液压缸与液压设计说明

国内外煤矿生产支架使用的液压缸已经有了许

多种类型，如单缸单作用、单缸双作用、多缸单作

用、多缸双作用。文中主要设计双作用伸缩液压

缸。这种液压缸的优点是调高范围大、属液压无极

调高、操作方便灵活，但结构复杂、加工要求高、

成本高。本文基于伸缩式两级液压缸简要地分析了

这类液压支架的设计，这一研究对于组合式液压缸

的推广具有一定的意义。

1　系统设计分析

1.1　液压系统

图1是一个典型的液压系统，其构成要素是：动

力元件——液压泵或送风装置，其作用是把原动力输

入机械能转变为流体压力，使其可以为系统提供能

源；执行元件——液压缸或气缸、液压马达或压缩

空气发动机，其作用是把流体压力能转化为机械能，

输出力和速度或力矩和转速，驱动负载做直线运动或

旋转运动；控制元件——压力、流量和方向操控阀，

作用是操纵和调整系统的流体压力、流量和流动的方

向，以确保执行组件达到所需的输出力（或力矩）、

移动速度和运动轨迹；辅助元素，确保系统正常运行

所需要的辅助装置，包括管道、管接头、油箱或存储

罐、过滤器皿和压力计；工作介质——液压油。图1　典型的液压系统1.2　双级液压缸设计原理

液压缸是将液压能转换为机械能的装置，驱动

运行机制做来回式线性（或摆动）运动的液压执动

器，根据作用方式分有单、双式，双作用式代表两

腔都可以进出压力油，活塞（缸体）可以有正反两

个相对方向的运动。采用的组合液压缸即缸筒是由

两个阶段或多个阶段的活塞缸套装而成，也叫做多

阶段缸体。伸出的顺序是：由大到小，推力则从大

到小，速度从慢到快；缩回的顺序是：从小到大，

速度从快至慢。双伸缩类型的立柱工作机理如图2

所示，立柱上升时高压液柱从A口注入立柱，B口和

C口连接回液通道，在立柱1上升的时候，该过程液压支架用伸缩式两级液压缸设计分析

朱纯才（阜矿集团机械制造分公司，辽宁 阜新 123000）

摘要：双作用伸缩液压缸具有调高范围大、属液压无极调高、操作方便灵活的优点，但结构复杂、加工要求高、成本高。文章简要分析了液压系统、双级液压缸设计原理、双级液压缸设计特点和关键点设计分析，这一研究对于组合式液压缸的推广具有一定的意义。关键词：两级液压缸；液压系统；导向套；液压支架中图分类号：TD355 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2012）

计量与测试技术　２０１６丰第４３豢第Ｊ　Ｊ期　

液压缸密封件试验液压控制系统设计　

缪正成　邢科礼扬孟林　

（上海大学机电工程与自动化学院，上海２０００７２）　

摘要：针对液压缸密封件的测试要求和主要测试项目，设计了试验液压控制系统，方便有效地实现了对杆密封和活塞密封的性能测试。根据试验过程中　对测试压力的要求，提出了脉冲压力和稳压运行两种测试模式，同时采用了闭环速度控制和闭环温度控制的工作原理对速度和温度进行精确控制。可为　液压缸密封件性能测试提供实验支持。　关键词：杆密封；活塞密封；脉冲压力；闭环速度控制；闭环温度控制　中图分类号：ＴＨ１３７；ＴＢ４２　文献标识码：Ａ　国家标准学科分类代码：４１０．５５　ＤＯＩ：１０．１５９８８／ｊ．ｃｎｋｉ．１００４—６９４１．２０１６．１１．０２０　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｃｙｌｉｎｄｅｒ　Ｓｅａｌ　Ｔｅｓｔ　

Ｍｉａｏ　Ｚｈｅｎｇｃｈｅｎｇ　Ｘｉｎｇ　Ｋｅｌｉ　Ｙａｎｇ　Ｍｅｎｇｌｉｎ　

０引言　液压缸在液压设备中占有重要的地位，其故障将直　

接影响设备的正常工作和寿命。随着高强度材料的不断　

涌现、现代机械加工方法的不断精密及焊接工艺的不断　

进步液压缸由缸体损坏引起失效的概率在逐渐降低，密　

封件的失效导致液压缸故障的所占比重越来越大。严格　

控制液压缸密封件的失效率对液压缸使用极其重要，因　

为一旦在工作过程中，液压缸产生密封件的失效情况，轻　

则会影响其工作效率，重则直接导致整机无法正常工作。　

因此对液压缸密封件性能进行测试对工程机械具有很大　

的意义。为了方便高效的测试液压缸密封件的性能，本　

文设计了一套液压缸密封件试验控制系统。该系统方便　

有效地实现对杆密封和活塞密封的性能测试，可为厂家　

选用密封件提供试验数据基础。　

１　液压缸密封件试验主要测试条件　

液压缸密封件试验目的在于测试密封件在动态或静　

２０１５年第８期　液压与气动　８７　

ｄｏｉ：１０．１　１８３２／ｊ．ｉｓｓｎ．１０００－４８５８．２０１５．０８．０２０　

多腔液压缸新型液压抽油机的设计　

王晓字。梁宏宝　

（东北石油大学机械科学与工程学院，黑龙江大庆１６３３１８）　

摘要：液压抽油机因其结构简单、耗能低、性能可靠等特点，在石油开发生产中占据举足轻重的地位。　就目前液压抽油机的发展进程和使用情况而言，因不能改善工作过程中换向所带来的液压元件的磨损。严重　

影响了液压抽油机的使用寿命。为了减轻液压元件的磨损，提出了一种多腔液压缸新型液压抽油机。该液　压抽油机在液压系统设计方面做了良好的改善，不仅有效解决了磨损问题，延长抽油机的使用寿命，并且利　用特殊结构的多腔式液压缸与蓄能器相结合，可回收下冲程时抽油杆释放的重力势能，重新利用于上冲程　

中，达到高效节能的目的。　关键词：多腔液压缸；使用寿命；液压系统；高效节能　

中图分类号．ＴＨ１３７文献标志码：Ｂ文章编号：１０００－４８５８（２０１５）０８－００８７－０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　Ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　Ｐｕｍｐｉｎｇ　Ｕｎｉｔ　ｗｉｔｈ　Ｍｕｌｔｉ－ｃａｖｉｔｙ　Ｃｙｌｉｎｄｅｒ　

ＷＡＮＧ　Ｘｉａｏ－ｙｕ，ＬＩＡＮＧ　Ｈｏｎｇ—ｂａｏ　

（Ｍａｃｈｉｎｅｒｙ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　Ｅｎｓｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎｏｒｔｈｅａｓｔ　Ｐｅｔｒｏｌｅｕｍ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｄａｑｉｎｇ，Ｈｅｉｌｏｎｇｊｉａｎｇ　１６３３１８）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｏｉｌ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚｅｄ　ｂｙ　ｉｔｓ　ｓｉｍｐｌｅ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｌｏｗ　ｅｎｅｒｇｙ　ｃｏｎｓｕｍｐｔｉｏｎ，ｒｅｌｉａｂｌｅ　

ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ｐｌａｙｓ　ａ　ｄｅｃｉｓｉｖｅ　ｒｏｌｅ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｏｆ　ｏｉｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ．Ｆｏｒ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｐｒｏｃｅｓｓ　ａｎｄ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｏｉｌ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ，ｔｌｌｅ　ｗｅａｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｓｅａｌ　ｄｕｒｉｎｇ　ｔｈｅ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ　ａｆｆｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｓｅｒｖｉｃｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｕｎｉｔ．Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ｒｅｄｕｃｅ　ｔｈｅ　ｗｅａｒ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｈｙｄｒａｕｌｉｃ　

1

液压油液使用设计参数说明

一、密度

1．液压油密度

单位体积液体的质量称为液体的密度。体积为V、质量为m的液体的密度ρ为

ρ＝ m/V

（1-1）

矿物型液压油的密度随温度和压力而变化的，但其变动值很小，可认为其为常数，一般

矿物油系液压油在20℃时密度约为850～900 kg/m3

左右, 在计算时，液压油密度常取ρ＝

900 kg/m3

;

液压油液的密度因液体的种类而异。常用液压油液的密度数值见下表。

重度：对于均质液体，单位体积内的液体重量被称为重度λ。

λ＝G/V

2．可压缩性

液体受压力作用而发生体积变化的性质称为液体的可压缩性。 液体的压缩性可用体积

压缩系数κ表示。

VV

p∆

∆−=1

κ

式中 V——压力变化前，液体的体积；

Δp——压力变化值；

ΔV——在Δp作用下，液体体积的变化值。

液体体积压缩系数的倒数，称为液体的体积弹性模量，以K表示，

即

p

VV

K∆

∆−==

κ1

石油基液压油体积模量的数值是钢（K＝2.06×105

MPa）的1/（100 ~ 150），即它的可

压缩性是钢的100 ~ 150倍。液压油的体积弹性模量和温度、压力以及含在油液中的空气有

关。K≈（1.2～2）×103

MPa，实际（油混气）工程中取（0.7～1.4）×103

MPa

2

封闭在容器内的液体在外力作用下的情况极像一个弹簧（称为液压弹簧）：外力增大，

体积减小；外力减小，体积增大。 液体的可压缩性很小，在一般情况下当液压系统在稳态

下工作时可以不考虑可压缩的影响。但在高压下或受压体积较大以及对液压系统进行动态分

析时，就需要考虑液体可压缩性的影响。

流体所混入的气体量决定了流体的压缩性大小。这一特性会对液压驱动的准确性产生影

响。开环和闭环控制中流体的压缩性会影响系统的响应时间。如果大量的压力油快速释压，

喜用就会产生压力冲击。流体的压缩性定义为一个与流体有关的系数（压缩系数），该系数

会随着温度上升而增大，随着压力上升而降低。