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1、第一部分：伸缩式液压缸1. 国内外发展状况1.1 阜新市祥泽液压机械有限公司发明了一种防尘性能好，可防磨损，提高液压 缸使用寿命的伸缩式套筒液压缸1。该伸缩式套筒液压缸包括活塞杆、前、 后端盖、内缸筒、二、三、四级缸筒、外缸筒、中间铰轴、下铰轴、进油口 密封圈，其特点是在内缸筒和二级缸筒之间，二、三级缸筒之间、三、四级 缸筒之间和四级、外缸筒之间的两端头均设内、外导向环槽和挡圈槽，其中 装内、外导向环和内、外挡圈;在球形座和中间铰轴配合连接的圆弧面上设数 个油沟;在外缸筒的外圆周上设伸缩式防尘罩，防尘罩外面设防护罩，防护罩 左端焊接固定在前端盖上，右端焊接固定在球形座上。该实用新型的有益效果是
2、 :由于缸体变成光滑筒体，节约原材料约巧 15%，加工效率提高 35%，工艺性得到改善;由于中间铰轴有了充分润滑，摩 擦系数减小，减轻磨损，根本上解除胶合现象的出现;由于增加了防护措施， 缸体在工作时，砂石、粉尘再也接触不到缸筒，再加上防尘圈二次保护，这 样大大提高了套筒缸及控制系统元件工作的可靠性。广泛适用于各种工程机 械、自卸汽车、清洁车及农用车。1.2 上海金铸机械有限公司发明了一种实用新型的多级液压缸2，其结构包括外 缸、中缸、内缸，其中中缸嵌套于外缸内，内缸嵌套于中缸内，中缸以及内 缸上设置有中缸活塞以及内缸活塞，其特征在于，中缸活塞与外缸形成一中 缸工作腔，内缸活塞与中缸形成一内缸
3、工作腔，两工作腔通过一连通孔相连 通，并且两工作腔横截面积相等。在该多级液压缸中部还设置有中心油管，压力油通过该油管进入外缸内， 并推动中缸向前运动。中缸的运动使工作腔内的油通过设置于两工作腔间的 连通孔推动内缸活塞向前运动，从而给内缸前端的负载施加推力。由于两工 作腔的横截面积相等，所以，当注入中心油管的压力油流量恒定时，中缸以 及内缸的推进速度、各自所受的推力亦保持恒定。该实用新型的多级液压油缸，采用独特的工作腔设计，可以实现在工作时推力和速度保持恒定，在对 推力和速度要求较高的液压设备中，具有较高的推广使用价值，已获得专利。图 2 实用新型的多级液压缸1.3 长春工程学院、吉林大学、吉林
4、省第一建筑集团公司兴达劳务公司的研究员 共同研制了一种四级同步伸缩液压缸3，其工作原理如下：( 1) 四级伸缩液压缸同步外伸T为进油口，T2为出油口。压力油由进油口-经孔道及单向阀7作用 于各级缸底部, 在缸将动未动瞬间 , 若不计孔道及单向阀的压力损失 , 缸 中压力由外负载决定均相等。由于A面积最大承载能力强，第一级活塞率先 克服外负载运动，与此同时A1b外腔的油液通过孔道进入A1a内腔，由于A1a + A1b A1,所以P2的压力将高于在此压力差作用下将其右边单向阀关闭, 使A1a内腔压力升高达到工作压力P2,第二级活塞克服外负载随之做牵连运 动。依此类推， 第三级活塞受第二级活塞带动，
5、 第四级活塞受第三级活塞带 动，最后A4b腔内的油液经孔道由T2流出。这样就完成了四级伸缩液压缸同 步外伸。( 2) 四级伸缩液压缸同步缩回:改变进出油口，T2 口为进油口，T 口为出油口。压力油由T2进入，经孔 道进A4b腔，第四级活塞率先开始缩回，与此同时,A3a内腔油液经孔道进入 A3b外腔，第三级活塞因此被牵连缩回，依此类推，第二、第一级活塞亦被牵 连缩回，A腔的油液经孔道由出口 T1流出，使四级伸缩液压缸同步缩回而 处于图示位置。图 3 四级同步伸缩液压缸该四级同步液压缸有以下特点：(1) 同步伸缩 具有同步伸缩是这种液压缸的最大特点 , 而且缩回速度远大 于伸出速度 , 因而使四级
6、同步伸缩液压缸要比一般四级伸缩液压缸工作效 率提高8 倍左右。(2) 工作速度连续平稳 由于四级同步伸缩液压缸工作速度连续平稳 , 并且 当负载变化时 , 液压缸中的工作压力又能随负载平稳自行调节 , 使这种液 压缸工作时, 既平稳又无冲击振动, 大大改善了液压系统的工作性能。( 3) 具有广义性 , 此原理同样适用于二级、三级以及多级伸缩液压缸。1.4 鹤岗矿务局富力矿有限公司研制出一种内外柱支撑力相等的双伸缩液压缸 4。该液压缸采用在内柱活塞的内腔布置一个反向运动的活塞和活塞杆的 方法，使得内外柱支撑力相等。工作原理如下：图5内外柱支撑力相等的双伸缩液压缸双伸缩液压缸工作原理如图4所示。升
7、 柱时 : 操纵阀右移 , 压力液体经液控单 向阀同时进到A、B、C腔，E、F腔经f孑L、 操纵阀回液 , 内柱升起; 当内柱升到最 大位置时 ( 相对外柱和反置活柱 ) 外柱 又与内柱一起升起，此时G腔回液。降柱 时：操纵阀左移，压力液体经f、g孔进 到G、F、E腔，同时液控单向阀打开，A、 B、 C 腔回液， 内柱、外柱同时下降， 且 内柱下降速度较快。该液压缸具有以下特点：(1) 内、外柱支撑力相等， 外伸速度 一致， 回程速度快， 操作容易， 效率高。(2)可省去外柱活塞上的底阀和差动安 全阀，简化了结构，拆装和检修方便。( 3) 工作原理与传统的双伸缩液压缸相反。（ 4） 其他特点与
8、一般双伸缩液压缸相同。该种液压缸的出现, 不仅使双伸缩液压缸的种类增多, 而且使它的应用 范围增大、能力增强。1.5一位叫黄培华的研究员发明了一种单作用伸缩式套筒液压缸 5。该发明所 具备的实质性特点和取得的显著技术进步在于:（1）该发明由于增加了缸筒端部与连接盘的接触面，从而使受力面积扩大 了数倍。避免自卸车在行驶中因颠簸和倾斜对末级缸筒产生的径向力导致的 变形。当一级缸伸出，同时外缸端面与连接盘脱开。在压力的作用下，一级 缸端面与对应连接盘平面紧密贴合，形成受力梁一个新的支撑点。在每节缸 筒依次伸出时，其端面都保证与连接盘的对应台面紧密贴合。这样缩短了梁 的跨度即油缸两受力支撑点的距离，使
9、其弯矩减小。间接增加了缸筒的刚度， 解决了末级及各级缸筒的变形问题。另外，由于连接盘厚度的增加，加大了 其内孔表面与末级缸外圆表面的接触面积，起到了良好的导向作用。（2）通过对两种密封基理不同的密封圈合理搭配，使其能满足低、中、高 范围内的系统压力的密封。从而拓宽了密封性能，解决了超出允许范围值的 外渗漏.（3）由于使用放气装置，当油缸全伸出后松动其顶部阀堵，这时油缸 及管路等系统中存留的空气通过排气阀排出，然后关闭阀堵，反复 1-3次即 可轻松排除系统中的残留气体。避免因系统内压缩气体而造成的爬行、乱缸 等不协调动作所造成的车毁人伤等严重后果。图 4 单作用伸缩式套筒液压缸2. 伸缩式液压缸
10、的分类由于各种设备的使用环境和条件各不相同，所使用的方法各异，分类方 式主要有以下几种：1.1 按复位方式分类：第一种是利用液压力伸出，然后利用活塞杆的重量或被支撑体的重量使 其复位；第二种是利用液压力推动活塞使缸伸出，缩回是利用中心导油管把液压油引到液压缸的缩腔，利用液压力推动缸缩腔的活塞使其复位；第三种 是利用液压力推动活塞，使其向外运动，收回时利用外力把伸腔的油排出， 使其处于抽真空状态，利用分子表面张力和大气压力使其复位。6图 5 多节伸缩缸结构示意图c）中心辱油管1.2 按复位分步种类可分为同步伸缩液压缸和非同步伸缩液压缸。1.3 按作用效果可分为单作用伸缩液压缸和双作用伸缩液压缸。
11、3. 应用范围伸缩式液压缸是多级液压缸,因其安装距离短、行程长的特点,在船舶、 车辆等要求安装空间有限而行程要求却很高的场合得到广泛应用，作用非常 大。主要应用于汽车天线、舰船天线、起重设备伸缩臂、消防设备伸缩装置、 舰船载体设备以及各种工程机械、自卸汽车、清洁车及农用车辆。其中，多 级同步伸缩液压缸主要用于液压电梯及高空作业车等垂直载人工具上；一种 带磁致伸缩位移传感器液压缸已在注塑业、钢铁业、印刷业、锯木业、木材 加工、飞行模拟台、汽车业、流体流量计、水利水电和船闸工程等好多行业 中应用。4. 关键技术4.1 密封密封是防止工作介质从机器和设备中泄漏或防止外界杂质侵人机器和设 备内部的一种
12、装置或措施。密封的功能是阻止泄漏 , 保证系统的工作性能和 效率。其中起密封作用的元件被称为密封件。泄漏是工作介质越出密封容腔 的现象。泄漏包括内泄漏（是指液压元件内部有少量液体从高压腔泄漏到低 压腔）和外泄漏（指少量液体从元件内部向体外泄漏）。密封分类的方式有多种。根据与密封部位相联系的工作零件的状态可将 密封分为静密封（工作零件间无相对运动的密封）与动密封（工作零件间有相对 运动的密封）两类。根据密封间间隙状态, 又可将密封分为接触密封与非接触 密封。弹塑性接触方式的密封件主要有橡胶 O 形密封圈, 唇形（标准唇形及其 他）密封圈等。满足特殊要求的密封有防尘密封、组合密封和全封闭密封等。除
13、间隙密封外, 都是利用密封件, 使相邻 2 个偶合表面间的间隙控制在 需要密封的液体能通过的最小间隙以下（此间隙由液体的压力、豁度、分子量 等决定）。在接触式密封自封式压紧型密封中是通过压紧力包括预压缩力和介 质工作压力所产生的所得的密封件与偶合面之间的接触力 , 使动密封圈在密 封面上磨合, 以阻塞泄漏通路, 达到自密封的目的。如 O 形密封圈的密封。 唇形密封（自封式自紧型密封）是利用密封圈自身变形所产生的反力进行初始 密封, 在介质压力作用下, 撑开密封唇缘, 使之紧贴偶合件表面, 从而达到自 密封的作用。如Y、YX形密封圈的密封。74.2 行程检测技术在一个伺服控制系统中,系统的控制精
14、度在很大程度上取决于检测装置的 精度检测装置的精度是系统控制精度的上限。因此, 液压缸行程检测装置就 成为以液压缸为执行元件的电液位置伺服系统的关键部件。液压缸行程检测 装置的精度分辨率、可靠性响应频宽等成为影响电液位置伺服系统跟踪精度 和快速性的关键指标。液压缸行程检测装置,按安装形式可以分为外置式和内 置式两种 。外置式行程检测装置维护方便、检修也容易, 缺点是占用空间大 容易损坏。外置式行程检测装置的位移传感器可以使用任何一种测量范围和 精度符合要求的位移传感器。内置式行程检测装置与外置式相反, 维护、检 修都不方便, 优点是占用空间小 受外界环境干扰小, 不易损坏。内置式行程 检测装置
15、形式多样。按行程检测装置位移检测原理可以分为电阻式、电磁感应式、光电式、 磁致伸缩式、超声测距式、磁栅式等。电阻式液压缸行程检测装置使用直线 式电位器作位移检测元件，其测量范围一般为：10150mm线性度为10 （0.11）%。电位器的分辨率取决于电阻的粗细和绕线的均匀性, 滑动速度 有限， 电刷接触不良时容易产生杂波。由于磨损， 电位器的寿命较低。其优 点在于电位器简单、价廉， 常在实验室或简单的系统中应用。电位器行程检 测结构简图如图a）所示。直线式差动变压器做成的行程检测装置属于电磁感应式检测元件。差动 变压器检测范围为25mm或100mm, 般差动变压器的线性度为1%2% , 高精度差
16、动变压器可以达到0.1% 。差动变压器的结构简单， 精度高，线形范 围大, 无机械磨损、寿命长, 维护也简单, 因此, 在电液位置伺服系统中得到 广泛的采用。差动变压器传感器结构简图如图b）所示。直线型感应同步器也是通过电磁感应原理做成的行程检测元件。由定尺 和滑尺组成，一根定尺的测量范围为250mm，可接长。直线型感应同步器测量 精度高，可达士lym，响应时间短。直线光栅是光电式行程测量元件，由标尺光 栅、指示光栅、光路系统和测量电路组成。光栅行程测量装置结构简图如图c）所示。其行程检测原理是I刻有同样密度线纹的指示光栅与标尺光栅平行安放 , 间距适合, 两光栅刻线保持一定夹 角。 光经标尺光栅透射（或反射）后在指示光栅上便出现了许多较粗的明 暗条纹莫尔条纹。标尺光栅沿其刻线垂直方向移动,
