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1、液压缸,液压缸,液压缸,第一章 液压缸概述第二章 液压缸结构及设计第三章 液压缸密封件的选用第四章 液压缸的设计禁忌,液压缸概述,第一章 液压缸概述1.1 液压缸的定义1.2 液压缸的类型与特点1.3 液压缸的基本计算1.4 典型液压缸结构,液压缸的定义,1.1液压缸的定义,液压缸是液压系统的执行元件，它将液压能转换为机械能，用来实现直线往复运动或小于360的摆动。,液压缸的类型与特点,1.2液压缸的类型与特点,按结构分类：柱塞式液压缸、活塞式液压缸、摆动液压缸、组合液压缸,按供油次数：单作用液压缸、双作用液压缸,按驱动负载：推力缸、拉力缸、摆动液压缸,液压缸的类型与特点,各类液压缸简图,液压
2、缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,1)柱塞式液压缸(柱塞缸),柱塞式液压缸由缸体、柱塞、导套、密封圈、压盖等零件组成。,单作用式（只有一个油口），单向驱动，柱塞的回程靠外力（重力，弹簧力）实现。柱塞较粗，受力较好，柱塞不与缸筒内壁接触，加工工艺性好。千斤顶液压缸，叉车举升液压缸，起重机变幅和伸缩液压缸。,液压缸的类型与特点,2)活塞式液压缸,活塞式液压缸由缸筒、活塞和活塞杆、端盖等主要部件组成。活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又有缸筒固定、活塞移动与活塞杆固定、缸筒移动两种运动方式。,液压缸的类型与特点,(1)单活塞杆液压缸：,无杆腔进油、有杆腔回油牵引力大，速度低
3、工作行程有杆腔进油、无杆腔回油牵引力小，速度高返回行程活塞杆输出和缩回速度不相等。有杆腔和无杆腔同时进油差动油缸活塞杆伸出牵引力小，速度高快进单活塞杆双作用缸具有快伸、慢伸和快缩三种工作状态。,动画,液压缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,（2）双活塞杆液压缸,双杆活塞式液压缸及其安装形式,两工作腔有效液压作用面积相等，伸出和缩回时的牵引力和速度都相同。用作磨床工作台和龙门刨床工作台驱动液压缸。,动画,液压缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,3）摆动式液压缸,摆动式液压缸又称为摆动液压电动机或回转液压缸，它把油液的压力能转变为摆动运动的机械能。常用的摆动式液压缸有单叶片和双叶片两种。,1隔板
4、2缸体 3转动轴 4叶片,(a)单叶片式(b)双叶片式,单叶片式摆动缸：最大摆角300，转速高，扭矩小；双叶片式摆动缸：最大摆角150，转速低，扭矩大；,动画,液压缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,4）其他缸,a)增力缸,增力缸结构图,图示为由两个单杆活塞缸串联在一起的增力缸，当压力油通入两缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液同时排出，这种油缸的推力等于两缸推力的总和。由于增加了活塞的有效面积，因而使活塞杆上的推力或拉力得到增加。设进油压力为p，活塞直径为D，活塞杆直径为d，不考虑摩擦损失，增力缸的牵引力为,液压缸的类型与特点,b)增压缸,增压缸结构图,图示为由活塞
5、缸和柱塞缸组合而成的增压缸，用以使液压系统中的局部区域获得高压。在这里活塞缸中活塞的有效工作面积大于柱塞的有效工作面积，所以向活塞缸无杆腔送入低压油时，可以在柱塞缸那里得到高压油，它们之间的关系为：,其中：D、d活塞、柱塞的直径；,K增压比K=D2/d2,液压缸的类型与特点,液压缸的类型与特点,c)伸缩式液压缸,伸缩式液压缸是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。伸缩式液压缸具有多级套筒形活塞杆，故又称为多级液压缸。,1活塞 2活塞 3缸体,伸缩式液压缸示意图,液压缸的类型与特点,液压缸的基本计算,1.3液压缸的基本计算,液压缸的基本计算是指供液压力p与
6、负载FL、输入流量Q与运动速度u的计算。,液压缸稳态下的p与FL、Q与u的计算所依据的两个基本方程是：活塞杆或柱塞上稳态力平衡方程和流量连续方程。,液压缸的基本计算,1）柱塞式液压缸,式中，F 推力；p供液压力；机械效率 Q供液流量；u柱塞速度；容积效率,液压缸的基本计算,2）单活塞杆式液压缸,若回油腔直接接油箱，p20，则：,(1)当无杆腔进油、有杆腔回油时,式中 F1推力 A1大腔面积 p1供液压力 u1速度 A2小腔面积 p2 回油压力,液压缸的基本计算,(2)当有杆腔进油、无杆腔回油时,若回油腔直接接油箱，p20，则：,式中 F2推力 A1大腔面积 p1供液压力 u2速度 A2小腔面积
7、 p2 回油压力,液压缸的基本计算,与 之比称为液压缸的速度比，即：,(3)液压缸左右两腔同时进入压力油，即差动连接,在差动连接时，液压缸左右两腔同时进入压力油，但因为两腔的有效作用面积不等，故活塞向右运动。,液压缸的类型与特点,在差动连接时，差动缸活塞推力F3和运动速度 u3:,整理得：,由上述可知，差动连接比非差动连接时的推力小而运动速度快，所以，这种连接形式是以减小推力为代价而获得快速运动的。,液压缸的基本计算,3）双活塞杆式液压缸,式中 F推力；p1供液压力；p2回液压力；u速度；D活塞直径；d活塞杆直径；Q供液流量。,由于活塞两侧面积相等，故当供液压力相同时，驱动的负载相；当供液流量
8、不变时，活塞伸出速度与退回速度相同。,典型液压缸结构,1.4典型液压缸结构,a、柱塞缸,典型液压缸结构,由柱塞，缸筒，导向套，缸底，压盖，密封圈等组成。柱塞为无缝钢管，表面镀烙，耐磨防绣；柱塞由导向套导向，缸筒内壁无须加工；缸筒上部有排气装置，排除混入油中的空气，防止振动噪声和爬行；缸底支撑在球面轴承上，保证中心受压；球面支承周围设有弹簧，减振缓冲；密封装置：柱塞缸筒V形密封圈（动密封）；缸底缸筒o形密封圈（固定密封）。防尘装置：压盖内有防尘圈，清除柱塞外露表面的污泥。,典型液压缸结构,b、单活塞杆液压缸 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，
9、故称为双作用缸。,典型液压缸结构,活塞缸（双作用单活塞杆液压缸）由缸底、缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、导向套、支承耳环等 组成；连接方式：缸筒缸底：焊接，法兰连接 缸筒缸盖：螺纹连接，法兰连接，卡键连接 活塞活塞杆：螺纹连接，卡键连接 耳环活塞杆：螺纹连接，焊接 活塞上装有支承环（尼龙材料），防止缸筒内壁拉伤；缸盖后面设有导向套，保证活塞杆沿轴心运动，不偏心；密封装置：缸筒缸盖：o形密封圈（固定密封）活塞活塞杆：o形密封圈（固定密封）活塞杆缸盖：Y或V形密封圈（动密封）活塞缸筒:一对背靠背Y形密封圈（动密封）防尘装置 排气装置 缓冲装置,典型液压缸结构,c、双活塞杆式液压缸,双活塞杆液压缸的两端都
10、有活塞伸出，组成与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。,1活塞杆 2堵头 3托架 4、17V形密封圈 5、14排气孔 6、19导向套 7O形密封圈 8活塞 9、22锥销 10缸体 11、20压板 12、21钢丝环 13、23纸垫 15活塞杆 16、25压盖1 8、24缸盖,缸筒与端盖的连接形式,1.5缸筒与端盖的连接形式,（a）法兰式结构简单，加工方便，连接可靠，是一种常用的连接方式。但是这种连接方式使得油缸体积大，重量高,（b）半环式工艺性好，连接可靠，但对缸体有削弱作用，常用于无缝钢管缸筒和端盖的连接。,（c）外螺纹式体积小，重量轻，结构紧凑，但缸
11、筒端部较复杂，装卸需专用工具，常用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。,缸筒与端盖的连接形式,（f）拉杆式结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖体积较大，用于长度不大的中、低压液压缸。,（e）焊接式工作可靠，强度高，制造简单，但易产生焊接变形。,（d）内螺纹式体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部较复杂，常用于要求外形尺寸小，重量轻的场合。,活塞与活塞杆的连接形式,1.6活塞与活塞杆的连接形式,活塞的材料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞应有一定的导向长度，一般取活塞长度为缸筒内径的（0.61.0）倍。活塞杆是由钢材做成实心杆或空心杆，表面经淬火再镀铬处理并抛光。短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体
12、。活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。,活塞与活塞杆的连接形式,1.7缓冲装置,缓冲装置,执行元件端部的冲击现象：活塞运动到端部时，将与缸底或缸盖发生机械碰撞，由于速度的剧变，而产生刚性冲击，负载越大，速度越高，冲击越大。,设置缓冲装置的目的：使活塞接近终端时，增达回油阻力，减缓运动件的运动速度，避免冲击。,缓冲装置,作用：防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起噪音，影响工件精度或使液压缸损坏。前后端盖上设缓冲装置,缓冲原理：在活塞接近行程终端时，增大回油阻力（使回油压力提高），降低活塞的运动速度。,常用的缓冲装置：柱塞
13、缓冲、行程节流缓冲。,缓冲装置,a）环隙式节流缓冲,结构特征：缓冲圆柱柱塞和柱塞孔之间形成的环形缝隙实现节流缓冲。属固定节流缓冲。缓冲原理：活塞运动到油缸端部时，柱塞进入柱塞孔中，油液只能从两者形成的间隙中通过，增加了回油阻力，回油压力升高，活塞运动速度降低。特点：结构简单，制造成本低，但其液压冲击较大。应用场合：小行程低负载液压缸,缓冲装置,b）锥形圆柱缓冲,结构特征：锥形缓冲圆柱。当柱塞进入柱塞孔时，在柱塞和柱塞孔之间形成环形缝隙，实现节流缓冲，属可变节流缓冲的一种。特点：结构简单，制造成本低，缓冲效果较好。应用场合：缓冲行程小，低负载液压缸,缓冲装置,c）轴向三角沟槽节流缓冲,结构特征：
14、带轴向三角槽的圆柱。当柱塞进入柱塞孔口，堵塞柱塞孔，靠三角沟槽的节流作用实现缓冲。属可变节流缓冲的一种。特点：结构简单，制造成本低，缓冲效果较好。应用场合：缓冲行程小，低负载液压缸,缓冲装置,d）可调恒节流缓冲,结构特征：通过柱塞和节流装置配合实现缓冲。属可调节流缓冲的一种。特点：可根据速度、负载和工作要求调解，达到最佳缓冲效果。应用场合：小行程低负载液压缸,排气装置,1.7排气装置,液压传动系统在安装过程中或停止一段时间后，往往会有空气混入系统，由于气体具有较大的可压缩性，会产生振动、爬行或前冲、气蚀等现象，严重时会使系统不能正常工作。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。对要求不高的液压缸可不设排气装置，只将油口布置在缸筒两端的高处即可。,对于水平放置的液压缸，其位置设在缸体两腔的上部，对垂直安装的液压缸应设在缸盖的上方，均应与压力腔相同，正是工作前电动液压泵或用手摇泵向液压系统少量充液并打开排气装置，排尽空气，有油液冒出时，将排气装置闭死，以保证液压缸正常工作。,排气装置,当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常。,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。,排气塞,
