第4章 液压缸的典型结构和组成.ppt

1 液压技术 4 2液压缸的典型结构和组成 讲授 张晓军 4 2液压缸的典型结构和组成 一 液压缸的典型结构举例 4 2液压缸的典型结构和组成 二 液压缸的组成液压缸的结构由 缸体组件 活塞组件 密封装置 缓冲装置和排气装置五个基本部分组成 4 2液压缸的典型结构和组成 缸体组件缸体组件 包括缸底 缸筒 缸头 连接件和缸盖等 缸体组件的连接形式 压力 缸体材料 工作条件不同 连接形式很多 4 2液压缸的典型结构和组成 常见的缸体组件的联接形式有 法兰联接 螺纹联接 半环联接 拉杆联接 钢丝联接 焊接等几种连接形式 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 法兰连接式 结构简单 容易加工 也容易装拆 但外形尺寸和重量都较大 常用于铸铁制的缸筒上 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 半环连接式 它的缸筒壁部因开了环形槽而削弱了强度 为此有时要加厚缸壁 它容易加工和装拆 重量较轻 常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 螺纹连接式 它的缸筒端部结构复杂 外径加工时要求保证内外径同心 装拆要使用专用工具 它的外形尺寸和重量都较小 常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 拉杆连接式 结构的通用性大 容易加工和装拆 但外形尺寸较大 且较重 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 拉杆连接式 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 焊接连接式 结构简单 尺寸小 但缸底处内径不易加工 且可能引起变形 4 2液压缸的典型结构和组成 缸筒和缸盖的常见结构形式 4 2液压缸的典型结构和组成 一般机床上用的液压缸 缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关 工作压力p 10MPa时 使用高强度铸铁 p 20MPa时 使用无缝钢管 p 20MPa时 使用铸钢或锻钢 4 2液压缸的典型结构和组成 活塞组件 2 活塞组件 活塞和活塞杆连接 活塞组件由活塞 活塞杆和联接件等组成 半环式连接 螺纹式连接 4 2液压缸的典型结构和组成 活塞组件 螺纹式连接结构简单 装卸方便 但在高压大负载下需要有螺帽防松装置 半环式连接结构较复杂 装卸不便 但工作较可靠 此外活塞和活塞杆也有制成整体式结构的 但它只适用于尺寸较小的场合 活塞一切工作般用耐磨铸铁制造 活塞杆则不论是空心的还是实心的 大多用钢料制造 4 2液压缸的典型结构和组成 3 液压缸的密封装置液压缸的密封装置主要用来防止液压油的泄漏 密封装置的优劣 将直接影响液压缸的工作性能和效率 4 2液压缸的典型结构和组成 对密封装置的基本要求是 1 密封性能好 且随着压力的增加 密封性能随之增加 2 摩擦阻力要小 3 足够的使用寿命和耐油性 4 使用的温度范围广 5 结构工艺性好 成本低廉 密封性 耐磨性 经济性 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸密封圈及其安装位置 4 2液压缸的典型结构和组成 密封装置用来防止系统油液的内外泄漏 以及外界灰尘和异物的侵入 保证系统建立必要压力 对密封装置的要求 1 在一定的工作压力和温度范围内具有良好的密封性能 2 与运动件之间摩擦系数要小 3 寿命长 不易老化 抗腐蚀能力强 4 制造容易 维护使用方便 价格低廉 4 2液压缸的典型结构和组成 常见的密封方法 常见的密封方法 1 间隙密封 密封原理 利用相对运动零件配合面之间的微小间隙来防止泄漏 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 2 活塞环密封密封原理 利用装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴在缸体内实现密封 特点应用 密封效果好 适应压力和温度范围宽 自动补偿磨损和温度变化的影响 在高速条件下工作 摩擦力小 工作可靠 寿命长 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 O形密封圈密封 3 密封圈密封 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 密封原理 利用密封圈的安装变形来密封特点应用 O型圈截面为圆形 结构简单 制造方便 密封性能好 摩擦力小 一般安装在外圆或内圆上截面为距形的沟槽内以实现密封 O形密封圈横断面为圆形 用耐油橡胶或聚氨脂制作 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 O形密封圈的密封机理 当O形密封圈装入矩形槽以后 圆形截面的上 下面 均产生压缩变形 靠橡胶的弹性对接触面产生预压紧力 实现初始密封 当密封腔通人压力油后 O形圈在液压力作用下被挤向沟槽的一侧 密封面上的接触应力上升为 从而提高了密封效果 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 若工作压力大于10MPa O形密封圈经常被压力油挤入配合间隙 从而损坏密封圈 为了避免此种情况发生 可在密封圈的一侧或两侧 视一面受力或二面受力 增加挡圈 挡圈通常用聚四氟乙烯或尼龙制成 厚度1 2 2 5mm 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 4 Y形密封圈密封原理 密封圈受油压作用使两唇张开并贴紧在轴或孔的表面实现密封 特点 Y形密封圈具有滑动摩擦阻力小 耐磨性好 寿命长等优点 低 高速均适用 适用于工作温度为30 100 工作压力小于32MPa的场合 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 3 密封圈密封Y形密封圈密封 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 5 V形密封圈结构 截面为V型 由支承环 密封环 压紧环叠合而成 开口面向高压侧 密封原理 当压紧环压紧密封环时 支承环使密封环产生变形而实现密封 特点 V形密封圈具有耐高压 密封可靠 寿命长等优点 但结构尺寸大 摩擦阻力较大 目前 在大直径运动副中 或往复运动速度较低的场合多采用 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 3 密封圈密封V形密封圈密封 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 组合密封装置是利用O形密封圈的良好弹性变形性能 通过预压缩力使格来圈 或斯特圈 紧贴在密封表面上其密封作用 它综合了橡胶与说塑料的各自优点 不仅密封可靠 摩擦力低而稳定 而且使用寿命比普通橡胶密封高上百倍 6 组合密封装置 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 4 2液压缸的典型结构和组成 液压缸的密封装置 组合密封装置 组合密封装置 组合密封垫圈 橡塑组合密封装置 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 4 缓冲装置 必要性 在质量较大 速度较高 v 12m min 由于惯性力较大 活塞运动到终端时会撞击缸盖 产生冲击和噪声 严重影响加工精度 甚至使液压缸损坏 常在大型 高速 或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路 缓冲原理 利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力 减小速度 避免撞击 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 缓冲的原理 是活塞在接近行程终端时 将回油阻力增大 从而降低活塞速度 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 带可调缓冲装置的液压缸 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 1 节流式缓冲装置 当活塞活塞移近缸盖时 凸台进入凹腔 由于凸台和凹腔间的间隙较小 有时用一 形密封圈挡油 所在回油腔中的油液只能经针状节流阀流出 从而在回油腔中形成缓冲压力 使淤塞受到制动作用 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 2 可变节流式缓冲装置 活塞与缸盖间的油液须经轴向三角槽流出 从而在回油腔中形成缓冲压力使活塞受到制动作用 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 在缓冲长度内 工作油液只能通过可调节流阀 这种缓冲方式适用于液压缸运动速度的范围为6 20m min 对于高速运动液压缸 应使用辅助缓冲装置或刹车装置 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 当液压缸活塞杆回缩时 单向阀开启 即可调节流阀旁通 此时液压缸活塞杆以最大速度回缩 4 2液压缸的典型结构和组成 缓冲装置 3 间隙缓冲装置 当活塞移进缸盖时 活塞上的凸台和凹腔之间的环状间隙 中挤压出去 使回油腔滑调腔中的压力升高而形成缓冲压力 从而使活塞减慢了移动速度 4 2液压缸的典型结构和组成 排气装置 5 排气装置 安装排气装置必要性 液压系统在安装或停止工作后常会渗入空气 4 2液压缸的典型结构和组成 排气装置 液压系统渗入空气的危害 液压缸运行前应将缸内的空气排净 否则运行时缸内气体被压缩 造成液压缸的抖动或爬行 并产生噪声 4 2液压缸的典型结构和组成 排气装置 排气阀排气 排气塞排气 进出油口排气 液压缸排气 4 2液压缸的典型结构和组成 排气装置 水平安装的液压缸进出油口最好向上 便于气体的排出 或在液压缸的最高部位设置排气装置 对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸 则必须安装排气装置 两种排气装置都在液压缸排气时打开 让活塞全行程往复移动数次 排气完毕后关闭 4 2液压缸的典型结构和组成 排气装置 排气装置工作过程示意图 4 2液压缸的典型结构和组成 排气装置 当液压缸活塞杆回缩时 自动放气阀关闭 当液压缸活塞杆伸出时 其开启 此时 空气通过排气孔排出 直至工作油液充满无杆腔 放气阀应安装于液压