挤压机液压缸的设计与维护

前面我们说了一下挤压机高压油泵的使用及维护要点，除了油泵外，液压缸也是挤压机的重要组成部分，今天小编再来和大家讲一下挤压机液压缸的维护。

挤压机的液压缸分为主缸及活塞液压缸。挤压机的主缸为柱塞缸，可能会出现如下图所列的一些问题，应随时检查，认真判定问题产生的原因，必要时要向主管维护工程师报告，以便判定是否需要停机修理。及时采取有针对性的措施十分重要，避免小病不医，引起更大的麻烦。

我们知道，在主柱塞空程前进时，是由侧缸带动的，主缸的油路通过充液阀与油箱连通。此时因无工作负载，侧缸的液压油的压力一般设定在12～13MPa。在挤压杆与挤压筒中的锭坯接触后，侧缸油压升高（如超过13MPa)，通过压力继电器动作，使液压控制系统关闭充液阀，接通主缸的高压油路(一般为21～25MPa)，开始挤压过程。如果连接侧缸油路的控制系统压力继电器异常，不能闭合，那么，主缸的高压油路就不能接通，挤压过程自然不能进行。其实，这个问题很简单，只要去检查侧缸控制系统的压力继电器就可以了。这个问题说明，工程技术人员，必须熟悉整个系统的情况，准确判定故障的原因，否则就会手足无措，找不到问题的所在。

上图中所示为主缸故障的检查框图，准确查出故障部位，处理问题大多都是常规方法。只有在导套偏心磨损严重、主柱塞外表损伤严重时，才需要考虑停机、解体处理。在大多数的情况下，需要调整主柱塞的密封问题，有时需要调整导套的方向，改善导套的磨损不均情况。

主柱塞在经过长期运行后，其表面难免有一些损伤。较严重的主柱塞表面磨损应及时处理，必要时要进行重磨、抛光。轻微的局部划痕，可用砂纸打磨后，磨光。整体重磨后，密封环要细心压入，保证圆周各点受压基本均匀，压紧力适当。

在铝材挤压机中，有一些工作缸是活塞缸。其遇到的问题、维护方式与柱塞缸基本相同。所不同的是，活塞缸的活塞与缸内表面有接触，并有相对滑动。在间隙密封时，活塞与缸的内壁直接接触，存在磨损，特别是油不清洁时就更严重一些；在活塞有密封圈时，过紧，稍有脏物，缸内壁极易磨损；过松，可能活塞两侧压力串通，造成工作压力不足。同时活塞杆也有弯曲变形的可能。这些因素，可能会引起爬行、冲击、失压等情况。这是维修活塞缸应注意的问题。

铝材挤压机液压缸的设计 
1 液压缸主要尺寸 
1.1液压缸工作压力 
根据设备的类型有初选工作压力P=3MPa。 5.1.2液压缸内径D和活塞杆d 
    由前面的计算可得出D=90mm,d=63mm。  5.1.3液压缸壁厚的确定和外径 
（1）液压缸的壁厚 
液压缸的壁厚一般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，其内应力分布规律应壁厚的不同而各异。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10/D的圆筒称为薄壁圆筒。工程机械的液压缸，一般用无缝钢管材料，大多属于薄壁圆筒结构，其壁厚按薄壁圆筒公式计算：   
                                  
 
式中 ——液压缸壁厚(m)；          D——液压缸内径(m)； 
        yp——试验压力，一般取最大工作压力的(1.25~1.5)倍（MPa）；         ——缸筒材料的许用应力。其值为锻钢：=110～120MPa;铸钢：
=100～110MPa;无缝钢管：=100～120Mpa;强度铸铁：=60MPa;灰铸铁：=25MPa 
现取 
MPaMPap
p
n
y
4.535.15
.1；=100MPa 
             得：     mmMPa
mm
MPa025.21002904.5

    查无缝钢管标准系列取mm5； （2）缸体的外径为 
                 21DD                     2590                     mm100              现取D=100mm 。              5.1.4液压缸工作行程 
液压缸工作行程长度，可根据执行机构实际工作的最大行程来确定，并参阅《液压设计手册》中的系列尺寸，选取标准液压缸工作行程为110mm。 5.1.5液压缸油口直径 
   液压缸油口的直径可由公式计算：                             0
013.0dvv
式中： 
0d——液压缸油口直径（m）；
v——液压缸最大输出速度（minm/） 
0v——油口液流速度（m/s） 
得：23.4mm3
 查《机械设计手册》表22.6-58，取227d0M。 5.1.6缸盖厚度 
一般液压缸多为平底缸盖，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     t——缸盖有效厚度(m)；         2D——缸盖止口内径(m)；         0d——缸盖孔的直径(m)。 所以，液压缸： 无孔时  
mmpD
ty
8.27100
4.5
90
0.433433.0     取  mm10t；     有孔时
mdDD
pD
ty9.88m279010090
4.590
0.433433.00）
（ 
取  mm15t'。 

1.7最小导向长度 
当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到缸盖滑动支承面中点的距离H称为最小导向长度。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。 
对一般的液压缸，最小导向长度H应满足以下要求：
为满足本题目中液压系统：快速下降→压制→快速退回→原位停止的使用要求，选用双作用单杆活塞缸。

2.1液压缸的组成 液压缸的结构基本上可分成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置，以及排气装置五个部分。

2.2液压缸组件的连接 缸筒与缸盖的连接形式，因法兰连接结构简单，容易加工，也易拆卸，故采用法兰连接，缸筒与缸底的连接形式也用法兰连接。活塞杆与活塞的连接方式选用螺纹连接，其结构简单，安装方便可靠。

2.3活塞及活塞杆处密封 活塞及活塞杆处密封圈的选用，应根据密封部位、使用部位、使用的压力、温度、运动速度的范围不同而选择O型的密封圈。

4液压缸的缓冲装置 液压缸带动工作部件运动时，因运动件的质量大，运动速度较高，则在达到行程终点时，会产生液压冲击，甚至使活塞与缸筒端盖产生机械碰撞。为防止此现象的发生，在行程末端设置缓冲装置。常见的缓冲装置有环状间隙节流缓冲装置，三角槽式节流缓冲装置，可调缓冲装置。这里选用三角槽式节流缓冲装置。 5.2.5 液压缸排气装置 对于速度稳定性要求的机床液压缸，则需要设置排气装置。 5.2.6 密封装置 选0形密封圈，因为其具有良好的密封性能，且结构紧凑，运动件的摩擦阻力小，装卸方便，容易制造，价格便宜等优点。 5.3 液压缸主要零件的材料和技术要求 （1）缸体 材料---45钢 粗糙度---液压缸内圆柱表面粗糙度为mRa0.42.0 技术要求：a内径用H8-H9的配合 b缸体与端盖采用螺纹连接，采用6H精度

（2）缸盖

材料---灰铸铁：HT200 粗糙度---导向表面粗糙度为mRa6.18.0 技术要求：同轴度不大于0.03m
（3）活塞 材料---灰铸铁：HT300 粗糙度---活塞外圆柱粗糙度mRa6.18.0 技术要求：活塞外径用橡胶密封即可取f7~f9的配合，内孔与活塞杆的配合可取H8。
（4）活塞杆 材料---实心：45钢，调质处理 粗糙度---杆外圆柱粗糙度为mRa0.84.0
技术要求：a调质20-25HRC b活塞杆与活塞的连接可用9/9fH