液压传动第4章.ppt

1,第四章液压缸,液压缸的类型及特点液压缸的设计计算液压缸的典型结构液压缸的密封,通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑的主要问题，包括结构类型的选择和参数计算等，为液压缸设计打下基础。,本章主要内容为：,2,液压缸（油缸）主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。,液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是速度和力。液压缸和液压马达都是液压执行元件，其职能是将液压能转换为机械能。,3,液压缸,4,液压缸,三梁四柱式压力机,5,4.1液压缸的类型及特点,液压缸的分类,按供油方向分：单作用缸和双作用缸。按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。,6,4.1.1活塞式液压缸,（一）、单杆活塞缸1.结构：,缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等,7,2.工作原理：,工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。,8,职能符号：,单杆单作用活塞缸,单杆双作用活塞缸,双向液压驱动,单向液压驱动，回程靠外力。,9,3.基本参数,1）推力,式中：p1进油压力p2回油压力,10,2）速度,特点：同样q，v1F2。,4.应用：往返运动速度及推力不同的场合。,11,比较上述各式，可以看出：,；液压缸往复运动时的速度比为：,（3.7）,上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。,12,例：液压刨床,13,习题讲解,2.11在图示液压缸装置中，d120mm，d240mm，D175mm，D2125mm，q125L/min。求v1、v2和q2各为多少？,14,习题讲解,2.12如图所示，油管水平放置，截面11、22处的内径分别为d15mm，d220mm，在管内流动的油液密度900/m，运动粘度20mm/s。若不计油液流动的能量损失，试问：截面11和22哪一处压力较高？为什么？若管内通过的流量q30L/min，求两截面间的压力差p。,15,两腔进油,差动联接,当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。,16,差动缸,推力：,速度：,特点：v3v1；F3160 x105Pa时，Py=1.25Pn；()缸筒材料许用应力。()=b/n。,68,5、液压缸缸筒长度的确定缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞杆直径之比大于15时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。,4、活塞杆的计算直径强度校核：d4F/()1/2d活塞杆直径；F液压缸的负载；()活塞杆材料许用应力，()=b/n。,69,二、液压缸的结构设计,1、缸体与端盖的连接,70,2、活塞和活塞杆的连接形式,71,3、缓冲装置,当活塞快速运动到接近缸盖时，增大排油阻力，使液压缸的排油腔产生足够的缓冲压力，使活塞减速，从而避免与缸盖快速相撞。,72,目前所采用的缓冲方式主要有两种：缝隙节流缓冲（如图a）和小孔节流缓冲（如图b）；当活塞移动到端部时，缓冲柱塞开始插入缓冲孔，活塞与缸底的封闭容积里困的油液只能从节流孔或缝隙中出来，形成缓冲效果。,缓冲的原理：,73,4、密封装置,液压缸中的密封主要指活塞和缸体之间，活塞杆和端盖之间的密封，用于防止内、外泄漏。,密封装置的要求：,(1)在一定工作压力下，具有良好的密封性能。(2)相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定。(3)要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。(4)使用维护简单，制造容易，成本低。,74,4、密封装置,密封形式：,间隙密封；活塞环密封；密封圈密封。(主要采用）,75,4、密封装置,(1)、间隙密封：,三角形环形槽（平衡槽）,76,4、密封装置,(2)、活塞环密封（开口金属环）：适用于高压、高速或密封性能要求较高的场合。,77,4、密封装置,(3)、密封圈密封：,(1)结构简单，制造方便，成本低；(2)能自动补偿磨损；(3)密封性能可随压力加大而提高，密封可靠；(4)被密封的部位，表面不直接接触，所以加工精度可以放低(5)既可用于固定件，也可用于运动件。,1）优点：,78,4、密封装置,(3)、密封圈密封：,密封圈的材料应具有较好的弹性，适当的机械强度，耐热耐磨性能好，摩擦系数小，与金属接触不互相粘着和腐蚀，与液压油有很好的“相容性”。,2）材料要求：,材料：耐油橡胶；尼龙聚氨脂,79,4、密封装置,(3)、密封圈密封：,3）密封圈形状：,“O”形；“Y”形；“V”形。,80,4、密封装置,(3)、密封圈密封：,活塞杆和端盖处的密封,81,4、密封装置,(3)、密封圈密封：,回转轴密封圈,82,5、排气装置,为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。,小结,液压缸用于实现往复直线运动和摆动，是液压系统中最广泛应用的一种液压执行元件。液压缸有时需专门设计。,设计液压缸的主要内容,1根据需要的推力计算液压缸内径及活塞杆直径等主要参数；,2对缸壁厚度、活塞杆直径、螺纹连接的强度及油缸的稳定性等进行必要的校核；,3确定各部分结构，其中包括密封装置、缸筒与缸盖的连接、活塞结构以及缸筒的固定形式等，进行工作图设计。,小结,1.常用的液压缸种类：活塞缸（单杆和双杆、柱塞缸、伸缩缸、齿条活塞缸、摆动缸等；,本章主要知识点,2活塞缸中，不同的固定方式会导致不同的占用空间量；,3液压缸的主要结构特点（连接、密封、缓冲等；,4液压缸的计算,主要计算参数是力和速度。（重点）,85,作业,1.有一单活塞杆液压缸，已知缸筒内径D=125mm,活塞杆直径d=90mm，进油流量q=40L/min，进油压力p1=2.5MPa,回油压力P2=0.试求：1）当压力油从无杆腔进入、有杆腔回油时，活塞的运动速度v1及推力F1；2）当压力油从有杆腔进入、无杆腔回油时，活塞的运动速度v2及推力F2；3）若将其差动连接，活塞的运动速度v3及推力F3.,86,作业,2.若要求某差动液