为了确定和考核液压系统及其组成元件完整的性能参数、品质指标等所进行的测试、实验工作，也就需要满足更高的要求。而在高校，液压传动是机械类专业的重要技术基础课程之一，实验是该课程的重要组成部分，传统的液压实验台功能单一，控制技术落后，不能顺应时代的发展、培养同学的创新意识和能力。鉴于液压传动在各领域里的实际应用和在高校里的教学应用，本人选择了“液压教学实验台执行装置结构设计”这一课题。而由于本人能力的局限,所以本人只对执行装置中的液压油缸做设计2多功能液压教学台执行装置的设计2.1执行装置的功能要求该执行装置是多功能液压教学试验台的主要部件之一，为配合该实验台多功能的需要，在设计之初，为其提出了以下功能要求：(1)能模拟工作负载，对工作液压缸进行加载，其载荷值可调；(2)工作液压缸具有速度测定功能，以便对流入液压缸的流量进行计算；(3)能模拟机床工作的动作，具有直线运动，运动终点具有行程可调的死挡铁，滑块上具有机动换向阀和行程开关的切换挡块；(4)具有位置可调的行程开关和能实现活塞的位置测定、速度换接合换向等功能；(5)具有位置可调的行程阀，配合相应得挡块，能实现“快进工进”的典型速度换接；(6)能完成“双向顺序动作回路”的需要，两个液压缸能根据需要独立受控动作。2.2执行装置的设计针对执行装置的功能要求，设计了一套多功能的液压实验台执行装置，其结构示意图如图2-1所示。图2-1 执行装置结构示意图1.底板 2.工作液压缸 3.T型支架 4.导杆 5.指针 6.标尺 7.滑块 8.可调死挡铁 9.辅助液压缸 10.行程开关挡铁 11.行程开关 12.行程换向阀挡块 13.行程开关固定导轨 14.行程换向阀。该执行装置主要由两个液压缸和中间的机床模拟工作台三部分组成。左边的液压缸是工作液压缸2，大部分的实验工作是在该液压缸上完成的。右边的液压缸是辅助液压缸9，主要用于工作液压缸的加载和双缸液压缸顺序动作等。中间的机床模拟工作台是由滑块7、导杆4和固定导杆的两个T型支架3等组成，两个导杆模拟机床导轨，滑块与工作液压缸的活塞杆相连，在导杆上直线运动模拟机床工作台运动，滑块上装有指针5、行程开关挡块10和行程换向阀挡块12等。指针5和有刻度的标尺6用于测定工作液压缸的位置和速度等。行程开关挡块10和行程开关11可将滑块的位置转化为电信号，用于速度换接合换向等，行程开关11可在行程开关固定导轨13上移动并固定。行程换向阀挡块12与行程换向阀14配合实现“快进工进”的速度换接。可调死挡铁8可方便的从支架上卸下，其上的可调螺钉可模拟调节滑块的终点位置。3多功能液压教学实验台液压缸的设计3.1 液压缸种类的确定液压缸是液压传动系统中将油液的压力能转换为机械能，实现往复直线运动或摆动的执行元件。液压缸的种类有很多结构,但根据其具体结构的特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类基本形式。其中活塞式液压油缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式。根据执行装置的功能设计要求,液压油缸确定为单杆活塞式液压油缸。3.2 液压缸主要尺寸的确定3.2.1液压工作压力的确定液压缸工作压力主要根据液压设备的类型来确定，对不同用途的液压设备，由于工作条件不同，通常采用的压力范围也不同。根据液压传动课程的实验教学要求，并兼顾实用性，设定液压系统的额定工作压力为6.3MPa。这既能满足完成液压传动课程的各种实验的要求，又缩小了教学与实际应用的差距，同时能为实际的液压系统提供一个试验平台。3.2.2液压缸内径D和活塞杆直径d的确定单活塞杆液压缸的D与d 的确定如图3-1可知 FfcD d F p1 p2 图 3-1 （3-1）式中 p1是液压缸工作压力，p2是液压缸回油背压力，p2是液压缸回油背压力，d/D是活塞杆直径与液压缸内径之比。系 统 类 型背压力p2（MPa）中、低压系统08 MPa简单的系统和一般轻载的节流调速系统0.20.5回油路带调速阀的调速系统0.50.8回油路带背压阀0.51.5采用带补液压泵的闭式回路0.81.5表3-1 执行元件背压的估计值按液压缸工作压力选取d/D工作压力p/（MPa）d/D20.20.3250.50.58570.620.7070.7 表3-2 液压缸内径D与活塞杆直径d的关系根据表3-1和表3-2可知, p1可取系统工作压力pp，即p1=pp=6.3 MPa；p2根据表3-1估计，确定p2=0.5 MPa；根据工作压力p1=6.3 MPa，确定d/D=0.65。F是工作循环中最大的外负载，根据实际需要，确定F=7000 N；Ffc是液压竿密封处的摩擦力，因为它的精确值不易求得，常用液压缸的机械效率cm进行估算。一般cm=0.90.97，取cm=0.9。 (3-2) （3-3） 将F=7000 N，p1=pp=6.3 MPa，p2=0.5 MPa，d/D=0.65，cm=0.9带入(3-3)式求D。求得 则d=26.039mm。 表3-3 液压缸内径尺寸系列（GB2348-80）810121620253240506380（90）100（110）125（140）160（180）200（220）250320400500630注：括号内数值为非优先选用值。表3-4 活塞杆直径系列（GB2348-80）456810121416182022252832364045505663708090100110125140160180200220250280320360400计算所得的D与d值分别按表3-3与表3-4圆整到相近的标准直径，以便采用标准的密封元件，确定D=40mm，d=25mm。3.2.3液压缸壁厚和外径的计算液压缸的壁厚一般是指缸筒结构中最薄处的厚度。从材料力学可知,承受内压力的圆筒，其内应力分布规律因壁厚的不同而各异。一般计算时可分为薄壁圆筒和厚壁圆筒。液压缸的内径D与其壁厚的比值D/10的圆筒称为薄壁圆筒。起重运输机械和工程机械的液压缸，一般采用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算式中: 是液压缸壁厚（m）；D是液压缸内径（m）；py是试验压力，一般取最大工作压力的（1.251.5）倍（MPa）；是缸筒材料的许用应力。其值为：锻钢：=110120MPa；铸钢：=100110MPa；无缝钢管：=100110MPa；高强度铸铁：=60MPa；灰铸铁：=25MPa。在中低压液压系统中，按上式计算所得液压缸的壁厚往往很小，使缸体的刚度往往很不够，如在切削加工过程中的变形、安装变形等引起液压缸工作过程卡死或漏油。因此一般不作计算，按经验选取，必要时按上式进行校核。液压缸的材料选用无缝钢管，py取1.5倍的最大工作压力，液压缸壁厚确定为=4mm，经检验，符合要求。液压缸缸体外径D1D+2=48mm3.2.4液压缸工作行程的确定液压油缸的行程可根据下表确定 表3-5 液压缸活塞行程参数系列（GB2349-80） （mm）255080100125160200250320400500630800100012501600200025003200400040639011014018022028036045055070090011001400180022002800390024026030034038042048053060065075085095010501200130015001700190021002400260030003800注：液压缸活塞行程参数依、次序优先选用。根据需要，选取液压缸工作行程为250mm3.2.5液压缸缸盖厚度的确定液压缸为平底缸盖，其有效厚度t按强度要求可用下面两式进行近似计算。无孔时 有孔时 式中 py=1.56.3 =9.45 MPa =100110 MPat是缸盖有效厚度（m）； D2是缸盖止口内径（m）； d0是缸盖孔的直径（m）。液压缸后缸盖为无孔缸盖，D2=33 mm，计算得t4.4 mm。根据需要，取后缸盖壁厚为25 mm。液压缸前缸盖为有孔缸盖，D2=33 mm，d0=25 mm，计算得t9.0mm。根据需要，取前缸盖壁厚为25 mm。3.2.6最小导向长度的确定当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面的中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度（图3-2）。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度（间隙引起的挠度）增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一定的最小导向长度。 图3-2对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求式中 L是液压缸的最大行程； D是液压缸的内径。计算得，H32.5mm。活塞的宽度B一般取B=（0.61.0）D；缸盖滑动支承面的长度l1，根据液压缸内径D而定；当D80mm时，取l1=（0.61.0）d。取B=0.7D=28mm，l1=0.7D=28mm。所以根据图3-2，H=（l1+B）/2+C=33 mm，C是为了保证最小导向长度H，将前缸盖与缸筒接合处伸长到长度C，来增加H的值。长度C由需要的最小导向长度H决定，即计算得，C4.5 mm3.2.7缸体长度的确定液压缸缸体内部长度应等于活塞的行程与活塞的宽度之和。缸体外形长度还要考虑到两端端盖的厚度。一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍。缸体内部长度为250+28=278 mm。缸体外形长度根据需要，定为400 mm。3.3液压缸的结构设计3.3.1缸体与缸盖的连接形式缸体端部与缸盖的连接形式与工作压力、缸体材料以及工作条件有关。常见的缸盖连接形式有：法兰连接、螺纹连接、外半环连接、内半环连接。法兰连接的结构简单，成本比较低，容易加工，安装拆卸方便，能承受比较高的工作压力，强度比较大。但是法兰连接的径向尺寸比较大，重量相比螺纹连接的要大，当缸体为钢管时，用拉杆连接的重量也比较大，用钢管焊上法兰，工艺过程要复杂些。螺纹连接的尺寸小，重量比较轻。但是端部结构复杂，工艺要求比较高，安装拆卸时需要用专用工具，并且拧端盖时容易损坏密封圈。外半环连接的结构比较简单，加工装配都比较方便。但是外半环连接的外形尺寸大，并且缸筒需要开槽，这样就削弱了缸筒的强度，如果要增加强度需要增加缸筒的壁厚。内半环连接的外形尺寸比较小，结构紧凑，重量也比较轻。但是缸筒要开槽，同样削弱了缸筒的强度，端部进入缸体内部较长，安装时密封圈容易被槽口擦伤。 根据液压系统的实际工作情况，综合上述四种连接方式的优缺点，从强度和经济性两方面考虑，最终确定选用法兰连接方式。如图3-3图3-3 法兰连接3.3.2活塞杆与活塞的连接结构活塞杆与活塞常用的连接形式有整体式结构和组合式结构，其中组合式结构又分为螺纹连接、半环连接和锥销连接。整体式，结构简单，适用于缸径比较小的液压缸。螺纹连接的应用比较多，如组合机床与工程机械上的液压缸。其结构简单，但是在振动的工作条件下容易松动，因此必须采用锁紧装置固定。半环连接多应用在压力高、负荷大、有振动的场合。其结构简单，安装拆卸方便，不容易出现松动，但是会出现轴向间隙。锥销连接多用于负荷较小的场合，其结构可靠，用锥销连接，销孔必须配铰，销钉连接后必须锁紧。根据液压缸工作的实际需要，综合上述四种连接形式，从易用性和经济性角度考虑，最终确定活塞杆与活塞的连接结构采用螺纹连接。如图3-4图3-4 螺纹连接3.3.3活塞杆导向部分的结构活塞杆导向部分的结构，包括活塞杆与端盖、导向套的结构，以及密封、防尘和锁紧装置等。导向套的结构可以做成端盖整体式直接导向（图3-5），也可以作成与端盖分开的导向套结构（图3-6）。后者导向套磨损后便于更换，所以应用比较普遍。导向套的位置可以安装在密封圈的内侧，也可以装在外侧。机床和工程机械中一般采用装在内侧的结构，有利于导向套的润滑；而油压机常采用装在外侧的结构，在高压下工作时，使密封圈有足够的油压将唇边张开，以提高密封性能。活塞杆处的密封形式有O形、V形、Y形和YX形密封圈。为了清除活塞杆处外露部分沾附的灰尘，保证油液清洁及减少磨损，在端盖外侧增加防尘圈。常用的有无骨架防尘圈和J形橡胶密封圈，也可用毛毡圈防尘。图3-5 端盖整体式直接导向端盖直接导向，端盖与活塞杆直接接触，其结构简单，但磨损后只能更换整个端盖。端盖与活塞杆的密封常采用O形、V形、Y形和YX形密封圈，防尘圈用无骨架的防尘圈。图3-6 导向套导向导向套导向，导向套与活塞杆接触，对活塞杆起支承作用，其结构相对复杂，但是磨损后便于更换，导向套也可选用耐磨材料，增加使用寿命。端盖与杆的密封常用Y形、YX 形及V形密封装置，防尘方式常采用J形或三角形防尘装置。密封可靠，适用于中高压液压缸。考虑到端盖直接导向的结构比较简单，并且是用于中、低压系统的液压缸中，符合中、低系统对其的要求，同时作为教学用实验台，其磨损程度较小，寿命较长。基于以上考虑，最终确定活塞杆导向采用端盖整体式直接导向，如图3-7图3-7 端盖直接导向3.3.4活塞、活塞杆及端盖处密封圈的选用液压缸高压腔中的油液向低压腔泄漏称为内泄漏，液压缸中的油液向外部泄漏称为外泄漏。由于液压缸存在内泄漏和外泄漏，使得液压缸的容积效率降低，从而影响液压缸的工作性能，严重时使系统压力上不去，甚至无法工作；并且外泄漏还会污染环境，因此为了防止泄露的产生，液压缸中需要密封的地方必须采取相应得密封措施。液压缸中需要密封的部位有：活塞、活塞杆和端盖等处。密封圈的选用，应根据密封的部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择不同类型的密封圈。常用的密封方法有：(1)间隙密封 这是依靠两运动件配合面间保持一很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法，如图3-8。用该方法密封，只适于直径较小、压力较低的液压缸与活塞间密封。P1 P2图3-8间隙密封(2)活塞环密封 活塞环又叫活塞涨圈，它是一个开口的金属环，依靠弹性变形所产生的涨力压紧在缸体内壁上，从而产生密封作用。活塞环密封效果较好，能适应较大的压力变化和速度变化，耐高温，使用寿命较长，易于维护保养，并能使活塞具有较长的支承面。但它的加工要求较高，工艺复杂。所以，只有用其它密封方法不能满足要求时，才采用这种密封。(3)O形密封圈密封 O形密封圈的截面呈O形，工作时当油液压力升高后，O形密封圈被压向沟槽一侧，并且产生变形，更加贴紧在配合面上，从而起到密封的作用。O形密封圈一般用耐油橡胶制成，具有结构简单、密封性能良好、体积小、装卸方便和摩擦力小等优点；但磨损后不能自动补偿且寿命较短、在高压下容易被挤入间隙等缺点。这种密封圈可用于内径或外径的密封，也可用于动密封和静密封，其静密封压力为100MPa；在往复运动速度较低（v0.5m/s）时，其动密封压力可达35MPa.它也可用于圆周速度小于0.2m/s的回转运动的密封。(4)Y形密封圈密封 Y形密封圈的截面形状呈Y形，工作时受油液压力作用而使两唇张开，分别贴紧在轴面和孔壁上，起到密封作用。通常用耐油橡胶制成，其截面呈Y形。它具有密封性能好、摩擦阻力小、稳定性好、耐压性强、使用寿命较长、结构简单和易于安装等特点。它主要用于压力p21MPa时内径或外径的滑动密封。(5)V形密封圈密封 V形密封圈的截面为V形，属于唇形密封圈的一种。有压环、V形圈和支承环三部分组成；它们通常用夹织物橡胶制成，也可将压环和支承环拥金属材料制造。这种密封圈耐高压、密封性能好、工作可靠；但摩擦阻力大、调整困难；多应用于往复直线运动速度不高的活塞杆处。使用时应注意，V形圈组的个数和材质与使用压力有关，V形圈个数多，则密封性提高，但摩擦阻力增大。表3-6为几种常用的密封圈及其使用参数。表3-6 活塞及活塞杆的密封圈使用参数类型密封部位截面简图材料压力范围（MPa）温度范围（）速度范围（m/s）活塞用活塞杆用O形圈NBR10-30+1300.5FPM-15+180O形圈加挡圈NBR+PTFE35-30+1300.5高低唇Y形圈NBR10-30+1000.5NBR+夹纤维20-20+130Y形圈NBR+夹纤维25-30+1200.5V形圈NBR+夹纤维63-30+1200.5活塞环铸铁253500.31.0注：NBR丁腈橡胶，FPM氟碳橡胶，PTFE聚四氟乙烯，应用部位。根据密封的部位和表3-8，选择密封圈。(1)后缸盖端盖处密封圈的选用后缸盖与缸筒采用法兰连接，之间没有相对运动，因此端盖处的密封圈选用O形静密封圈，O形圈37.5X1.8 GB3452.1-82如图3-9。图3-9 后缸盖端盖处密封(2)活塞处密封圈的选用活塞处选用O形圈加挡圈进行密封，O形圈37.5X1.8 GB3452.1-82，如图3-10。工作中，如果油液压力高于10MPa时，O形圈将被挤入活塞与缸体之间的配合间隙中，受到损坏。为了防止和避免这样的损坏，所以单向受压时，在O形密封圈受压力的对侧放一个挡圈；双向受压时，在O形密封圈两侧各放一个挡圈。图3-10 活塞处密封(3)活塞杆处密封圈的选用活塞杆与活塞采用锁紧螺母固定，因此活塞杆与活塞之间没有相对运动，其接触处的密封圈选用O形静密封圈，O形圈17X1.8 GB3452.1-82如图3-11。图3-11 活塞杆处密封(4)前缸盖处密封圈的选用前缸盖与缸筒连接处密封圈的选用与后端盖相同，选用O形静密封圈，O形圈37.5X1.8 GB3452.1-82；前缸盖与活塞杆处有相对运动，此处选用O形动密封圈，考虑到活塞杆做往复运动时，O形圈有可能将被挤入活塞杆与前缸盖端盖处之间的配合间隙中，造成O形圈损坏，因此在选定的O形圈两边加上挡圈，如图3-12。图3-12前缸盖处密封3.3.5液压缸的缓冲装置液压缸带动工作部件运动时，运动件的质量较大，运动速度较高，由于惯性力较大，具有很大的动量。在这种情况下，活塞运动到缸筒的终端时，会产生很大的液压冲击和噪声，甚至使活塞与缸筒端盖间发生机械碰撞，严重影响加工精度，甚至引起破坏性事故，所以在大型、高速或高精度的液压设备中，常常设有缓冲装置，其目的是使活塞在接近终端时，增大回油阻力，从而减缓运动件的运动速度，避免撞击液压缸端盖。液压缸中常用的缓冲装置如图3-13图3-13 液压缸缓冲装置1. 圆柱形环隙式缓冲装置。如图3-13(a), 当缓冲柱塞进入缸盖上内孔时,缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔,被封油液只能从环形间隙排除,产生缓冲压力,从而实现减速缓冲。这种缓冲装置在缓冲过程中,由于其节流面积不变,故缓冲开始时,产生的缓冲制动力很大,但很快就降低了。使缓冲效果较差,但这种装置结构简单,制造成本低,所以在系列化的成品液压油缸中多采用这种缓冲装置。2. 圆锥形环隙式缓冲装置。如图3-13(b),由于缓冲柱塞为圆锥形,所以缓冲环形间隙随位移量而改变,即节流面积随缓冲行程的增大而缩小,使机械能的吸收均匀,其缓冲效果好。3.可变节流槽式缓冲装置。如图3-13(c),在缓冲柱塞上开有由浅入深的三角节流槽,节流面积随缓冲行程的增大而逐渐减小,缓冲压力变化平缓。4.可调节流孔式缓冲装置。如图3-13(d),在缓冲过程中,缓冲腔油液经小孔节流排出,调节节流孔的大小,可控制缓冲腔内缓冲压力的大小,以适应液压缸不同的负载和速度工况对缓冲的要求,同时当活塞反向运动时,高压油从单向阀进入液压缸内,活塞也不会因推力不足而产生启动缓慢或困难等现象。在设计之初，考虑到液压缸属于中、低压系统，工作压力和运动速度都不高，并且主要用于教学实验用，因此,前端盖的缓冲装置采用圆锥形环隙式缓冲装置，如图3-14。图3-14 前端缓冲装置当活塞杆端部的柱塞1向端盖3方向运动，进入圆柱形油腔2时，会将封闭在柱塞与端盖间的油液从环状间隙中挤出去。由于柱塞与油腔的间隙很小，因而会起到节流缓冲作用。后端的缓冲装置如图3-15所示,采用了圆柱形环隙式缓冲装置,当缓冲柱塞进入缸盖上内孔时,缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔,被封油液只能从环形间隙排除,产生缓冲压力,从而实现减速缓冲。图3-15 后端缓冲装置3.3.6液压缸的安装连接结构液压缸的安装连接结构包括液压缸的安装结构、液压缸进出油口的连接等。(1)液压缸的安装形式根据安装位置和工作要求不同可有长螺栓安装、脚架安装、法兰安装、轴销和耳环安装等，如表3-7所示。表3-7 液压缸安装方式序号安装形式安装简图注1长螺栓安装2径向脚架倾翻力矩比较：序号2较小序号4较大3底面脚架4前后脚架5头部外法兰安装螺钉受拉力比较：序号6、7较小序号5较大6头部内法兰7尾部外法兰序号安装形式安装简图注8头部轴销液压缸在平面内摆动。活塞受弯曲作用比较： 序号8较小序号9较大序号10介于序号8、9之间9尾部轴销10中部轴销11尾部耳环同序号12尾部球头液压缸可在一定的空间范围内摆动注：表中所列液压缸皆为缸体固定，活塞杆运动。按工作需要，也常采用活塞杆固定，而缸体运动。液压缸的安装形式根据表3-7，考虑到安装拆卸及液压缸工作会产生振动等原因，选用第3种底面脚架安装，如图3-16。图3-16 底面脚架安装(2)液压缸进、出油口形式及大小的确定液压缸的进、出油口，可布置在端盖或缸体上。对于活塞杆固定的液压缸，进、出油口可设在活塞杆端部。如果液压缸无专用的排气装置，进、出油口应设在液压缸的最高处，以便空气能首先从液压缸排出。进、出油口的形式一般选用螺孔或法兰连接。单杆液压缸螺孔连接油口安装尺寸可根据表3-8选取。表3-8 单杆液压杆油口安装尺寸 （ISO8138）缸体内径D进、出油口缸体内径D进、出油口25M141.580M27232M141.5100M27240M181.5125M27250M221.5160M33263M221.5200M422为了方便，本人把进、出油口设在前、后刚盖的端盖顶部，进、出油口采用螺孔连接方式，根据缸体内径确定进、出油口的螺孔大小为M181.5，如图3-17。液压后缸盖端盖 液压缸前缸盖端盖图3-17 液压缸前、后缸盖进出油尺寸 3.3.7液压缸的进、出油口的管接头管接头是 管道与管道，管道与其他元件的可拆卸连接件。标准管接头包括：卡套式，焊接式，薄壁扩口式管接头和钢丝编织胶管接头。1.卡套式管接头适用于油、气介质的管路系统。其结构先进，性能良好，重量轻，体积小，使用方便，不用焊接等优点，因此，卡套式管接头已广泛用于机器的液压系统中。但卡套式管接头要求配用冷拔钢管，且卡套制造精度较高。2.焊接式管接头适用于油为介质的管路系统。其结构简单，易制造，密封性好等优点，但缺点是安装时焊接量大，要求焊接质量高，且装卸不方便。薄壁扩口式管接头适用于中低压油压管路系统。其结构先进，性能良好，体积小，加工方便，成本低和使用简便等优点，因此在飞机，汽车及机床等行业中广泛采用。根据经济，使用方便和制造简易等方面，本人选择薄壁扩口式管接头，其结构如图3-18所示，图3-18管接头3.3.8液压缸的排气装置对于运动速度稳定要求较高的机床液压缸和大型液压缸，则需要设置
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