液压缸机械锁紧技术新发展

任意位置机械锁紧液压缸液压缸实现任意位置机械锁紧一直是液压行业的一大难题；对于需要长时间（数月之久）保持精确位置的应用场合，传统液压传动系统存在液压缸内部泄漏、液压锁泄漏、阀件卡滞等不安全隐患，同时保持位置精度还受液压系统刚度、油液的热胀冷缩特性的影响；任意位置机械锁紧技术可长时间保持精确位置，不受负载、环境温度、液压系统等影响，在无任何动力和控制的情况下长时间保持位置精度。

这种液压缸有三个油口，进油口、回油口、解锁口；工作原理：液压缸不工作时，活塞与液压缸筒过盈配合，实现了液压缸位置机械锁紧功能；当液压缸需要运动时，解锁口在缸筒和活塞之间冲入高压解锁油液，涨开缸筒，使得活塞与缸筒处于间隙配合状态，活塞杆在进油口或回油口油液的推动下自由伸缩。

与市面上的具备任意位置机械锁紧功能的电动缸、液压马达T型丝杠缸等对比，本公司产品有如下特点：1、锁紧力大，单缸锁紧力可达100T；2、结构紧凑，体积小重量轻；（行程500，推力150kN支腿仅70kg）3、无需单独的解锁流量（可节约开锁泵）；4、轴向安装尺寸小，可提供小于350mm的基础安装距（行程为0时的轴向尺寸）；缸经mm 杆径mm 行程mm 安装距mm 推力kn 锁紧力kn1 63 40 S S+350 50 502 80 50 S S+370 80 803 90 50 S S+380 100 1004 110 80 S S+400 150 1505 125 90 S S+420 200 2006 140 110 S S+440 250 2507 160 125 S S+450 300 3008 180 140 S S+470 400 4009 200 140 S S+500 500 500下法兰连接形式液压支腿顶部法兰安装式液压支腿任意位置机械锁紧液压支腿应用于调平系统任意位置机械锁紧举升液压缸（前后耳轴式）。

机械锁紧液压缸的改进设计引言机械锁紧液压缸是用于固定液压系统工作位置的关键装置。

当前存在的机械锁紧液压缸在某些应用中存在一些问题，因此需要进行改进设计。

本文将就机械锁紧液压缸的改进设计进行全面、详细、完整且深入地探讨。

现有问题分析在进行改进设计之前，我们需要先对现有机械锁紧液压缸的问题进行分析。

1. 锁紧力不稳定现有机械锁紧液压缸在长时间锁紧过程中，由于密封件材料选择不合理，导致锁紧力存在一定的波动。

这对一些对锁紧力要求较高的应用而言是不可接受的。

2. 液压缸容易泄漏由于密封件的磨损、老化等原因，现有机械锁紧液压缸在使用一段时间后容易出现泄漏现象。

这不仅浪费液压油，还可能导致液压系统无法正常工作。

3. 操作复杂现有机械锁紧液压缸在使用时，操作步骤较为繁琐，需要多次手动调整，不够便捷。

这影响了操作效率，并增加了人为错误的可能性。

改进设计方案针对上述存在的问题，我们提出以下改进设计方案。

1. 优化密封件材料选择通过对密封件材料进行优化选择，可以提升锁紧力的稳定性。

可以考虑使用耐磨损、耐高温、耐老化等特性较好的材料，如聚氨酯。

同时，在设计密封结构时应考虑密封件的可更换性，以便在使用过程中更便捷地更换损坏的密封件。

2. 引入检测装置为了解决液压缸泄漏问题，可以在机械锁紧液压缸上引入密封检测装置。

该装置可以实时监测液压缸的密封状况，并通过报警系统提醒操作人员。

一旦发现泄漏情况，可以及时进行维修，避免损失的进一步扩大。

3. 自动化控制系统为了简化操作步骤，可以引入自动化控制系统。

该系统可以自动检测工作位置，并对机械锁紧液压缸进行调整，从而减少人工操作的频率。

同时，还可以将数据传输到中央控制室，实现对机械锁紧液压缸的集中管理和监控。

4. 加强维护保养在改进设计中，也需要重视机械锁紧液压缸的维护保养工作。

定期检查液压缸的密封件、油封等部件的状况，及时更换损坏或老化的部件。

此外，也要注意加强液压系统油品的管理，保证系统的正常运行。

液压缸任意位置的自动闭锁技术赵旭明(内蒙古北方重工业集团有限公司,内蒙古014033)摘　要　介绍了液压缸在任意位置自动闭锁的三种方式,分析了各自特点并着重介绍了侧向机械锁方式。

关键词　自动闭锁　机械锁　解锁1　前言液压缸作为液压系统的执行元件,在工程上应用非常广泛。

一般情况下,由于系统中有液压锁(液控单向阀或双向锁),可以实现液压缸在任意位置闭锁功能,但油腔的前后腔及液压阀总有少量泄漏,尤其在长时间工作时,液压缸的闭锁性能是不可靠的。

对于一般的液压缸来说影响并不大,如工程中用的液压缸等,但对一些重要的系统来说却是致命的,如调平系统要求长时间保持调平精度,会由于闭锁的不可靠而失去调平精度,使整个系统失去基准。

因此,研究液压缸的任意位置自动可靠闭锁技术对保证系统正常工作非常重要。

在产品设计中,遇到此类问题。

系统要求必须保持长时间、可靠性高的调平精度,且自动化程度要高,并能满足恶劣环境要求。

而单纯靠液压锁来保证调平精度的可靠性是不够的,无法满足使用要求,必须采用新型的闭锁技术。

针对系统要求可采用几种锁紧方式。

本文介绍了三种自动闭锁方式,分析各自特点,最后采用了侧向机械锁方式,取得了较好的实用效果。

2　三种自动闭锁方式简介2.1　侧向机械锁式[1]结构简图见图1。

主要结构持点:为使液压缸在轴向任意位置闭锁,可从径向上施加一定的作用力。

作用力的产生可采用碟簧,解锁可采用液压方式,与整个液压系统相统一。

此结构是应用摩擦和变形应力理论共同作用来产生闭锁力(见后面的受力分析图)。

此结构在一些进口设备中有过应用,但缸径较小。

虽然应用摩擦和变形应力两种理论来产生闭锁力,其数值仍然很大,对活动缸筒的强度、韧性及耐磨性要求较高,对活动缸筒和固定缸筒间的间隙要求较严格。

由于主要靠摩擦起作用,不能充分润滑,存在活动缸筒和固定缸筒“抱死”隐患。

从其应用范围来看,所需闭锁的轴向载荷不宜过高,一般应控制在100kN以内,否则,闭锁力过大,对活动缸筒强度、韧性要求过高,产生永久变形使结构失效,且解锁力太大,若以液压方式解锁,造成解锁压力过高,给整个系统造成困难。

探究液压螺母锁紧工作原理与技术关键摘要：液压螺母具有组装过程简便、锁紧安稳可靠等优势特征，在机械生产制造领域中。

但机械设备作业环境复杂多变，长此以往，就会导致不同部件间的连接螺母可能会出现松动，很可能会造成机械气态部件或传动装置损伤，降低生产作业效率，还可能诱发生产事故。

加强液压螺母锁紧工作原理和技术的研究，能为检修工作开展提供重要理论依据。

关键词：液压螺母锁紧；工作原理；技术关键；系统设计为满足现代化工业发展需求，就需加强对机械设备性能，尤其是运行稳定性的设计。

螺栓与螺母的作用就是将不同大型部件连接并组装成整机。

液压螺母通常是由螺母本体、组合密封、加油嘴及卸压螺丝等构成的部件，最近几年中，有很多生产实践表明，液压螺母锁紧工作期间存在紧缩力不足、液压油泄露等问题，造成各剪刃之间的间隙不断拓展，明显降低设备可靠性。

1液压螺母锁紧的结构与工作原理1.1结构液压螺母的结构主要有缸体、活塞杆、螺母、端盖、定位螺母等。

为保证螺母运行的稳定性，其内外均设有螺纹。

内螺纹（M52×2）和活塞杆之间构成联动关系，能实现对活塞方位的精确定位；外螺纹（M80×2）与锁紧螺母合为一体，有益于维持并强化卡盘机架安装的相对稳定性。

缸体下部存有一个G 1 /4的油孔，其功能是将高压油整合至给缸体中。

活塞杆设施的作用以固定活塞为主，其尾端设有一个50mm销孔，在液压螺母与轧机底座两者间发挥衔接与紧固作用。

1.2工作原理在气动泵被启动后，高压油将会被泵送至缸体下腔，在活塞与缸体间将自体功能充分发挥出来，此时在定位螺母作用下活塞被固定于活塞杆上部，活塞杆则应用自体尾端50mm销孔与轧机底座紧密相连。

在4个螺母的合理作用下卡盘机架被稳固在轧机底座上部，此时锁紧螺母与缸体侧之间会形成5 mm~10mm的缝隙，该缝隙通常被认为是缸体组件在高压油作用下，为与活塞杆形成良好配合性而使方位出现一定偏移形成。

此时对锁紧螺母施加一定力进行旋转，锁紧螺母被转动后通常能有效弥补该缝隙，使缸体组件顺利的把卡盘锁紧于轧机底座上[1]。

韶关学院学报·自然科学Journal of Shaoguan University ·Natural Science 2010年9月第31卷第9期Sep.2010Vol.31No.9液压缸机械锁紧技术新发展黄长征（韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005）摘要：机械式锁紧技术是液压缸关键技术之一.根据当前国内外液压缸机械式锁紧技术的研究与应用成果，综合归纳了液压缸机械锁紧技术研究现状，分析了目前机械锁紧技术的种类、结构、原理、特点及应用等，并指出了其关键技术和发展趋势.关键词：液压缸；锁紧技术；综述中图分类号：TH137.51文献标识码：A 文章编号：1007-5348（2010）09-0040-05收稿日期：2010－09－06基金项目：韶关市技术创新项目(韶科（成）2008-04)作者简介：黄长征（1970－），男，湖南耒阳人，韶关学院物理与机电工程学院副教授，博士，主要从事现代机电液集成控制理论与技术应用研究.液压缸是一种驱动并承受大载荷的执行元件，通常要求它在运动停止时能长时间稳定地承受外负载而无任何位移，即需要具有锁紧定位功能、无“软腿”现象.例如，某机动雷达天线座车的自动调平系统，要求液压缸在4t 载荷下每24h 的下沉量小于2mm.实现液压缸锁紧定位功能的方法有两个：一是采用液压锁定回路，即利用O 型或M 型三位换向阀、单向阀、液控单向阀、双向液压锁等组成液压锁紧回路，实现单向或双向锁紧定位功能；二是采用机械锁紧方法实现液压缸的锁紧定位功能［1］.但是液压锁定回路因无法解决液压缸不可避免存在的内泄漏而产生的活塞滑移和稳定性问题，所以只能用于锁紧定位要求不高的场合.对于一些锁紧定位要求较高的场合，特别是要求在载荷作用下长期可靠锁定的场合，就必须采用机械式锁紧液压缸.这是一种特殊的液压缸，采用机械结构实现活塞在外部载荷下在任意位置的长时间、高精度的锁紧定位，即可避免因液压缸内部泄漏而产生的活塞滑移，并且有的锁定装置结构简单，无单独的锁定、解锁回路，简化了液压系统设计，降低了成本，得到了广泛应用［2］.目前液压缸机械式锁紧技术得到了长足发展.本文针对液压缸机械锁紧技术，分析归纳了其技术现状，阐述了目前存在的问题及发展趋势.1液压缸机械锁紧方式最新发展目前液压缸机械式锁紧方法有很多，常用的有套筒式、刹片式、钢球摩擦式、滚子摩擦式、内涨式、卡环式、楔块-卡环式和锥面-碟簧式锁紧方法等，分述如下.1.1套筒式锁紧其结构如图1所示，在活塞杆外伸部分，装一个固定在液压缸端盖上一个锁紧套筒，其内孔与活塞杆的外圆为过盈配合，可使活塞杆被锁紧在任意位置.锁紧套筒内孔有螺旋槽，槽的两端装有密封圈.锁紧套筒较薄且具有一定弹性.当解锁高压油进入螺旋槽后，在高压油压力的作用下，锁紧套筒径向向外膨胀从而使其与活塞杆的过盈配合变为间隙配合，松开活塞杆，这时活塞杆即可如普通液压缸一样自由移动.若解锁压力油卸除之后活塞杆又被立即自动第9期锁紧在锁紧套筒内［2］.这种机构结构简单、性能可靠，在轴线方向和圆周方向均可锁定.目前锁紧负载可达到5MN［3］.1.2刹片式锁紧刹片式锁紧装置如图2所示，在液压缸的端盖上有一制动刹片2，它在碟形弹簧1的作用下被紧紧地压在活塞杆3上，依靠摩擦力抵消活塞杆的轴向负载，从而使活塞杆锁紧在任意位置.解锁时，压力油进入A腔，在液压力的作用下碟形弹簧被压缩，并带动制动刹片松开活塞杆，这时活塞杆即可自由移动.当油压卸去后，又立即自动锁紧活塞杆.这种锁紧液压缸结构简单，使用寿命长，锁紧力不受环境温度影响，可在（-45～50）℃条件下正常工作［4］.但锁紧时制动块必须与活塞杆抱紧，可能使活塞杆表面磨损，从而影响其伸缩运动.1.3钢球摩擦式锁紧钢球摩擦式锁紧缸的结构如图3所示，有双向锁紧和单向锁紧两种形式.双向锁紧如图3（a）所示，活塞杆3中间段开一圈斜面槽，斜面槽内放置若干个钢球4，并用弹簧圈挡住.两斜面槽之间的游动活塞5能游动，当液压缸左腔卸压或无压力且活塞杆在外力作用下有左移趋势时，则左边斜面槽内钢球与缸体内壁紧密挤压，产生足够摩擦力阻止活塞杆左移，实现活塞杆被锁紧功能；当液压缸右腔卸压或无压力且活塞杆在外力作用下有右移趋势时，则右边斜面槽内钢球与缸体内壁紧密挤压，产生足够摩擦力阻止活塞杆右移，实现活塞杆被锁紧功能.当液压缸左腔进压力油时，游动活塞5在压力油作用下先右移，并迫使右边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑；然后活塞杆右移，左边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑，实现解锁功能.当液压缸右腔进压力油时，游动活塞在压力油作用下先左移，并迫使左边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑；然后活塞杆左移，右边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑，实现解锁功能.这种液压缸在运动停止不工作时具有双向锁紧功能，而控制油路和普通液压缸一样；但在工作时能自然解锁.若只要求单向锁定功能时，只需一个斜面槽（如图3（b）所示）.a双向锁紧b单向锁紧1油孔2缸筒3活塞杆4钢球5游动活塞6弹簧圈7油孔图3钢球摩擦式锁紧缸原理图这种液压缸锁紧结构简单、易于实现.解锁过程中，钢球相对缸壁会发生滑动，钢球压入缸壁产生犁沟效应，因此液压缸筒壁会被擦伤；必须限制压入深度以保证液压缸的实际工作性能和寿命不受影响.活塞杆斜面因与钢球有固定的接触部位和斜面的自行补偿作用，即使被压出微小凹坑也不至于影响锁紧效果.所以有较大的实用和推广价值.不过这种结构的主要缺点是缸壁承受正压力很大而易变形破坏，所以其承载能力较差，特别适用于外载荷不太大的场合.如果要求大载荷下双向锁紧功能时，这种结构不是很合适，可考虑采用内涨摩擦式锁紧结构［5］.这种锁紧形式在自锁式收放鳍油缸等方面得到应用［6］.1.4滚子摩擦式锁紧因钢球摩擦式锁紧缸承载能力较差，若将其中的钢球改为腰形滚子，即为滚子摩擦式锁紧液压缸.韶关学院学报·自然科学2010年1油孔2活塞杆3游动活塞4腰鼓形滚子5缸筒图4单向滚子摩擦式锁紧缸原理图单向滚子式锁紧液压缸的结构原理图如图4所示.其原理与钢球摩擦式锁紧缸一样，只是将其中的钢球改为腰形滚子.滚珠与缸体内壁的接触是点接触，而腰形滚子与缸体内壁的接触是线接触，采用腰鼓形滚子与缸壁的接触面积较大，其承载能力也较大，缸壁不易受损坏，工作寿命长.因此滚子式锁紧液压缸相对钢球摩擦式锁紧液压缸应用广泛些.不过这两种锁紧液压缸原理比较简单，但其锁紧力、解锁力计算及液压缸设计非常重要，参数选择必须准确，否则可能导致不能锁紧、无法解锁、缸壁受损等问题［7］.1.5内涨式锁紧内涨式锁紧缸如图5所示，活塞（锁紧套）3和缸体2之间因过盈配合产生巨大的锁紧力锁紧活塞.在锁紧状态下，活塞杆能承受很大的轴向负载，且不发生任何位移.当解锁高压油从解锁油口a ，经导管内孔c 、d 、b ，最终到达活塞与缸体之间，使缸体2向外径向膨胀，此时活塞3和缸体2之间过盈配合变为间隙配合，实现解锁.解锁状态下，动作油孔1可通入液压油，与普通油缸一样工作.当高压油卸除后，活塞重新被缸体内壁卡紧，又实现锁定.这种液压缸从根本上解决了液压缸在承载情况下的长期锁定问题，可在多种军用及民用场合获得广泛应用，具有重要的实用价值［8,9］.1.6卡环式锁紧如图6所示，当活塞杆5在液压力作用下移到终点时，卡环3与缸体4上的锁槽重合，游动活塞2的凸部插入卡环内，卡环胀开并卡入槽内，活塞被锁定.当活塞杆收回时，游动活塞在液压力作用下向左移动，并将卡环松开，卡环在其弹力和活塞杆作用下从锁槽斜面滑出，最终实现解锁.这种锁紧方式只能在终端位置进行锁定［2］.1.7楔块-卡环式锁紧楔块-卡环式锁紧缸原理如图7示.缸体分为导向盖、上缸体、上端盖、缸体中段、下缸体、下端盖等六部分.其中导向盖内壁刻有螺旋形导向槽，用以容纳活塞杆的导向销.活塞杆为一整体结构.上出杆与导向槽对应位置开有一穿透孔，中间装上导向销；靠近活塞处加工一定位槽，主要靠该定位槽锁住活塞杆；下出杆的末端有螺纹，用于安装卡钩.锁紧装置由楔块、定位环、卡环组成.楔块是个环形件，可上下运动；定位环由螺钉固定在缸体中段，不能活动；卡环由两个半环拼成，安装在定位环上，其外斜面形状与楔块的楔形相吻合，内表面的斜面形状与活塞杆上定位槽斜面一致.液压控制回路很简单，只需一个“Y ”型中位机能的三位四通换向阀和锁紧液压缸相连接，阀的一口接液压缸的中油口，另一口连接在液压缸的上、下油口.其工作原理是：换向阀一端通电，液压缸的上、下油口通入高压油，中油口与回油连接，压差迫使活塞1、6油孔2游动活塞3卡环4缸体5活塞杆图6卡环式锁紧缸原理图a b c d第9期杆向上运动.由于上有楔块，下有定位环，卡环无法上下运动，只能往两侧“胀开”或“收缩”.当活塞杆的定位槽运动到卡环处时，楔块的侧向力迫使卡环“收缩”进入到定位槽内，同时楔块向下运动锁住卡环，也就同时锁住了活塞杆，如图7（b ）所示.当换向阀另一端通电，液压缸的中油口通入高压油，上、下油口与回油连接，压差迫使楔块向上运动，活塞杆向下运动，卡环“胀开”脱离定位槽，即解除了锁定状态，如图7（a ）所示.当活塞杆作上下运动时，导向销在螺旋形导向槽内滑动，迫使活塞杆同时相对于缸体转动，从而实现卡钩的自动卡住与脱开.换向阀处于中位时，液压缸的3个油口都与回油相连接，活塞杆不受力，因此液压缸将长期保持初始状态.该锁紧液压缸可长期有效工作［10］.1.8锥面-碟簧式锁紧锥面-碟簧式锁紧缸如图8所示.当油口C 未通入高压油时，在碟簧13弹簧压力作用下，压套11向左移动，通过锥面紧紧将开口锁紧套10压紧在活塞杆5上，从而使活塞杆被锁紧；当油口C 通入高压油时，高压油推动锁紧器活塞9右移，推动压套11右移，碟簧13被压缩，压套11施加在开口锁紧套10的压力被解除，锁紧套10夹紧活塞杆的力也被解除，这时活塞杆处于解锁状态，在从油口A 或油口B 进入的压力油作用下，活塞杆可以向右或向左自由移动.锁紧力的大小可以通过调整垫片14的厚度来调节.这种结构形式，活塞所受锁紧力比较均匀，夹紧可靠，但结构略显复杂.11缸底2油孔A 3活塞4缸筒5活塞杆6油孔B 7导向套18油孔C 9锁紧器活塞10开口锁紧套11压套12夹紧器套筒13碟簧14调整垫片15缸盖图8锥面-碟簧式锁紧缸原理图2关键技术2.1锁紧力锁紧力应进行理论分析与计算，并留较大安全裕量.产品制成后一般采用液压加载法进行锁紧力等参数的测试.测试锁紧力约为有效锁紧力的2倍.对于较长行程的液压缸，应在各个位移段分段测试锁紧力.2.2解锁压力有的锁紧装置，如钢珠摩擦式锁紧缸无需专门的解锁控制油路.其它锁紧液压缸一般需单独的高压解锁控制油路.解锁压力应合适，压力过高，系统可能工作不正常；压力过低，解锁不完全，工作不可靠，并影响缸的寿命.2.3工作可靠性和寿命（1）结构、材料、工艺选择.材料选择主要考虑其弹性、强度、摩擦系数、温度系数等，尽量做到摩擦系数1导向盖2导向销3上缸体4上缸盖5缸体中段6楔块7卡环8定位环9下缸体10下端盖11活塞杆12上油口13中油口14下油口图7楔块-卡环式锁紧缸原理图韶关学院学报·自然科学2010年大、温度系数匹配、强度高、弹性好，以提高锁紧缸工作寿命.缸体及锁紧套材料匹配一般有：钢-钢、钢-球墨铸铁、钢-青铜、钢一铝合金、铝合金-铝合金等.（2）温度影响.有些场合，如军用装备系统，其环境温度变化范围比较大，要求液压缸在（-40～+50）℃环境下可靠工作，这时必须考虑温度影响.特别是内胀式锁紧液压缸，因为其产生锁紧力的过盈量很小，而温度变化就可导致过盈量变化，特别是缸体与锁紧套材料不同时影响更大，这时务必考虑温度影响，仔细计算其过盈量，确保锁紧力满足要求和系统工作可靠.2.4制造工艺带有锁紧装置的液压缸，相对来说结构比较复杂，设计时务必考虑其装配性和维护工艺性.对于内胀式锁紧液压缸，过盈量不大的可采用温差法装配；过盈量较大的，则采用专用装配工具装配；因过盈量很小，所以构件尺寸加工误差及形位误差都将严重影响锁紧力和解锁压力的大小，尺寸误差应小于过盈量的1/5～1/10［2］.3发展趋势液压缸机械式锁紧技术的发展趋势是：力求锁定装置结构简单，无须单独的锁定、解锁回路，易于实现；锁紧力、解锁力不大，且可准确计算、易调整、可控制；锁紧力比较均匀，夹紧可靠，液压缸锁紧和解锁过程中液压缸筒或活塞杆等液压件不受损伤；锁紧状况下可承受比较大的外界载荷；在任意位置可长时间、高精度地锁紧定位；设备成本低，构件的加工、制造、装配工艺性好；锁紧液压缸适应环境广，能在大温差、腐蚀环境下可靠工作；抗干扰能力强，工作可靠，寿命长.参考文献：［1］倪江生.钢球锁紧式液压缸的设计计算［J ］.机械设计,1996(12):11-14.［2］倪江生.液压缸机械锁问题的研究［J ］.液压与气动,1994,1(1).24-26.［3］孙兴平.自锁液压缸的应用［J ］.工程机械,1992(2):33，41.［4］盛英,仇原鹰.蝶簧式机械锁紧液压缸［J ］.液压与气动,2001(1):25-26.［5］倪江生.钢球锁紧式液压缸的设计计算［J ］.机械设计,1996(12):11-14.［6］王基,邓衍顺,吴新跃.浅议某型自锁式收放鳍油缸锁紧机理［J ］.中国修船,2003(2):22-25.［7］倪江生.滚子式锁紧液压缸及其设计［J ］.液压与气动,1998(4):4-5.［8］倪江生,翟羽健,陈正威.新型机械锁紧式液压缸的设计［J ］.机械科学与技术,1994(4):13-16.［9］孙利生.一种带辅助支撑的大载荷内胀式机械锁紧液压缸［J ］.液压与气动,2004(8):61-62.［10］徐海,王玉姝.一种新颖的锁紧液压缸［J ］.液压与气动.2003,(4):45-46.Study on locking technology of cylinderHUANG Chang -zheng（Institute of Physics and Mechanical &Electrical Engineering,Shaoguan University,Shaoguan 512005,Guangdong,China ）Abstract ：Mechanical locking technology is one of key technologies for locking cylinder.Present domestic and international materials about its research and application are collected and rearranged.Its type,structure princi -ple,characteristic,application,key technologies and development trend are introduced.Key words ：cylinder;locking technology;summary（E D.:Y ，D ）44··。

注塑机液压系统的机械锁紧装置设计和分析发布时间：2021-10-15T05:36:36.937Z 来源：《探索科学》2021年9月上17期作者：彭欣欣[导读] 在工程机械和工业机械液压系统中，由于活塞在普通液压缸中依靠液压油支撑，没有精确限位，常常会因为液压油的泄漏或者热胀冷缩，而导致活塞移动位置，从而引起相关运动机构改变位置，使其不受控。

因此在需要精确定位的工况下，常常要求液压缸被机械锁紧。

阐述了蜗轮蜗杆的啮合条件，对主要参数的计算方式进行了说明。

青岛海佰利机械有限公司彭欣欣山东省青岛平度市 266706摘要：在工程机械和工业机械液压系统中，由于活塞在普通液压缸中依靠液压油支撑，没有精确限位，常常会因为液压油的泄漏或者热胀冷缩，而导致活塞移动位置，从而引起相关运动机构改变位置，使其不受控。

因此在需要精确定位的工况下，常常要求液压缸被机械锁紧。

阐述了蜗轮蜗杆的啮合条件，对主要参数的计算方式进行了说明。

根据使用工况，选择了蜗轮和蜗杆合适的材料。

分析了蜗轮蜗杆在运转时的受力情况，对蜗轮齿面强度进行了计算说明，为蜗轮蜗杆的参数化设计提供了指导。

最后，对蜗轮蜗杆的发热情况进行了热平衡分析，并介绍了几种提高散热能力的方法。

关键词：注塑机液压；机械锁紧；设计引言随着我国经济的迅猛发展，注塑制品也逐渐成为人们生活中不可或缺的一部分。

注塑制品一般由注塑机通过注塑成型加工而来。

而锁紧装置是注塑机的重要组成部分，能够保证注塑机的合模时的可靠闭合，防止塑料熔体溢出而造成注塑缺陷的关键部件，故锁紧装置的性能将直接影响塑件成型时的质量。

注塑机中常用的锁紧装置有肘杆式机构、曲柄滑块式机构和蜗轮蜗杆机构等。

肘杆机构所涉及的运动部件较多，能够实现较多的运动模式，但设计复杂，很难发挥其本身的优越性；曲柄滑块式机构能够将驱动电机旋转运动转换为滑块的直线运动，相对肘杆机构简单，但也涉及3个以上的变量，很难选取最佳的组合；蜗轮蜗杆机构是由交错轴斜齿圆柱齿轮演变而来能够将蜗轮的旋转运动转化为蜗杆的直线运动，传动力大，计算校核方式简便。

工程机械液压节能技术的现状及发展趋势目前，工程机械液压技术在节能方面取得了一定的进展。

液压系统是工程机械的关键部件之一，传动效率和能耗直接影响着整个机械的工作性能和节能水平。

提高液压系统的效率和降低能耗已成为工程机械液压技术发展的重点。

目前，工程机械液压系统节能技术主要包括以下几个方面：1. 液压泵技术的改进：通过改进液压泵的结构和材料，提高泵的工作效率和压力损失，减少能量的损耗。

采用新型液压泵、变量泵和定量泵等，可以有效降低能耗。

2. 液压缸技术的改进：改进液压缸的密封结构和材料，减少泄漏和内部摩擦，提高响应速度和传动效率。

通过减小液压缸的尺寸和重量，降低机械负荷和能耗。

3. 液压阀技术的改进：改进液压阀的流体控制方式和结构设计，减小流阻和泄漏，提高控制精度和节能效果。

采用比例阀、溢流阀和节流阀等，可以实现流量和压力的精确控制，减少能耗。

4. 液压系统的优化设计：通过优化液压系统的布局和参数配置，减小压力损失和热量损失，提高传动效率和能源利用率。

采用分组式液压系统、多级液压系统和可变工作压力等，可以实现能量的最优利用。

工程机械液压技术在节能方面的发展还面临着一些挑战。

液压系统的结构复杂，各个组件之间的配合要求较高，技术难度相对较大。

液压系统的运行环境复杂，工作条件多变，对系统的可靠性和稳定性要求较高。

液压系统的能耗问题和环境保护问题相互制约，需要在节能和环保之间寻找平衡点。

在未来的发展中，工程机械液压节能技术有望取得更大的突破。

随着科技的进步和材料的发展，液压元器件和系统的性能将会得到进一步提升，能效会得到显著提高。

智能化技术的应用将为液压系统的节能提供更多的可能性，采用智能控制系统和传感器，可以实现实时监测和优化控制，提高系统的节能效果。

液压与机电一体化技术的发展也将为液压节能技术的提升提供支撑，通过电气和液压的协同工作，实现能量的最优分配和利用。

工程机械液压节能技术的现状已经取得了一定的进展，但仍存在一些问题和挑战。

专利名称：具有自动锁紧功能的液压缸
专利类型：实用新型专利
发明人：袁祖辉,何运清,李代军,徐华明,颜新东,黄俊明申请号：CN201621333136.5
申请日：20161206
公开号：CN206320116U
公开日：
20170711
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了具有自动锁紧功能的液压缸，包括缸筒、缸底、缸盖、活塞以及活塞杆，活塞上设有盲孔，盲孔内设有缓冲装置，缸底上设有支撑柱，支撑柱作用缓冲装置时，将会迫使活塞的运动速度减缓，避免了活塞与缸底的快速碰撞，对液压系统起一定的保护作用，活塞杆上设有弹簧，弹簧上设有锁紧杆，缸筒内设有进油管和自锁槽，当活塞杆运动到一定位置时，锁紧杆由于受到弹簧的作用将会卡入至自锁槽内，时活塞杆保持不动，实现自锁，解锁时，高压油通过进油管进入至自锁槽内，液压油产生的压力将时锁紧杆缩回，活塞杆又能运动。

申请人：泸州长江液压密封件有限公司
地址：646000 四川省泸州市机械工业集中发展区旭阳路二段8号
国籍：CN
代理机构：成都行之专利代理事务所(普通合伙)
代理人：马碧娜
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韶关学院学报·自然科学Journal of Shaoguan University ·Natural Science 2010年9月第31卷第9期Sep.2010Vol.31No.9液压缸机械锁紧技术新发展黄长征（韶关学院物理与机电工程学院，广东韶关512005）摘要：机械式锁紧技术是液压缸关键技术之一.根据当前国内外液压缸机械式锁紧技术的研究与应用成果，综合归纳了液压缸机械锁紧技术研究现状，分析了目前机械锁紧技术的种类、结构、原理、特点及应用等，并指出了其关键技术和发展趋势.关键词：液压缸；锁紧技术；综述中图分类号：TH137.51文献标识码：A 文章编号：1007-5348（2010）09-0040-05收稿日期：2010－09－06基金项目：韶关市技术创新项目(韶科（成）2008-04)作者简介：黄长征（1970－），男，湖南耒阳人，韶关学院物理与机电工程学院副教授，博士，主要从事现代机电液集成控制理论与技术应用研究.液压缸是一种驱动并承受大载荷的执行元件，通常要求它在运动停止时能长时间稳定地承受外负载而无任何位移，即需要具有锁紧定位功能、无“软腿”现象.例如，某机动雷达天线座车的自动调平系统，要求液压缸在4t 载荷下每24h 的下沉量小于2mm.实现液压缸锁紧定位功能的方法有两个：一是采用液压锁定回路，即利用O 型或M 型三位换向阀、单向阀、液控单向阀、双向液压锁等组成液压锁紧回路，实现单向或双向锁紧定位功能；二是采用机械锁紧方法实现液压缸的锁紧定位功能［1］.但是液压锁定回路因无法解决液压缸不可避免存在的内泄漏而产生的活塞滑移和稳定性问题，所以只能用于锁紧定位要求不高的场合.对于一些锁紧定位要求较高的场合，特别是要求在载荷作用下长期可靠锁定的场合，就必须采用机械式锁紧液压缸.这是一种特殊的液压缸，采用机械结构实现活塞在外部载荷下在任意位置的长时间、高精度的锁紧定位，即可避免因液压缸内部泄漏而产生的活塞滑移，并且有的锁定装置结构简单，无单独的锁定、解锁回路，简化了液压系统设计，降低了成本，得到了广泛应用［2］.目前液压缸机械式锁紧技术得到了长足发展.本文针对液压缸机械锁紧技术，分析归纳了其技术现状，阐述了目前存在的问题及发展趋势.1液压缸机械锁紧方式最新发展目前液压缸机械式锁紧方法有很多，常用的有套筒式、刹片式、钢球摩擦式、滚子摩擦式、内涨式、卡环式、楔块-卡环式和锥面-碟簧式锁紧方法等，分述如下.1.1套筒式锁紧其结构如图1所示，在活塞杆外伸部分，装一个固定在液压缸端盖上一个锁紧套筒，其内孔与活塞杆的外圆为过盈配合，可使活塞杆被锁紧在任意位置.锁紧套筒内孔有螺旋槽，槽的两端装有密封圈.锁紧套筒较薄且具有一定弹性.当解锁高压油进入螺旋槽后，在高压油压力的作用下，锁紧套筒径向向外膨胀从而使其与活塞杆的过盈配合变为间隙配合，松开活塞杆，这时活塞杆即可如普通液压缸一样自由移动.若解锁压力油卸除之后活塞杆又被立即自动第9期锁紧在锁紧套筒内［2］.这种机构结构简单、性能可靠，在轴线方向和圆周方向均可锁定.目前锁紧负载可达到5MN［3］.1.2刹片式锁紧刹片式锁紧装置如图2所示，在液压缸的端盖上有一制动刹片2，它在碟形弹簧1的作用下被紧紧地压在活塞杆3上，依靠摩擦力抵消活塞杆的轴向负载，从而使活塞杆锁紧在任意位置.解锁时，压力油进入A腔，在液压力的作用下碟形弹簧被压缩，并带动制动刹片松开活塞杆，这时活塞杆即可自由移动.当油压卸去后，又立即自动锁紧活塞杆.这种锁紧液压缸结构简单，使用寿命长，锁紧力不受环境温度影响，可在（-45～50）℃条件下正常工作［4］.但锁紧时制动块必须与活塞杆抱紧，可能使活塞杆表面磨损，从而影响其伸缩运动.1.3钢球摩擦式锁紧钢球摩擦式锁紧缸的结构如图3所示，有双向锁紧和单向锁紧两种形式.双向锁紧如图3（a）所示，活塞杆3中间段开一圈斜面槽，斜面槽内放置若干个钢球4，并用弹簧圈挡住.两斜面槽之间的游动活塞5能游动，当液压缸左腔卸压或无压力且活塞杆在外力作用下有左移趋势时，则左边斜面槽内钢球与缸体内壁紧密挤压，产生足够摩擦力阻止活塞杆左移，实现活塞杆被锁紧功能；当液压缸右腔卸压或无压力且活塞杆在外力作用下有右移趋势时，则右边斜面槽内钢球与缸体内壁紧密挤压，产生足够摩擦力阻止活塞杆右移，实现活塞杆被锁紧功能.当液压缸左腔进压力油时，游动活塞5在压力油作用下先右移，并迫使右边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑；然后活塞杆右移，左边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑，实现解锁功能.当液压缸右腔进压力油时，游动活塞在压力油作用下先左移，并迫使左边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑；然后活塞杆左移，右边斜面槽内钢球沿斜面槽斜面下滑，实现解锁功能.这种液压缸在运动停止不工作时具有双向锁紧功能，而控制油路和普通液压缸一样；但在工作时能自然解锁.若只要求单向锁定功能时，只需一个斜面槽（如图3（b）所示）.a双向锁紧b单向锁紧1油孔2缸筒3活塞杆4钢球5游动活塞6弹簧圈7油孔图3钢球摩擦式锁紧缸原理图这种液压缸锁紧结构简单、易于实现.解锁过程中，钢球相对缸壁会发生滑动，钢球压入缸壁产生犁沟效应，因此液压缸筒壁会被擦伤；必须限制压入深度以保证液压缸的实际工作性能和寿命不受影响.活塞杆斜面因与钢球有固定的接触部位和斜面的自行补偿作用，即使被压出微小凹坑也不至于影响锁紧效果.所以有较大的实用和推广价值.不过这种结构的主要缺点是缸壁承受正压力很大而易变形破坏，所以其承载能力较差，特别适用于外载荷不太大的场合.如果要求大载荷下双向锁紧功能时，这种结构不是很合适，可考虑采用内涨摩擦式锁紧结构［5］.这种锁紧形式在自锁式收放鳍油缸等方面得到应用［6］.1.4滚子摩擦式锁紧因钢球摩擦式锁紧缸承载能力较差，若将其中的钢球改为腰形滚子，即为滚子摩擦式锁紧液压缸.韶关学院学报·自然科学2010年1油孔2活塞杆3游动活塞4腰鼓形滚子5缸筒图4单向滚子摩擦式锁紧缸原理图单向滚子式锁紧液压缸的结构原理图如图4所示.其原理与钢球摩擦式锁紧缸一样，只是将其中的钢球改为腰形滚子.滚珠与缸体内壁的接触是点接触，而腰形滚子与缸体内壁的接触是线接触，采用腰鼓形滚子与缸壁的接触面积较大，其承载能力也较大，缸壁不易受损坏，工作寿命长.因此滚子式锁紧液压缸相对钢球摩擦式锁紧液压缸应用广泛些.不过这两种锁紧液压缸原理比较简单，但其锁紧力、解锁力计算及液压缸设计非常重要，参数选择必须准确，否则可能导致不能锁紧、无法解锁、缸壁受损等问题［7］.1.5内涨式锁紧内涨式锁紧缸如图5所示，活塞（锁紧套）3和缸体2之间因过盈配合产生巨大的锁紧力锁紧活塞.在锁紧状态下，活塞杆能承受很大的轴向负载，且不发生任何位移.当解锁高压油从解锁油口a ，经导管内孔c 、d 、b ，最终到达活塞与缸体之间，使缸体2向外径向膨胀，此时活塞3和缸体2之间过盈配合变为间隙配合，实现解锁.解锁状态下，动作油孔1可通入液压油，与普通油缸一样工作.当高压油卸除后，活塞重新被缸体内壁卡紧，又实现锁定.这种液压缸从根本上解决了液压缸在承载情况下的长期锁定问题，可在多种军用及民用场合获得广泛应用，具有重要的实用价值［8,9］.1.6卡环式锁紧如图6所示，当活塞杆5在液压力作用下移到终点时，卡环3与缸体4上的锁槽重合，游动活塞2的凸部插入卡环内，卡环胀开并卡入槽内，活塞被锁定.当活塞杆收回时，游动活塞在液压力作用下向左移动，并将卡环松开，卡环在其弹力和活塞杆作用下从锁槽斜面滑出，最终实现解锁.这种锁紧方式只能在终端位置进行锁定［2］.1.7楔块-卡环式锁紧楔块-卡环式锁紧缸原理如图7示.缸体分为导向盖、上缸体、上端盖、缸体中段、下缸体、下端盖等六部分.其中导向盖内壁刻有螺旋形导向槽，用以容纳活塞杆的导向销.活塞杆为一整体结构.上出杆与导向槽对应位置开有一穿透孔，中间装上导向销；靠近活塞处加工一定位槽，主要靠该定位槽锁住活塞杆；下出杆的末端有螺纹，用于安装卡钩.锁紧装置由楔块、定位环、卡环组成.楔块是个环形件，可上下运动；定位环由螺钉固定在缸体中段，不能活动；卡环由两个半环拼成，安装在定位环上，其外斜面形状与楔块的楔形相吻合，内表面的斜面形状与活塞杆上定位槽斜面一致.液压控制回路很简单，只需一个“Y ”型中位机能的三位四通换向阀和锁紧液压缸相连接，阀的一口接液压缸的中油口，另一口连接在液压缸的上、下油口.其工作原理是：换向阀一端通电，液压缸的上、下油口通入高压油，中油口与回油连接，压差迫使活塞1、6油孔2游动活塞3卡环4缸体5活塞杆图6卡环式锁紧缸原理图a b c d第9期杆向上运动.由于上有楔块，下有定位环，卡环无法上下运动，只能往两侧“胀开”或“收缩”.当活塞杆的定位槽运动到卡环处时，楔块的侧向力迫使卡环“收缩”进入到定位槽内，同时楔块向下运动锁住卡环，也就同时锁住了活塞杆，如图7（b ）所示.当换向阀另一端通电，液压缸的中油口通入高压油，上、下油口与回油连接，压差迫使楔块向上运动，活塞杆向下运动，卡环“胀开”脱离定位槽，即解除了锁定状态，如图7（a ）所示.当活塞杆作上下运动时，导向销在螺旋形导向槽内滑动，迫使活塞杆同时相对于缸体转动，从而实现卡钩的自动卡住与脱开.换向阀处于中位时，液压缸的3个油口都与回油相连接，活塞杆不受力，因此液压缸将长期保持初始状态.该锁紧液压缸可长期有效工作［10］.1.8锥面-碟簧式锁紧锥面-碟簧式锁紧缸如图8所示.当油口C 未通入高压油时，在碟簧13弹簧压力作用下，压套11向左移动，通过锥面紧紧将开口锁紧套10压紧在活塞杆5上，从而使活塞杆被锁紧；当油口C 通入高压油时，高压油推动锁紧器活塞9右移，推动压套11右移，碟簧13被压缩，压套11施加在开口锁紧套10的压力被解除，锁紧套10夹紧活塞杆的力也被解除，这时活塞杆处于解锁状态，在从油口A 或油口B 进入的压力油作用下，活塞杆可以向右或向左自由移动.锁紧力的大小可以通过调整垫片14的厚度来调节.这种结构形式，活塞所受锁紧力比较均匀，夹紧可靠，但结构略显复杂.11缸底2油孔A 3活塞4缸筒5活塞杆6油孔B 7导向套18油孔C 9锁紧器活塞10开口锁紧套11压套12夹紧器套筒13碟簧14调整垫片15缸盖图8锥面-碟簧式锁紧缸原理图2关键技术2.1锁紧力锁紧力应进行理论分析与计算，并留较大安全裕量.产品制成后一般采用液压加载法进行锁紧力等参数的测试.测试锁紧力约为有效锁紧力的2倍.对于较长行程的液压缸，应在各个位移段分段测试锁紧力.2.2解锁压力有的锁紧装置，如钢珠摩擦式锁紧缸无需专门的解锁控制油路.其它锁紧液压缸一般需单独的高压解锁控制油路.解锁压力应合适，压力过高，系统可能工作不正常；压力过低，解锁不完全，工作不可靠，并影响缸的寿命.2.3工作可靠性和寿命（1）结构、材料、工艺选择.材料选择主要考虑其弹性、强度、摩擦系数、温度系数等，尽量做到摩擦系数1导向盖2导向销3上缸体4上缸盖5缸体中段6楔块7卡环8定位环9下缸体10下端盖11活塞杆12上油口13中油口14下油口图7楔块-卡环式锁紧缸原理图韶关学院学报·自然科学2010年大、温度系数匹配、强度高、弹性好，以提高锁紧缸工作寿命.缸体及锁紧套材料匹配一般有：钢-钢、钢-球墨铸铁、钢-青铜、钢一铝合金、铝合金-铝合金等.（2）温度影响.有些场合，如军用装备系统，其环境温度变化范围比较大，要求液压缸在（-40～+50）℃环境下可靠工作，这时必须考虑温度影响.特别是内胀式锁紧液压缸，因为其产生锁紧力的过盈量很小，而温度变化就可导致过盈量变化，特别是缸体与锁紧套材料不同时影响更大，这时务必考虑温度影响，仔细计算其过盈量，确保锁紧力满足要求和系统工作可靠.2.4制造工艺带有锁紧装置的液压缸，相对来说结构比较复杂，设计时务必考虑其装配性和维护工艺性.对于内胀式锁紧液压缸，过盈量不大的可采用温差法装配；过盈量较大的，则采用专用装配工具装配；因过盈量很小，所以构件尺寸加工误差及形位误差都将严重影响锁紧力和解锁压力的大小，尺寸误差应小于过盈量的1/5～1/10［2］.3发展趋势液压缸机械式锁紧技术的发展趋势是：力求锁定装置结构简单，无须单独的锁定、解锁回路，易于实现；锁紧力、解锁力不大，且可准确计算、易调整、可控制；锁紧力比较均匀，夹紧可靠，液压缸锁紧和解锁过程中液压缸筒或活塞杆等液压件不受损伤；锁紧状况下可承受比较大的外界载荷；在任意位置可长时间、高精度地锁紧定位；设备成本低，构件的加工、制造、装配工艺性好；锁紧液压缸适应环境广，能在大温差、腐蚀环境下可靠工作；抗干扰能力强，工作可靠，寿命长.参考文献：［1］倪江生.钢球锁紧式液压缸的设计计算［J ］.机械设计,1996(12):11-14.［2］倪江生.液压缸机械锁问题的研究［J ］.液压与气动,1994,1(1).24-26.［3］孙兴平.自锁液压缸的应用［J ］.工程机械,1992(2):33，41.［4］盛英,仇原鹰.蝶簧式机械锁紧液压缸［J ］.液压与气动,2001(1):25-26.［5］倪江生.钢球锁紧式液压缸的设计计算［J ］.机械设计,1996(12):11-14.［6］王基,邓衍顺,吴新跃.浅议某型自锁式收放鳍油缸锁紧机理［J ］.中国修船,2003(2):22-25.［7］倪江生.滚子式锁紧液压缸及其设计［J ］.液压与气动,1998(4):4-5.［8］倪江生,翟羽健,陈正威.新型机械锁紧式液压缸的设计［J ］.机械科学与技术,1994(4):13-16.［9］孙利生.一种带辅助支撑的大载荷内胀式机械锁紧液压缸［J ］.液压与气动,2004(8):61-62.［10］徐海,王玉姝.一种新颖的锁紧液压缸［J ］.液压与气动.2003,(4):45-46.Study on locking technology of cylinderHUANG Chang -zheng（Institute of Physics and Mechanical &Electrical Engineering,Shaoguan University,Shaoguan 512005,Guangdong,China ）Abstract ：Mechanical locking technology is one of key technologies for locking cylinder.Present domestic and international materials about its research and application are collected and rearranged.Its type,structure princi -ple,characteristic,application,key technologies and development trend are introduced.Key words ：cylinder;locking technology;summary（E D.:Y ，D ）44··。

机械锁紧液压缸的改进设计机械锁紧液压缸是一种常见且重要的液压元件，广泛应用于工程机械、冶金设备和航空航天等领域。

它的主要功能是将液压能转化为机械能，并且可以通过锁紧机构将工作部件保持在固定位置，以实现稳定、可靠的工作状态。

然而，传统的机械锁紧液压缸存在一些问题，如锁紧力不稳定、锁紧精度低等，因此需要进行改进设计。

为了避免锁紧力不稳定的问题，可以在机械锁紧液压缸中引入自适应控制技术。

自适应控制技术是一种能够根据系统参数变化和外部干扰自动调整控制策略的技术。

通过引入自适应控制算法，可以实时监测液压缸的工作状态，根据工作负载的变化自动调整锁紧力的大小，从而保证锁紧力的稳定性。

为了提高锁紧精度，可以在机械锁紧液压缸中增加位移传感器。

位移传感器可以实时监测工作部件的位置，通过反馈控制系统对液压缸的工作进行调整，从而实现更精确的锁紧位置。

同时，位移传感器还可以用于检测液压缸的故障，提前预警，避免事故的发生。

为了提高机械锁紧液压缸的可靠性和安全性，可以在液压缸中增加温度传感器和压力传感器。

温度传感器可以实时监测液压缸的温度，一旦温度超过设定值，就可以及时采取措施进行散热，避免液压缸因温度过高而损坏。

压力传感器可以实时监测液压缸的压力变化，一旦压力超过设定值，就可以自动停止液压缸的工作，避免因过高压力导致的事故发生。

在设计机械锁紧液压缸时，还需要考虑材料的选择和加工工艺的优化。

选用高强度、耐磨损的材料，可以提高液压缸的使用寿命和可靠性。

优化加工工艺，可以提高液压缸的加工精度和装配质量，从而提高整个系统的工作效率和性能。

通过引入自适应控制技术、增加位移传感器、温度传感器和压力传感器，以及优化材料选择和加工工艺，可以有效改进机械锁紧液压缸的性能。

这些改进设计不仅可以提高锁紧力的稳定性和锁紧精度，还可以提高液压缸的可靠性和安全性，满足工程机械等领域对液压系统的要求。

未来，随着科技的不断发展，相信机械锁紧液压缸的改进设计会越来越完善，为各行各业的发展提供更加可靠、高效的液压解决方案。

液压缸安全锁止系统的改进及效果验证【摘要】本文分析了液压缸安全锁止系统的工作原理，并对液压缸的安全锁止系统进行了改进，取得了良好的成效，经过验证，改进后的安全锁止系统可靠性大幅增加，臂架下掉量减小了92%，可为其他液压缸安全锁止系统设计提供参考借鉴。

【关键词】液压缸；锁止系统；改进0 引言随着我国社会经济的快速发展以及工程项目建设的不断增加，大型起重机、消防车辆等工程机械车辆得到广泛的应用，确保其运行的安全性及可靠性具有十分重要的意义。

而液压缸安全锁止系统的性能直接关系到工程机械车辆的正常稳定运行，若系统出现问题，则可能造成严重的安全事故，危害到人们的生命财产安全。

因此，改进液压缸的安全锁止系统，提高系统的性能十分必要。

1 工作原理液压缸的安全锁止系统具体的工作原理及液压缸内部的结构如图1所示。

1-活塞2-缸筒3-活塞杆4-导向套5-平衡阀6-换向阀图1 现行的安全锁止原理图当换向阀处于左位时，P口的压力油从换向阀B口进入液压缸有杆腔，同时开启平衡阀，使液压缸回缩。

当换向阀处于右位时，P口的压力油从换向阀A口通过平衡阀进入液压缸无杆腔，推动缸杆克服负载力伸出。

当换向阀回到中位时，A口停止供油，无杆腔的液压油被平衡阀锁住，不能回流，使无杆腔保持一定压力，这样活塞杆可以支撑负载，并能把负载锁止在该位置处。

使用该安全锁止系统，主要存在以下3点原因，可引起伸缩臂或折叠臂经常出现下掉故障：（1）换向阀、插装阀等内泄，造成液压缸下掉；（2）高温液压油在迅速冷却后，体积缩小，会引起液压缸下掉；（3）液压缸本身内泄而导致下掉。

对于高压大流量系统，且平衡阀为插装阀时，例如伸缩系统，原因（1）表现的尤为明显，该故障不仅影响了车辆的性能，造成安全隐患，而且难以消除，对液压元件的加工精度和装配精度要求较高，故障发生率高；当环境温度很低时，车辆停止动作后，系统内的高温液压油温度急剧下降，这种情况下原因（2）表现明显；另外，随着车辆使用年限的增加，原因（3）会越来越明显，到一定期限不得不将车辆返回厂家更换密封或更换液压缸。

机械锁紧油缸的原理
机械锁紧油缸是一种具有机械和液压双重作用的气动元件，其原理是先利用气动或电动推紧杆推动锁紧块，使其由竖直放置变为倾斜放置，然后通过液压油缸将锁紧块卡住，从而锁定机械装置，起到保持、定位、固定等作用。

其大致工作过程如下：
1. 当气动或电动推紧杆工作时，推紧杆的推力将传递到锁紧块上，使其从竖直方向变成倾斜的角度；
2. 随后，液压缸的油液被推入到锁紧块内部，在液压油压力的作用下，锁紧块紧紧抱住了被锁定的机械件，实现了机械装置的锁定；
3. 当要取消锁定时，需要先通过液压控制系统将液压油缸中的压力释放，并撤回液压缸的杆作用力，使锁紧块失去作用，从而实现机械装置的解锁。

机械锁紧油缸具有结构简单、可靠性高、操作方便等优点，是一种常用的气动控制元件。