液压作动筒

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1、液压作动筒周俊摘 要：液压作动筒是一种应急回中液压作动筒，包括筒体、衬筒、活塞、橡胶密封圈等零 件组成。其特征在于：支撑杆一端与筒体连接，另一端穿过应急活塞的中间孔与主动活塞连 接，通过真空电子束焊将盖和衬筒组装起来。文章首先讲述液压作动筒的基本原理、基本结 构、类型及特点。其次阐述液压作动筒的应用与发展趋势。最后论述其在飞机起落架方面的 功用及故障维修等方面关键词: 液压作动筒, 飞机起落架Abstract: Hydraulic actuator is a hydraulic actuator emergency gyros, including the cylinder, cylinder

2、 liner, piston, rubber seals and other parts. Characterized in that: one end and the cylinder rod connected to the other side of the hole through the middle of the emergency piston and piston connection active by vacuum electron beam welding to assemble the cover and the liner tube. The article firs

3、t describes the hydraulic actuator of the basic principles, basic structure, types and characteristics. Second section describes the hydraulic actuator of the application and development trends. Last discussed in terms of aircraft landing gear 3 function and breakdown maintenance and so on.Keywords:

4、 hydraulic actuator, aircraft landing gear引言 液压执行元件在液压系统中是对外界做功的一种液压元件，它直接将液压能转换成机 械能。液压执行元件分为两大类：一类为旋转运动型（如液压马达），它是将液压能转换成旋 转机械能的液压元件；另一类为往复运动型，其中又分为往复直线运动型（如作动筒），它是 将液压能转换成直线往复运动动能的液压元件，以及往复摇摆运动型（摆动缸）两类。因摆动 缸在现代民航飞机上应用越来越少，因此本文主要介绍液压作动筒。正文1. 1 液压作动筒（液压缸）概述 作动筒又称为液压缸，是液压传动系统中常见的一类执行元件，是用来实现工作机构直 线往

5、复运动或小于 360。摆动运动的能量转换装置。在飞机液压系统中，作动筒（液压缸）由 于结构简单、工作可靠而被广泛应用于舵面的操纵，起落架、襟翼和减速板的收放，发动机 尾喷口、反推装置、进气锥和燃油泵的操纵等场合。1. 2 液压作动筒的基本原理和结构图1 所示为液压作动筒的工作原理，不管其结构形式如何，作动筒的基本组成大体由筒 体1、活塞2、活塞杆3、端盖4、密封5、进出管道6 等部件组成。作动筒的工作原理是当 简体固定时，若筒左腔输人工作液体，液体压力升高到足以克服外界负载时，活塞就开始向 右运动。若连续不断地供给油液，则活塞以一定的速度连续运动。图1 液压作动筒的工作原理1筒体；2活塞；3活

6、塞体；4端盖；5密封；6进出管道由此可知，作动筒工作的物理本质在于：利用液体压力来克服负载包括摩擦力)，利用液体 流量维持运动速度。所以，输入作动筒的液体压力和流量是作动筒的输人参数,是液压功率； 作动筒的输出力和速度(或位移)是其输出参数，是机械功率。液压作动筒的基本构成如下：缸体组件活塞组件密封装置(间隙密封、活塞环密封、密封圈密封)缓冲装置排气装置1. 3液压缸的基本类型和特点液压作动筒(液压缸)结构形式有活塞缸、柱塞缸及摆动缸三大类。1.活塞式液压缸1)双杆液压缸双杆液压缸是活塞两端都带有活塞杆的液压缸，如图2所示。它有两种 不同的安装形式，图2(a)所示为缸体固定形式；图(b)所示为

7、活塞杆固定形式。前者工作台移 动范围约等于活塞有效行程z的三倍，常用于中小型设备，如轰炸机驾驶员座椅的升降；后 者工作台的移动范围只约等于液压缸行程z的两倍，常用于大型设备，如轰炸机炮塔的转动图2 双杆活塞缸由于双杆液压缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此左右两腔有效面积也相等。当分别向 左、右两腔输入压力和流量相同的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等，其计 算式如下：液压缸活塞的实际推力F=A (P1-P2)nm = n/4 (D*D-d*d) (P1-P2)nm液压缸活塞的运动速度v=4qnv/n(D*D-d*d)式中，A为液压缸的有效面积；伽，玑为液压缸的机械、容积效率；D,

8、d分别为活塞和活 塞杆的直径；q为输入液压缸的流量；P, P：分别为进油腔和回油腔的压力。2)单杆液压缸如图3所示，活塞只有一端带活塞杆，它也有缸体固定和活塞杆固定两种 形式。但它们的工作台移动范围都约是活塞有效行程的两倍。单杆液压缸由于活塞两端有效 面积不等，因此当进油腔和回油腔的压力分别为P,、Pz，输入左、右两腔的流量皆为q时， 左右两个方向的推力和速度是不同的，其计算如下：F1=(P1A1-P2A2) nmF2=(P1A2-P2A1) nm图3单杆活塞缸v1=4q n v/ (n D *D)v2=4q n v/ n ( D *D-d*d)式中，F1, F2为压力油分别进入无杆腔、有杆腔

9、时活塞的实际推力；A1, Az分别为无杆腔 和有杆腔的有效面积；v1, v2为压力油分别输入无杆腔和有杆腔时活塞的速度；nm,nv 分别为液压缸的机械效率和容积效率。v1与v2之比称为速度比入v即上式说明，活塞杆 直径越小，入v越接近1,活塞两个方向运动速度的差值也就越小。如果向单杆液压缸的左 右两腔同时通压力油，如图3(c)所示，即成为差动连接，作差动连接的单杆液压缸称为差动 液压缸。差动缸活塞实际推力F3和运动速度v3的计算公式如下：F3=P1 (A1-A2)n m= n d*dP1 n mv3=4(q+q n v/( n D*D)由上式可知，差动连接时，液压缸的推力比非差动连接时小，速度

10、比非差动连接时大，这种 连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其他机械设备的快速运动中。如果要求差 动缸活塞向右运动(差动连接)的速度与向左运动(非差动连接)的速度相等，即使得v2=v3,这 时活塞直径D和活塞杆直径d的关系为D=1.414d。2.柱塞式液压缸柱塞式液压缸是一种单作用液压缸，其工作原理如图4(a)所示，柱塞与运动部图4柱塞 式液压缸件连接，缸筒固定在机体上。当压力油进入缸动运动部件向右运动，卜图4柱塞式液压缸但反向退回时必须靠其他外力或自重动，则必须成对使用，如图4(b)所示。当输入液压缸的 流量为q,压力为p时，柱塞上所产生的实际推力F和速度v为：F=AP n mv=q

11、 n v/A式中，d为柱塞的直径。3.摆动液压缸。摆动缸也称摆动液压马达，主要用来驱动作间歇 回转运动的工作机构，常用于工夹具夹紧装置、送料装置、转位装置以及需要周期性进给的 系统中。摆动缸分为单叶片式和双叶片式两种。图5(a)中为单叶片式摆动缸，其摆动角度一 般小于300。；图5(b)为双叶片式摆动缸，其摆动角度小于150。双叶片式摆动缸与单叶片 式相比，摆动角度小，但在同样大小的结构尺寸下转矩增大一倍，且具有径向压力平衡的优 占八、图5摆动缸2飞机的液压作动筒(液压缸)由于作动筒具有结构简单、工作可靠的特点，因而在飞机液压系统中被广泛应用于舵面 的操纵，起落架、襟翼和减速板的收放、发动机反

12、推等场合。飞机上的液压作动筒主要有单作用式和双作用式两种基本形式。2. 1单作用式作动简2. 1单作用式作动简单作用式作动筒(图6)的活塞在液压作用下只能向一个方向运动，然后由弹簧作用返回。压力油从左边通油口进入，油压作用在活塞的端面上，迫使活塞向右运动; 当活塞移动时，右边弹簧腔室的空气通过通气小孔排出，弹簧受压；当作用在活塞上的油液 压力释压并小于压缩弹簧的张力时，弹簧伸张并推动活塞向左移动；因为活塞的左移，左边 腔室油液被挤出通油口，同时空气通过通气孔进入弹簧腔室。单作用式作动筒常用作刹车作图6单作用式作动筒动筒，并由一个三通活门控制。当刹车时，液压油迫使活塞伸出将刹车盘紧压在一起实施刹

13、 车。脚踏板松开时，弹簧将活塞返回解除刹车。2. 2双作用式作动筒双向作用式作动筒能利用油液推动部件做往复运动。当高压油液从左边接头进人作动 筒时，带杆的活塞在液压作用下向右移动，作动筒右腔内的油液则从右边接头流回油箱；若 高压油液从右边接头进入作动筒，则带杆活塞的运动方向与上述相反。双作用式作动筒主要 有双向单杆式和双向双杆式两种形式。双向单杆式作动筒（图7）也称双向非平衡式作动筒， 活塞左右两边受液压作用的有效面积（即有效工作面积）是不相等的，当油液压力相等时，作 动筒沿两个方向所产生的传动力并不相等。同样由于该作动筒活塞两端的有效面积不同，当 作动筒两端输入流量相同时，活塞往返运动速度不

14、同，活塞伸出速度小于其缩入速度。双向图7双向单杆作动筒单杆式作动筒常用于在两个方向上需要不同传动力的地方。如在起落架收放系统，常采用此 种形式的作动筒。起落架在收上过程中，由于重力和空气动力的作用，使收上时需要较大的 传动力；而在放下起落架过程中，是重力推动起落架放下的，因此不需要很大的传动力，所 以起落架收放作动筒常采用双向单杆式作动筒。在起落架收上时，让压力油通到作动筒活塞 大面积一边，以获得较大的传动力保证迅速收上起落架。在起落架放下时，让压力油通到作 动筒活塞小面积一边，而且有限流单向活门控制压力油流量，以防止起落架放下速度过猛和 速度过大而产生撞击。双向双杆式作动筒（图8）在活塞两边

15、装有同样粗细的活塞杆，使两腔油液的有效工作面 积相同。当作动筒两端的输入压力相同时，其双向克服负载的能力相同。当活塞两端输入流图8 双向双杆作动筒量相同时，其活塞往返运动速度相同。所以，在操纵系统和前轮转弯操纵中的液压作动筒常 采用双向双杆式作动筒，以保证作动筒活塞往返速度相同。13液压缸的应用及发展趋势液压缸的作用液压缸是液压系统中最重要的执行元件，它将液压能转变为机械能，实现 直线往复运动。液压缸结构简单，配制灵活，设计、制造比较容易，使用维修方便，所以比 液压马达、摆动液压马达等执行元件应用更广泛。液压缸的应用和国内生产情况液压缸是液压系统中的执行器，随着液压缸在液压传动中 的广泛应用，

16、其作用也不仅仅局限于实现直线往复运动或回转运动，液压缸的功用在不断地 被开发利用。随着液压用户对设备要求的提高，设备动作可靠性越来越引起用户的极大关注。 为保证两个或多个执行器按规定的次序正常动作，可以通过机械装置、逻辑电路或液压回路 控制液压缸以及电磁换向阀等液压元件实现系统需求，但这无疑会使系统变得更为复杂，可 靠性降低，成本增加。为了适应主机的需要，液压缸的规格、品种正日趋齐全，结构也在不 断改进。例如用于仪器仪表和生活设施的液压缸，其直径仅在4mm左右；配制在大型机械 设备上的液压缸，直径可达1. 8m以上，有的长度超过30m，有的吨位高达万吨以上。据 有关资料统计，液压缸的产值约占液压元件总产值的20%，占有很