油缸设计的几处改进

　　0　引言

　　有些液压油缸其结构由于制造条件差而频繁地出现问题,或者由于使用时瞬间过载而“娇气”地提前失效。其中,这些结构并非无法改进,有时其改进方法也易于理解和实现。本文就选择几个典型实例来加以分析。

　　1　几种易出问题的结构

　　1.1　端盖的端面密封和角密封

　　端盖的密封有些采用端面密封,有些采用角密封,有些同时采用这两种密封。图1是一个典型的轻载小缸径拉杆式油缸的设计实例,油缸两头的端盖(缸盖5和缸底18)密封采用端面密封结构;缸筒同时采用端面密封(10,16)和角密封(9,17)结构。

　　在油缸的使用过程中由于液压载荷经端盖作用于拉杆4,引起拉杆弹性伸长,从而使端盖沿活塞杆轴向进行背离缸筒的移动,致使密封件(10,16,9,17)的压缩量减少,违背了静密封的设计初衷,因而导致压力油液从端盖处“外泄”(即压力油向油缸外泄漏)。上述的这种“外泄”是在比较极端的情况下才出现的。但考虑到加工过程中端盖的端面和缸筒2端面的加工误差易导致密封件(10,16)的压缩量不能按照设计要求达成,以及端盖倒角和缸筒2倒角的加工误差也易致使密封件(9,17)的压缩量无法保证,从而就增加了“外泄”出现的概率。而且在油缸的使用过程中难免会出现瞬时过载,所以就更易发生“外泄”。此两种因素在计算拉杆的预紧力时均属难以量化预防的因素,所以就易于出现“外泄”。

　　由分析可知,在拉杆式油缸中应尽可能避免采用端盖的端面密封和角密封结构。若无法避免时,则应保证有足够的预紧力并保证配合面有一定的平面度和粗糙度。

　　1.2　有螺纹连接的缸底焊接结构

　　图2是一个大缸径(通常指内径大于Φ300mm)油缸的缸筒1与缸底3焊接的结构实例。在此结构中,缸筒1与缸底3通过螺纹(图2中圆圈勾出的部分)连接并定位,然后再通过焊道2连接并密封。

　　设计者在此处的设想是担心大缸径油缸的焊接强度不够,希望螺纹连接能承受全部或大部分的载荷,而焊道则只起到密封作用或仅承受少部分的载荷。但由于螺纹处的预应力和焊道的焊接应力的相互作用,常造成焊道产生裂缝或螺纹被损坏。

　　由此可知,在缸底焊接结构中应尽量避免缸筒和缸底螺纹连接,若无法避免时,则应在焊接后采取去应力退火的热处理工艺措施。

　　1.3　大尺寸缸盖的螺纹连接结构

　　图3是一个大缸径油缸的缸筒与缸盖连接的结构实例。在此结构中,缸筒8与导向缸套3通过O-ring7来实现密封。其中导向缸套3由缸盖5压紧,而缸盖5则通过螺纹连接(见图3中椭圆线圈住的部分)固定在缸筒8上。