液压缸技术标准

液压缸维修技术标准

编

制张业建、赵春涛

审

核樊建成

批

准魏成文

上海宝钢集团设备部

八月

目录

1总则

2引用标准

3各部分常用材料及技术规定

3.1缸筒的材料和技术规定

3.2活塞的材料和技术规定

3.3活塞杆的材料和技术规定

3.4端盖的材料和技术规定

4液压缸的检查

4.1缸筒内表面

4.2活塞杆的滑动面

4.3密封

4.4活塞杆导向套的内表面

4.5活塞的表面

4.6其它

5液压缸的装配

6液压缸实验

附表1检查项目和质量分等（摘录

JB/JQ20301-88）............16

附表2螺栓和螺母最大紧固力矩（仅供

参考）.............................

17

附表3螺纹的传动力和拧紧力

矩..................................

................18

超过半年时间，需采用适当的

防腐措施；

1.5螺栓选择10.9级（涉及

10.9级）以下的高强度螺栓可

以采用国内著名生产厂的产

品，10.9级（不涉及10.9级）

以上的高强度螺栓应采用国外

著名生产厂的产品;

1.6本标准的解释权属宝钢股份

公司宝钢分公司设备部。

2引用标准

液压缸的维修应执行下列国家

标准，允许采用规定更高的标准。

口标准号内容

万

GB/T

液压缸及气缸公称压力系

17938-

列

1987

JB/T

单活塞杆液压缸两腔面积

27939-

比

1999

GB/T

液压气动系统及元件缸

32348-

内径及活塞杆外径

1993

GB/T

液压气动系统及元件缸

42349-

活塞行程系列

1980

GB/T液压气动系统及元件一活

5

2350-塞杆螺纹型式和尺寸系列

1980

GB/T液压缸活塞和活塞杆动

62879-密封沟槽型式、尺寸和公

1986差

GB/T液压缸活塞和活塞杆窄

72880-断面动密封沟槽尺寸系列

1981和公差

GB/T

液压缸活塞用带支承环密

86577-

封沟槽型式、尺寸和公差

1986

GB/T

液压缸活塞杆用防尘圈沟

96578-

槽型式、尺寸和公差

1986

JB/T

1010205-液压缸技术条件

2023

GB/T

1115622-液压缸实验方法

1995

GB/T

液压缸和气动缸筒用精密

128713-

内径无缝钢管

1988

GB/T

液压缸和气缸安装尺寸和

139094-

安装型式代号

1988

GB/T

液压缸活塞杆端带关节轴

1414036-

承耳环安装尺寸

1993

GB/T

液压缸活塞杆端柱销式耳

1514042-

环安装尺寸

1993

3各部分常用材料及技术规定

3.1缸筒的材料和技术规定

3.1.1材料和毛坯

⑴无缝钢管若能满足规定，可

以采用无缝钢管作缸筒毛坯。

般常用调质的45号钢。需要焊

接时，常用焊接性能较好的20

—35号钢，机械粗加工后再调

质。

⑵铸件对于形状复杂的缸筒

毛坯，可以采用铸件。灰铸铁铸

件常用HT200至HT350之间的几

个牌号，规定较高者，可采用球

墨铸铁QT450-10、QT500-7、

QT600-3等。此外还可以采用铸

ZG230-450、ZG270-500、

ZG310-570等。

⑶锻件对于特殊规定的缸筒，应采

用锻钢。

3.1.2技术规定

⑴缸筒内径公差等级和表面粗糙度

缸筒与活塞一般采用基孔制的间隙

配合。活塞采用橡胶、塑料、皮革材质

密封件时，缸筒内孔可采用H8、H9公差

等级，与活塞组成回、回、回、回等不

同的间隙配合。缸筒内孔表面粗糙度取

R440^0.10umo

采用活塞环密封时，缸筒内孔的公差

等级一般取H7,它可与活塞组成回、回

等不同的间隙配合，内孔表面粗糙度取

/?(a0.40~0.20|imo

采用间隙密封，缸筒内孔的公差等级一

般取H6,与活塞组成回的间隙配合，表

面粗糙度取RaO.10~0.05|imo

⑵缸筒的形位公差

缸筒内径的圆度、园I柱度误差不大于直

径尺寸公差的一半,

缸筒轴线的直线度误差在500mn长度上

不大于0.03mmo

缸筒端面对轴线的圆跳动在100mm的直

径上不大于0.04mmo

⑶安装部位的技术规定

缸筒端面和缸盖接合面对液压缸轴

线的垂直度误差，按直径每100mm不得

超过0.04mm,缸筒安装缸盖的螺纹应采

用2a级精度的公制螺纹，采用耳环安装

方式时，耳环孔的轴线对缸筒轴线的位

置度误差不大于0.03mm,垂直度误差在

100mm长度上不大于0.1mm。采用轴销式

安装方法时，轴销的轴线与缸筒轴线的

位置度误差不大于0.1mm,垂直度误差

在100mm长度上不大于0.1mm。

（4）其他技术规定

缸筒内径端部倒角15°〜30°,或倒R3

以上的圆角；表面粗糙度不差于RaO.8

|im,以免装配时损伤密封件；

缸筒端部需焊接时，缸筒内部的工作表

面距离焊缝不得小于20mm;

热解决调质硬度一般为HB241-285;

为了防止缸筒腐蚀、提高寿命，缸筒内

径可以镀络，镀层厚度一般为

0.03^0.05mm,然后进行布磨或抛光。缸

筒外露表面可涂耐油油漆。

3.2活塞的材料和技术规定

3.2.1活塞的材料

无导向环（支承环）的活塞选用高强

度铸铁HT200~300,有导向环（支承环）

的活塞选用碳素钢20号、35号及45号。

3.2.2活塞的技术规定

采用无密封件的间隙密封式活塞常取为

f6;

采用活塞环密封时常取为f6或f7;

采用橡胶、塑料密封件时，常取为f7、

f8及f9;

与活塞杆配合的活塞内孔公差等级一般

取为H7;

活塞外圆的表面粗糙度要不差于

RaO.32um,内孔的表面粗糙度要不差于

RaO.8|imo

活塞外径、内孔的圆度，圆柱度误差

不大于尺寸公差的1/2o

活塞外径对内孔及密封沟槽的同轴

度允差不大于0.02mmo

端面对轴线的垂直度允差不大于

0.04/100o

3.3活塞杆材料和技术规定

3.3.1常用材料

活塞杆一般用优质碳素结构钢制成。

对于有腐蚀性气体场合采用不锈钢制

造。活塞杆一般用棒料，现在大部采用

冷拉棒材。为了提高硬度、耐磨性和耐

腐蚀性，活塞杆的材料通常规定表面淬

火解决，淬火深度为0.5〜1mm,硬度通

常为HRC50〜60,然后表面再镀硬辂，

镀层厚度为0.03~0.05mmo

表1活塞杆常用材料性能

材料机械性能

延

拉

布表

屈服伸热

强

度面

类强度率解

牌号解

。

别ba回决

决

(MPa)

(Mpa)s

(%)

碳

素调镀

3552032015

钢质络

碳4560034013调镀

素质

钢或络

加

高

频

淬

火

调

质

或

碳

加镀

素

高络

14

380

640

钢55

频

淬

火

镀

辂

调络

锢

12

850

000

o1

35CrM

质

钢

淬

不

火

锈

45

200

00

i95

Cr18N

钢

3.3.2技术规定

⑴活塞杆外径尺寸公差多为f8,也有

采用f7、f9的。

⑵直线度W0.02/100mm。

⑶圆度等几何精度误差一般不大于外

径公差的一半。

(4)与活塞内孔配合的轴颈与外圆

的同轴度允差不能大于

0.0C0.02mm;安装活塞的轴肩

与活塞杆轴线的垂直度允差不

大于0.04/100mm。

⑸活塞杆端部的卡键槽、螺纹及

缓冲柱塞与杆径同轴度允差不

大于0.01〜0.02mm。缓冲柱塞

最佳采用活塞杆自身的端头部。

(6)表面粗糙度一般为RaO.16〜

0.63Rm,精度规定高时，取为

Ra《O.I〜0.2|imo

3.4端盖的材料和技术规定

缸盖与缸底常用45号钢锻造或铸造毛

坯。需要焊接结构的，采用焊接性能较

好的35号钢。中低压缸可用HT200、

HT250、HT300等灰口铸铁材料。

缸盖内孔一般尺寸公差采用H7、H8的精

度等级、表面粗糙度通常取为Ra1.6〜

3.2um。

缸盖内孔与凸缘止口外径的圆度、园I柱

度误差不大于直径尺寸公差的一半。

内孔和凸缘止口的同轴度允差不大于

0.03mm,相关端面对内孔轴线的圆跳动在直

径100mm上不大于0.04mmo第六章液压基

本回路

重要内容:

速度控制回路

（一）（一）调速回路：油虹：v=q/A液压马达：n=q/Vm

1.节流调速回路;

2.容积调速回路:

3.容积节流调速回路

（二）（二）速度换接回路

（三）（三）快速回路

1**•、1***、压力控制回路

（一）（一）调压回路

（二）（二）减压回路

（三）（三）卸荷回路

（四）（四）保压回路

(五)（五）增压回路

•♦•

—

三、、方向控制回路

（一）（一）换向回路

（二）（二）锁紧回路

四、四、多缸动作控制回路

（一）（一）顺序动作回路

（二）(-)同步动件回路

（三）（三）防干扰回路

第一节速度控制回路

速度控制回路是研究液压系统的速度调节和变换问邈，常用的速度控制回路有调速回

路、快速回路、速度换接回路等，本节中分别对上述三种回路进行介绍。

一、调速回路

调速回路•的基本原理从液压马达的工作原理可知，液压马达的转速/由输入流量和液

压马达的排量L决定，即n«=q/Ve,液压缸的运动速度v由输入流量和液压缸的有效作用面

积A决定，即v=q/A。

通过上而的关系可以知道，要想调节液压马达的转速n*或液压缸的运动速度v,可通过

改变输入流量q、改变液压马达的排量V”和改变缸的有效作用面积A等方法来实现。由于

液压缸的有效面积A是定值，只有改变流量q的大小来调速，而改变输入流量q,可以通过

采用流量阀或变量泵来实现，改变液压马达的排量V”，可通过采用变量液压马达来实现，

因此，调速回路重要有以下三种方式：

1）节流调速回路：由定量泵供油，用流量间调节进入或流出执行机构的流量来实现调速；

2）容积调速回路：用调节变量泵或变量马达的排量来调速：

3）容积节流调速回路：用限压变量泵供油，由流量阀调节进入执行机构的流量，并使变

量泵的流量与调节阀的调节流量相适应来实现调速。此外还可采用几个定量泵并联，按不同

速度需要，启动一个泵或几个泵供油实现分级调速。

1、节流调速回路

节流调速原理。节流调速回路是通过调节流量阀的通流裁面积大小来改变进行执行机构

的流量，从而实现运动速度的调节。

如图7—1所示，假如调节回路里只有节流阀，则液压泵输出的油液所有经节流阀流进液

压缸。改变节流阀节流口的大小，只能改变油液流经节流阀速度的大小，而总的流量不会改

变，在这种情况下节流阀不能起调节流量的作用，液压缸的速度不会改变。

1）进油节流调速回路

进油调速回路是将节流间装在执行机构的进油路上，起调速原理如图7-2（a）所示.

(a)

图7—2（a）进油节流调速回路

A.A.回路的特点

由于是定量泵供油，流量恒定，溢流阀调定压力为以，泵的供油压力po,进入液压缸的

流量5由节流阀的调节开口面积a拟定，压力作用在活塞A上，克服负载F,推动活塞以速

度v=qi/Ai向右运动。由于定量泵供油，qi小于qB,所次po=溢流阀调定供油压力Pt=const

活塞受力平衡方程:

piAi=F十pzA?

进入油缸的流量

q^KaVp"

_

7p二pbF/Ai

qi=Ka(Pb-F/Ai)m

B.B.进油节流调速回路的速度-负载特性方程为

、，％kaF(7-1)

A4A

式中：k为与节流口形式、液流状态、油液性质等有关的节流阀的系数：a为节流口的通流

面积；m为节流阀口指数（海壁小孔，"0.5）。由式（7-1）可知，当F

增大，a一定期，速度v减小。

C.进油节流调速回路的速度-负载特性曲线

图7-2(c)速度负载特性

D.进油节流调速回路的优点是：液压缸回油腔和回油管中压力较低，当采用单杆活塞杆

液压缸，使油液进入无杆腔中，其有效工作面积较大，可以得到较大的推力和较低的运动速

度，这种回路多用于规定冲击小、负载变动小的液压系沈中。

E.回路效率

n=FV/qBPo

QBPO=POQI+POC|Y

=PiQi+Vpq,+poqy如图：

i

Piqi=FV有用功率

此回路是由调节变量马达的排量Vm来实现调速。

①速度特性：在不考虑回路泄漏时，液压马达的转速n”为：

n„=qB/Vn

式中外为定量泵的输出流量。可见变量马达的转速前与其排量Vm成正比，当排量Vm最小

时，马达的转速nm最高。其理论与实际的特性曲线如慢7-6(c)中虚、实线所示。

由上述分析和调速特性可知：此种用调节变量马达的排量的调速回路，假如用变量马达

来换向，在换向的瞬间要通过“高转速一零转速一反向高转速”的突变过程，所以，不宜用

变量马达来实现平稳换向，

②转矩与功率特性：

液压马达的输出转矩：Tm=Vm(p8-po)/2n

液压马达的输出功率：Pm=nJm=q8(PB-PO)

上式表白：马达的输出转矩Tm与其排量Vm成正比；而马达的榆出功率Pm与其排量Vm

无关，若进油压力PB与回油压力P。不变时，Pm=C,故此种回路属恒功率调速。其转矩特性

和功率特性见图7-6(c)所示。

图7-6定量泵变量马达容积调速回路

Q)开式日路(b)闭式回路(c)工作特性

综上所述，定量泵变量马达容积调速回路，由于不能用改变马达的排量来实现平稳换向,

调速范围比较小(一般为3〜4),因而较少单独应用。

(3)变量泵和变量马达的容积调速回路。这种调速回路是上述两种调速回路的组合，其

调速特性也具有两者之特点。

图7-7所示为其工作原理与调速特性，由双向变量泵2和双向变量马达9等组成闭式容

积调速回路。

该回路的工作原理：调节变量泵2的排量Vs和变量马达9的排量Vm,都可调节马达的

转速n.；补油泵1通过单向阀3和4向低压腔补油，其补油压力由溢流阀10来调节；安全

阀5和6分别用以防止正反两个方向的高压过载。液控换向阀7和溢流阀8用于改善回路工

作性能，当高、低压油路压差(PB-P。)大于一定值时，液动滑阀7处在上位或下位，使低压油

路与溢流阀8接通，部分低压热油经7、8流回油箱。因此溢流阀8的调节压力应比溢流阀

10的调节压力低些。为合理地运用变量泵和变量马达调速中各自的优点，克服其缺陷，在

实际应用时，一般采用分段调速的方法。

(a)(b)

图7-7变壁泵变量马达的容积调速回路

(a)工作原理(b)调速特哇

第一阶段将变量马达的排量Vm调到最大值并使之恒定，然后调节变量泵的排量VB从最

小逐渐加大到最大值，则马达的转速nm便从最小逐渐升高到相应的最大值(变量马达的输出

转矩Tm不变，揄出功率Pm逐渐加大)。这一阶段相称于变量泵定量马达的容积调速回路。

第二阶段将已调到最大值的变量泵的排量%固定不变，然后调节变量马达的排量Vm,

之从最大逐渐调到最小，比时马达的转速小便进一步逐新升高到最高值(在此阶段中，马达

的输出转矩Tm逐渐减小，而输出功率Pm不变)。这一阶段相称于定量泵变量马达的容积调

速回路。

上述分段调速的特性曲线如图7-7(b)所示。

这样，就可使马达的换向平稳，且第一阶段为恒转矩调速，第二阶段为恒功率调速。这

种容积调速回路的调速范围是变量泵调节范围和变量马达调节范围之乘积，所以其调速范围

大(可达100),并且有较高的效率，它合用于大功率的场合，如矿山机械、起重机械以及大

型机床的主运动液压系统3

3.容积节流调速回路容积节流调速回路的基本工作原理是采用压力补偿式变量泵供

油、调速阀(或节流阀)调节进入液压缸的流量并使泵的输出流量自动地与液压缸所需流量相

适应。

常用的容积节流调速回路有：限压式变量泵与调速阀等组成的容积节流调速回路：变压

式变量泵与节流阀等组成的容积调速回路。

(a)(b)

图7-8限压式变量泵调速阀容枳节流调速回路

(a)调速原理图(b)调速特性图

图7-8所示为限压式变量泵与调速阀组成的调速回路工作原理和工作特性图。在图示

位置，活塞4快速向右运动，泵1按快速运动规定调节其输出流量q皿，同时调节限压式变

量泵的压力调节螺钉，使泵的限定压力pc大于快速运动所需压力〔图7-8(b)中AB段)。当

换向阀3通电，泵输出的用力油经调速阀2进入缸4,其回油经背压阀5回油箱。调节调速

阀2的流量q就可调节活塞的运动速度v,由于qVqB,压力油迫使泵的出口与调速阀进口

之间的油压憋高，即泵的供油压力升高，泵的流量便自动减小到为止。

这种调速回路的运动稳定性、速度负载特性、承载能力和调速范围均与采用调速阀的节

流调速回路相同。图7-8(b)所示为其调速特性，由图可知，此回路只有节流损失而无溢流

损失。

当不考虑回路中泵和管路的泄漏损失时，回路的效率为：

T|c=(P-P2(A2/A1)〕qi/p8qi=[p!-P2(A2/A1)]/pe

上式表白：泵的榆油压力PB调得低一些，回路效率就可高一些，但为了保证调速阀的正常

工作压差，泵的压力应比负载压力pi至少大5X1()5pa。当此回路用于“死档铁停留”、压

力维电器发讯实现快退时，泵的压力还应调高些，以保证压力维电器可靠发讯，故此时的实

际工作特性也线如图7-8(b)+AB'C'所示。此外，当pc不变时，负载越小，Pi便越小，回

路效率越低。

综上所述：限压式变量泵与调速阀等组成的容积节流调速回路，具有效率较高、调速较

稳定、结构较简朴等优点。目前已广泛应用于负载变化不大的中、小功率组合机床的液压系

统中。

4.调速回路的比较和选用

(1)调速回路的比较。见表77。

表77调速回路的比较

节流调速回路容积节流调速回路

回路类

用节流阀用调速阀

容积调速回路

旁限压式稳流式

重要性能进回曲旁路进回油

路

速度稳

较差差好较好好

机械特定性

性永载能

较好校差好较好好

力

调速范围较大小较大大较大

功率特效率低较高低较高最高较高高

性发热大较小大较小最小较小小

大功率、重载

中、小功率的中压系

合用范围小功率、轻栽的中、低压系统高速的中、高压

统

系统

(2)调速回路的选用。调速回路的选用重要考虑以下问题：

①执行机构的负载性质、运动速度、速度稳定性等规定：负载小，且工作中负载变化也

小的系统可采用节流阀节疝调速；在工作中负载变化较大且规定低速稳定性好的系统，宜采

用调速阀的节流调速或容枳节流调速：负载大、运动速度高、油的温升规定小的系统，宜采

用容积调速回路。

一般来说，功率在3kW以下的液压系统宜采用节流调速；3〜5kW范围宜采用容积节流

调速；功率在5kW以上的宜采用容积调速回路。

图7-9能实现差动连接工作进给回路

②工作环境规定：处在温度较高的环境下工作，且规定整个液压装置体积小、重量轻的

情况，宜采用闭式回路的容积调速。

③经济性规定：节流调速回路的成本低，功率损失大，效率也低；容积调速回路因变量

泵、变量马达的结构较复杂，所以价钱高，但其效率高、功率损失小：而容积节流调速则介

于两者之间。所以需综合分析选用哪种回路。

二、快速运动回路

为了提高生产效率，机床工作部件经常规定实现空行程（或空载）的快速运动。这时规定

液压系统流量大而压力低。这和工作运动时一般需要的流量较小和压力较高的情况正好相

反。对快速运动回,路的规定需要是在快速运动时，尽量减小需要液压泵榆出的流量，或者在

加大液压泵的输出流量后，但在工作运动时又不致于引起过多的能量消耗。以下介绍几种机

床上常用的快速运动回路,

图770双荥供油回路

1.差动连接回路这是在不增长液压泵输出流量的魂况下，来提高工作部件运动速度的

一种快速回路，其实质是改变了液压缸的有效作用面积。

图7-9是用于快、慢速转换的，其中快速