第4章-液压缸.ppt

第4章液压缸 4 1液压缸的类型及特点4 2液压缸的结构4 3液压缸的设计计算 第4章液压缸 目的任务重点难点提问作业 目的任务 了解液压缸结构形式掌握液压缸参数计算和特点 重点难点 单杆活塞液压缸密封 缓冲 排气 提问作业 齿轮泵 叶片泵 柱塞泵各用于何种压力 为什么 第4章液压缸 功用 将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载作功 实现直线往复运动或旋转运动 一液压缸的类型及特点 1活塞式液压缸2柱塞式液压 3摆动液压马达 摆动液压缸 4其它形式的常用缸 一液压缸的类型及特点 活塞式按结构形式 柱塞式组合式 分类 单作用式 液体或气体只控制按作用方式 缸一腔单向运动双作用式 液体或气体控制缸两腔实现双向运动 1活塞式液压缸 在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸 分类 双杆按伸出活塞杆不同 单杆无杆缸体固定按固定方式不同 活塞杆固定 动画演示 动画演示 双杆活塞液压缸 特点推力 速度计算工作过程 特点 1 两腔面积相等 2 压力相同时 推力相等 流量相同时 速度相等 即具有等推力等速度特性 推力 速度计算 v q A 4q D2 d2 F p1 p2 A D2 d2 p1 p2 4 工作过程 实心双杆活塞式液压缸 缸体固定式空心双杆活塞式液压缸 杆固定式 实心双杆活塞式液压缸 缸体固定式 进油腔回油腔运动方向占地范围应用场合左右活塞右移三倍于L中小型设备 右左活塞左移占地面积大进油腔位置与活塞运动方向相反 空心双杆活塞式液压缸 杆固定式 进油腔回油腔运动方向占地范围应用场合左右缸体左移 两倍于L 占地面积右左缸体右移小 大中型设备进油腔位置与活塞运动方向相同 单活塞杆液压缸 简单连接式速度 推力计算差动连接式液压缸 简单连接式 特点 1 两腔面积不等 A1 A22 压力相同时 推力不等流量相同时 速度不等即不具有等推力等速度特性 速度 推力计算 无杆腔进油时有杆腔进油时结论运动行程 无杆腔进油时 v1 q A1 4q D2F1 p1A1 p2A2 D2p1 D2 d2 p2 4 有杆腔进油时 v2 q A2 4q D2 d2 F2 p1A2 p2A1 D2 d2 p1 D2p2 4 单活塞杆液压缸简单连接比较 A1 A2 v1F2故活塞杆伸出时 推力较大 速度较小活塞杆缩回时 推力较小 速度较大因而 活塞杆伸出时 适用于重载慢速活塞杆缩回时 适用于轻载快速往复速比 v v2 v1 D2 D2 d2d D v 1 v 单活塞杆液压缸简单连接结论 活塞杆直径越小 两个方向速度差值越小 固定方式和工作过程皆与双杆活塞液压缸相同 运动行程皆为两倍的活塞或缸体的有效行程 差动连接式液压缸 差动连接速度 推力计算特点应用 差动连接 单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时 利用两端面积差进行工作的连接形式 差动连接速度 推力计算 v3A1 q v3A2 v3 q A1 A2 4q d2故要使v2 v3 D 2dF3 p1 A1 A2 d2p1 4 差动连接特点 在不增加流量的前提下 实现快速运动 单杆活塞液压缸应用 单杆活塞液压缸不同连接 可实现如下工作循环 差动连接 无杆腔进油 有杆腔进油 快进 工进 快退v3 F3v1 F1v2 F2 动画演示 2柱塞式液压缸 定义结构工作原理速度 推力计算特点 定义 在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸 柱塞式液压缸结构 缸体 柱塞 导向套 钢丝卡圈等 柱塞式液压缸工作原理 自重只能单向运动 回程需靠外力 弹簧力需双向运动时 常成对使用 动画演示 柱塞式液压缸速度 推力计算 v q A 4q d2F pA d2p 4 柱塞式液压缸特点 柱塞工作时总是受压 一般较粗 水平放置易下垂 产生单边磨损故常垂直放置 有时可做成空心又 缸体内壁与柱塞不接触 可不加工或只粗加工 工艺性好龙门刨床故常用于长行程机床 如 导轨磨床大型拉床 3摆动液压马达 摆动液压缸 分类组成工作原理参数计算双叶片摆动式液压马达特点 摆动液压缸分类 单叶片式 双叶片 摆动液压缸组成 缸体 定子块 叶片 传动轴等 摆动液压缸工作原理 当缸的一个油口进压力油 另一油口回油时 叶片在压力油作用下往一个方向摆动 带动轴偏转一定角度小于3600 当进回油口互换时 马达反转 摆动液压缸特点 结构紧凑 输出转矩大 但密封困难 一般只用于中低压系统 4其它形式的常用缸 增压缸 增压器 多级缸 伸缩缸 齿条活塞缸 无杆液压缸 增压缸 增压器 作用结构增压原理 增压缸作用 得到高于泵压的输出压力 增压缸结构 单作用 双作用 增压缸增压原理 A1p1 A2p2p1 D2 4 p2 d2 4p2 A1 A2p1 p1D2 d2 Kp1K 增压比 增压缸特点 在不pp的前提下 靠A来p单作用断续增压 双作用连续增压 多级缸 伸缩缸 结构工作原理特点应用 多级缸结构 由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成 有单作用和双作用之分 动画演示 多级缸工作原理 活塞或柱塞伸出时 从大到小 速度逐渐增大 推力逐渐减小 活塞或柱塞缩回时 从小到大 多级缸特点应用 工作时可伸很长 不工作时缩短 占地面积小 且推力随行程增加而减小故起重机伸缩臂 自动倾卸卡车 火箭发射台等皆用 动画演示 齿条活塞缸 无杆液压缸 结构工作原理应用 无杆液压缸结构 缸体 活塞 齿条 齿轮 端盖等 无杆液压缸工作原理 左腔进油 右腔回油时 齿条右移 齿轮带动工作台逆转 右腔进油 左腔回油时 齿条左移 齿轮带动工作台顺转 无杆液压缸应用 常用于需要回转运动的场合 如 自动线 磨床 4 2液压缸结构设计 一液压缸的典型结构举例 典型结构设计依据1液压缸的典型结构举例2缸体与端盖的结构设计 典型结构 缸体组件 活塞组件 密封件 连接件 缓冲装置 排气装置等 设计依据 缸工作压力 运动速度 工作条件 加工工艺及拆装检修等 二缸体与端盖的结构设计 缸体与端盖的连接活塞和活塞杆结构活塞杆头部的连接液压缸的缓冲装置液压缸的排气装置 缸体与端盖的连接 法兰连接半环连接螺纹连接拉杆连接焊接连接 缸体与端盖的连接 工作压力 缸体材料 工作条件不同 连接形式很多低压 铸铁缸体 外形尺寸大 缸体与端盖的连接形式 法兰连接 高压 需焊接法兰盘 较杂 内半环 结构简单 紧凑 装卸半环连接重量轻 外径小 但端部复杂 外螺纹装卸不便 需专用工具焊接连接 拉杆连接 通用性好 缸体加工方便 装拆方便 但端盖体积大 重量也大 拉杆受力后会拉伸变形 影响端部密封效果 只适于低压 活塞和活塞杆的连接 工作压力 安装方式 工作条件的不同 活塞组件有多种结构形式 整体式 常用于小直径液压缸 结构简单 轴向尺寸紧凑 但损坏后需整体更换 活塞和活塞杆的连接 焊接式 同上锥销式 常用于双杆缸 加工容易 装配简单 但承载能力小 且需防止脱落螺纹式 常用于单杆缸 结构简单 装拆方便 但需防止螺母松动 半环式 常用于高压大负载或振动比较大的场合 强度高 但结构复杂 装拆方便 活塞杆头部结构 活塞杆 是连接活塞和工作部件的传力零件 必须具有足够的强度和刚度 一般用钢料制成 且需镀铬 液压缸的缓冲装置 必要性缓冲原理缓冲装置类型 缓冲的必要性 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 缓冲装置类型 1 圆柱形环隙式缓冲装置 2 圆锥形环隙式缓冲装置 3 可变节流槽式缓冲装置 4 可调节流孔式缓冲装置 液压缸的排气装置 必要性排气方法 排气的必要性 系统在安装或停止工作后常会渗入空气 使液压缸产生爬行 振动和前冲 换向精度降低等 故必须设置排气装置 排气方法 1排气孔油口设置在液压缸最高处2排气塞象螺钉 如暖气包上的放气阀 3排气阀使液压缸两腔经该阀与油箱相通启动时 拧开排气阀使液压缸空载往复运动几次即可 4 4液压缸常见故障及其排除方法 见表4 5 4 3液压缸的设计与计算 液压缸工作压力的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定缸筒壁厚 的确定液压缸其它部位尺寸的确定 4 3液压缸的设计与计算 液压缸的主要尺寸包括 液压缸内径D活塞杆直径d液压缸缸体长度L 液压缸工作压力的确定 见表4 1 4 2 液压缸内径和活塞杆直径的确定 一 液压缸内径D 二 活塞杆直径d 液压缸内径D 1根据最大总负载和选取的工作压力来确定2根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定 根据最大总负载和选取的工作压力来确定 以单杆缸为例 无杆腔进油时D 4F1 p1 p2 d2p2 p1 p2有杆腔进油时D 4F2 p1 p2 d2p1 p1 p2若初步选取回油压力p2 0 则上面两式简化为 无杆腔进油时D 4F1 p1有杆腔进油时D 4F2 p1 d2 根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定 无杆腔进油时 D 4qv v1有杆腔进油时 D 4qv v1 d2计算所得液压缸的内径 即活塞直径 应圆整为标准值 二 活塞杆直径d 原则 活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取液压缸的往复速度比有一定要求时d D v 1 v计算所得活塞杆直径d亦应圆整为标准系列值 三 液压缸缸体长度L 原则 由液压缸最大行程 活塞宽度 活塞杆导向套长度 活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定 为减小加工难度 一般液压缸缸体长度不应大于内径的20 30倍 三缸筒壁厚 中低压系统 无需校核确定原则 高压大直径时 必须校核 缸筒壁厚 校核方法 薄壁缸体 无缝钢管 当 D 0 08时 pmaxD 2 厚壁缸体 铸造缸体 当 D 0 08 0 3时 pmaxD 2 3 3pmax当 D 0 3时 D 2 0