1、1作动筒(ACTUATOR)【摘要】作 动 筒 是 将 输 入 的 液 压 能 转 变 为 机 械 能 的 能 量 转 换 装 置 ， 做 直 线 往 复 运动 （ 或 摆 动 运 动 ） 的 液 压 执 行 元 件 。 在 起 落 架 收 放 中 ， 用 它 来 实 现 往 复 运动 时 ， 可 免 去 减 速 装 置 ， 并 且 没 有 传 动 间 隙 ， 运 动 平 稳 液 压 缸 输 出 力 和 活 塞有 效 面 积 及 其 两 边 的 压 差 成 正 比 ； 液 压 缸 基 本 上 由 缸 筒 和 缸 盖 、 活 塞 和 活 塞杆 、 密 封 装 置 、 缓 冲 装 置 与 排 气
2、装 置 组 成 。关键词：作 动 筒 能 量 转 换 装 置 起 落 架AbstractThe actuator is to enter the hydraulic energy into mechanical energy conversion devices, to do straight reciprocating motion (or oscillating motion) of the hydraulic actuators. The retractable landing gear, use it to realize the reciprocating motion, can b
3、e removed from the speed reducer, and no transmission clearance, smooth movement of hydraulic cylinder output force and effective piston area and on both sides of the differential pressure is proportional to the hydraulic cylinder; basically by the cylinder and the cylinder head, piston and piston r
4、od, a sealing device, buffer device the exhaust device.Keywords: actuator, energy conversion device, landing gear2目录引言 .3一、作动筒的种类和特点 .4(一)作动筒的特点 .4(二)液压作动筒(液压缸)的种类 41.活塞式 42.柱塞式 53.伸缩式 64.摆动式 6二、作动筒发展现状 .7三、单（双）作用单活塞杆作动筒 .8（一）单作用式作动简 .8（二）双作用式作动筒 .81.结构特点 82.工作原理 93.应用场 9四、飞机主起落架作动筒 .91.缓冲装置 92.排气装置
5、 103.密封装置 104.活塞组件 10五、作动筒常见故障排除方法 .11（一）作动筒常遇故障及原因分析 .111.活动杆运动迟缓 112.开锁、上锁不灵活 113.上锁不牢靠 11（二）故障排除方法 .111.外筒和活塞 112.钢珠锁的修理 12（三）作动筒其它常见故障排除方法 .12结 束 语 .14谢 辞 .15参考资料： .163引言作动筒是控制飞机上各类型控制面或者其他部件运动的驱动装置，它是将输入的液压能转变为机械能的能量转换装置，做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。飞机可通过它的作用控制气动面或者是其他机构的动作，操作飞机的飞行动作。在起落架收放中，用它来实现往复运动
6、时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比。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。4作动筒(ACTUATOR)一、作动筒的种类和特点作动筒是将输入的液压能转变为机械能的能量转换装置，做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。在起落架收放中，用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没
7、有传动间隙，运动平稳液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。图 1 为某飞机的作动筒示意图。图 1 某飞机作动筒连接示意图(一)作动筒的特点（1）作动筒可以很方便地获得直线往复运动，或具有某种规律地往复摆动 。（2）可以很方便地获得很大的推力，克服外部负载。（3）结构简单，工作可靠。与其他元件配合可以方便地获得各种速度。（4）由于橡胶密封元件的出现，改善了作动筒的加工工艺，使其易制造，提高了劳动生产效率。(二)液压作动筒(液压缸)的种类1.活塞式（1）双杆
8、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: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；图(b)所示为活塞杆固定形式: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5图 2 双杆活塞缸（2）单杆液压缸单杆液压缸如图 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。图 3 单杆活塞缸2.柱塞式（1）柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要
9、靠其它外力或柱塞的自重； （2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程液压缸； （3）工作时柱塞总受压,因而它必须有足够的刚度； （4）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。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，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。6图 4 柱塞式液压缸3.伸缩式伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸
10、可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。 4.摆动式摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。图 5(a)中为单叶片式摆动缸；图 5(b)为双叶片式摆动缸。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。 7图 5 摆动缸二、作动筒发展现状液压缸结构简单，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，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
11、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。据有关资料统计，液压缸的产值约占液压元件总产值的 20，占有很大的比重。其中在工程机械、矿山机械上的用量最大，其次是金属切削机床、锻压机床、注塑机。此外，在船舶、飞机、农业机械、冶金设备及其他自动化设备装置中也大量应用。专业化生产是当前液压缸生产的特点之一，专业化生产不仅能提高生产效率、还能提高质量、缩短生产周期、降低成本，更主要的是保证性能指标的稳定。特别是用电子计算机工艺准备和管理，能有效地组织专业化生产。同时我国的液压缸生产
12、，也正在向着专业化方向发展。液压缸是液压机器最早采用的液压元件之一。表面看来，基本结构似乎没有什么变化，实际上，液压缸已有很大的发展。这不仅表现在液压缸工作性能的提高、工作范围的扩大、品种规格的增多和结构的改进，而且还表现在对液压缸的研究正在逐步深化，设计、计算的理论正在逐步完善。高压化是液压缸发展的主要趋势之一。通过改进结构和工艺措施，液压缸的工作性能已有很大提高。目前超高性能液压缸在极低的速度下能稳定地工作。工作温度的范围扩大到60 +200。同时为了改善液压缸的工作特性，避免行程终端的换向冲击，对缓冲装置的研究正逐步深入。从国内外的技术资料和专利中可以看出，各种新颖结构的液压缸不断出现，
13、其最主要的特点是复合化。除此以外，还出现了不少特殊结构的液压缸。如钢索液压缸；缸筒能卷曲的液压缸等。能源危机的8出现，迫使液压缸如何提高效率、节省能源的研究成为重要课题。三、单（双）作用单活塞杆作动筒 （一）单作用式作动简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
14、作用式作动筒常用作刹车作动筒，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车。脚踏板松开时，弹簧将活塞返回解除刹车。图 6 单作用式作动筒 （二）双作用式作动筒1.结构特点双向单杆式作动筒(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同，活塞伸出速度小于其缩入速度。9图 7 双作用单杆作动筒2.工作原理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
15、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。3.应用场双向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
16、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。四、飞机主起落架作动筒1.缓冲装置当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高时，一般应在液压缸中设缓冲装置，必要时还需在液压传动系统中设缓冲回路，以免在行程终端发生过大的机械碰撞，致使液压缸损坏。缓冲的原理是使活塞相对缸筒接近行程终端时，在排油腔内产生足够的缓冲压力，即增大回油阻力，从而降低缸的运动速度，避免活塞与缸盖高速直接相撞。具体可分为圆柱形环隙式缓冲装置、圆锥形环隙式缓冲装置、可调节流孔式缓冲装置三大类。102.排气装置液压传动系统中往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作，因此在设计
17、液压缸时，必须考虑空气的排除。 对于要求不高的液压缸，往往不设计专门的排气装置，而是将油口布置在缸筒两端的最高处，这样也能使空气随油液排回油箱，再从油箱逸出。对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。3.密封装置密封装置具体分为间隙密封、活塞环密封、密封圈密封间隙密封是一种常用的密封方法。它依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏。间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄漏，故只适用于低压、小直径的快速液压缸中。 活塞环密封是依靠装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴缸筒内壁实现密封。它的密
18、封效果较间隙密封好，适应的压力和温度范围很宽，能自动补偿磨损和温度变化的影响，能在高速中工作，摩擦力小，工作可靠，寿命长，但在活塞环的接口处不能完全密封。活塞环的加工复杂，缸筒内表面加工精度要求高，一般用于高压、高速和高温的场合。 密封圈密封有 O 形密封圈，其结构简单紧凑，摩擦力较其他密封圈小，安装方便，价格便宜；V 形圈密封性能良好，耐高压，寿命长，通过调节压紧力，可获得最佳的密封效果；Y 形密封圈是一种密封性、稳定性和耐压性较好、摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，故应用也很普遍，主要用于往复运动的密封。4.活塞组件（1）活塞组件的配合要求整体式和焊接式连接结构简单，轴向尺寸紧凑，但损坏后需整
19、体更换。锥销式连接加工容易，装配简单，但承载能力小，且需有必要的防止脱落措施。螺纹式连接结构简单，装拆方便，但一般需备有螺母防松装置。半环式连接强度高，但结构复杂，装拆不便。高压和振动较大时多用半环式连接。对活塞与活塞杆比值 D/d 较小、行程较短或尺寸不大的液压缸，其活塞与活塞杆可采用整体式或焊接式连接。 （2）活塞和活塞杆的材料活塞受油压的作用在缸筒内做往复运动，因此，活塞必须具有一定的强度，对于没有密封装置而仅靠间隙来保证密封性能的活塞，还应该有良好的耐磨性。活塞一般用钢或铸铁制造。活塞的结构通常分为整体式和组合式两类。活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它必须有足够的强度和刚度。活塞
20、杆无论是实心的还是空心的，通常都用钢料制造。活塞在导向套内往复运11动，其外圆表面应当耐磨并具有防锈能力，故活塞杆外圆表面有时需镀铬。 五、作动筒常见故障排除方法（一）作动筒常遇故障及原因分析1.活动杆运动迟缓活动杆运动迟缓的原因，一是作动筒的密封装置损坏漏油，使进入作动筒推动活塞运动的油液量减小。如活塞上的胶圈损坏，工作腔的高压油液会泄漏到非工作腔去，使工作压力减小，反压力增大，活塞杆运动迟缓。二是外筒内壁、锥形活塞和活塞锈蚀，或活动迟缓。如果外筒内壁局部划伤或作动筒局部摩擦力增大，则会使活塞杆运动速度不均匀或有间断现象；如果装配不当，也会引起活塞杆运动迟缓。2.开锁、上锁不灵活钢珠锁开锁、
21、上锁不灵活，主要是由于作动筒密封不良或活塞摩擦力过大，还可能由于钢珠在钢珠孔运动不灵活，或锥形活塞等零件运动不灵活，甚至不能上锁。3.上锁不牢靠钢珠锁上锁不牢靠，一般的原因是：钢珠孔和锁槽磨损、撞伤，使钢珠锁的活动间隙过大。因为间隙过大，活塞杆受外力作用时，钢珠锁承受很大的撞击载荷，容易自动脱锁，甚至将锁顶坏。此外，钢珠锁上弹簧疲乏或固定弹簧的螺帽松动，使弹簧张力减小，也会造成上锁不牢靠。（二）故障排除方法作动筒工作不良，主要是由于密封装置及外筒、活塞（或锥形活塞）的损坏。而带钢珠锁的作动筒工作不良，主要是由于钢珠、钢珠孔、锁槽（或锁圈）等受到损伤。因此，作动筒分解后应着重检查这些零件。1.外
22、筒和活塞外筒内壁如有轻微的磨损、划伤、锈蚀时，可用细砂纸打磨抛光处理；如损伤严重则可用珩磨的方法修复。但珩磨后应保持外筒内径和最小壁厚符合规定，以保证外筒有足够的强度，其表面粗糙度值应达到 Ra0.2m。活塞或锥形活塞表面有轻微损伤，允许用细砂纸打磨或抛光排除；如损伤严重，则可用磨削加工排除。活塞杆表面铬层划伤或局部脱落，允许用磨削加12工排除，但磨削后杆的最小直径应符合规定，然后镀铬，恢复尺寸。在对各零件进行修理时，须特别注意各零件之间的配合精度，这样才能保证作动筒装配后的性能达到要求。例如，主起落架作动筒的外筒经珩磨后，内径增大，影响到外筒锥形活塞的配合间隙。因此，必须相应加大活塞和锥形活
23、塞的尺寸，保持它们与外筒的配合间隙在规定的范围内，以保证胶圈的密封性和使用寿命。活塞与活塞杆的不同心度不大于 0.03mm，以保障活塞杆运动灵活。2.钢珠锁的修理为了保证开锁、上锁灵活，锁圈和锥形圈不允许有锈蚀、压伤。如有损伤，应予更换。外筒内的锁槽如有超过 0.1mm 的压痕，允许在保证钢珠锁间隙正常的情况下，车修有压伤的侧面，但不得加深锁槽。在检修中，如发现钢珠锁间隙过大，可在规定钢珠直径公差范围内，选配较大的钢珠。装配钢珠时，应注意除去钢珠孔边缘及锁槽的毛刺，以保证钢珠运动灵活，而且同一活塞上各个钢珠的直径差值不得超过 0.005mm，这样才能使所有钢珠受力较均匀。（三）作动筒其它常见故
24、障排除方法故障现象 产生原因 排除方法爬行外界空气进入内2、密封压得太紧3、活塞与活塞杆同轴，油塞杆不直4、筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀5、安装位置有偏差6、双活塞杆两端螺母拧得太紧设排气装置或开动系统强气调整密封，但不得泄露校正或更换，使同轴度小于 0.04mm适当修理，严重者重新磨缸内孔，按要求重配活塞校正调整冲击用间隙密封的活塞，与缸体间隙过大，节流阀失去作用 端头缓冲的单向阀失灵，不起作用换向阀的节流阻尼未调好作动筒走完全行程停止时的冲击，是作动筒的缓冲不好阀的选择不合适回路不良更换活塞，使间隙达到规定要求，检查节流阀修正、研配单向阀与阀座或更换调整阀的节流阻尼检查使用条件，采用冲击
25、小的阀调整作动筒的缓冲装置研究防止冲击回路问题；采用换向阀和调速阀来防止换向时的冲击；137、活塞杆有伤痕对采用变量原来防止冲击的方法进行调查7、检查防尘圈的情况，调查污物混入的可能情况外泄漏活塞杆表面损伤或密封圈损坏，造成杆处密封不严管接头密封不严筒顶处密封不良完整螺钉不良放气孔处的密封不好检查并修复活塞杆和密封圈检修密封圈及接触面检查并修整检查完装螺钉的松动情况取下检查后，密封好内部泄露活塞杆有挠曲现象偏载引起的密封件磨损由于污染引起密封件筒体的伤痕，咬坏对速度快的情况下，使用不适当的密封件安装时，密封件未装好安装螺钉松动检查活塞杆受横向力的状况和咬死等情况检查密封件、活塞杆、活塞的变形，
26、磨损及断裂等检查伤痕状态相对于使用条件，采用合适的密封件装好密封件检查并拧紧推力不足，速度不够或逐渐下降由于筒与活塞配合间隙过大，或 O 行密封圈损坏，使高低压侧互通工作段不均匀，造成局部几何形状有误差，使高低压腔密封不严，产生泄漏筒端活塞杆密封压得太紧或活塞杆弯曲，使摩擦力或阻力增加油温太高，粘度降低，泄漏增加，使筒速减慢液压泵流量不足更换活塞或密封圈，调整到合适的间隙镗磨修复筒孔径，重配活塞放松密封，校直活塞杆检查温升原因，采取散热措施，如间隙过大，可单配活塞或增装密封环检查泵或调节控制阀14其它安装环具轴等处的轴承部分的伤痕、咬死、裂纹活塞杆头部的螺纹不好管路安装偏斜引起筒变形外部的异常
27、负载引起活塞杆弯曲由于高压引起作动筒变形对强度是否满足要求、是否有污物引起等进行检查检查负载条件和安装条件小型作动筒发生这种情况较多；对管路安装进行检查设计失误或活塞杆强度不足5、特别高的压力易引起作动筒的歪斜（强度不足或使用失误）结 束 语经过 2 个星期的努力，通过不断地查找和翻阅资料，我逐渐的将这篇论文起草、改善，直至完成。在最初的资料查找中就遇到了问题，经过与同学的交流，我学会了用多种方法进行资料查找，终于将其完成。我深深感到，论文的编写过程是一个再学习过程，不仅要对参考资料进行深入的学习和理解，还要克服在文档编辑时遇到的各种困难。在老师和同学的帮助下，我终于克服了许多困难，完成了该篇
28、论文。在由论文的书写到完成的整个过程中我学到了很多东西，从开始的资料的查找，到对 word 功能的熟悉和基本掌握，都是对我知识的进一步扩充。我在这次论文的完成过程中了解到人要不断地去学习，吸收新的东西，这样我们才会更充实。学无止境，我相信今天的一切对我以后走向社会将有很大的帮助。15谢 辞在八个星期的学习中，我得到了钟若瑛老师的耐心教学和指导。在她的悉心帮助和严格的教学要求下，我才能够初步地掌握和了解航空燃油与液压专业知识。如：泵的拆解中，我客观的了解到各种泵的用途及工作原理。对于钟老师的责任心，我对此感到很开心，因为在她教学的几次课中，我可以说我学到很多。和很多教师那种上第一堂课就不知所云或者说他根本就不想教相比，我们在钟老师的课上不再是玩手机、睡觉等无聊的虚度光阴而是切切实实的懂得了上课的乐趣。在这里，真心的感谢钟老师！谢谢您！辛苦了！16参考资料：1. 钟若瑛编.航空燃油与液压系统,2008.12,南昌航空大学2.王永熙编.飞行控制系统和液压系统设计,2003 年,航空工业出版社3陈蒿禄编.飞机设计手册,2006 年,航空工业出版社4. J.M.Kay 编.Introduction to Fluid Mechanics and HeatTransfer,1961
