第五章液压缸介绍.ppt

液压缸,第五章,活塞缸柱塞缸组合缸,按结构形式液压缸可分为：,输入：压力和流量输出：推力和速度,除单个使用外，为实现特殊功能液压缸还可组合或与其它机构相结合。,5.1液压缸的类型和特点,单作用式：液体或气体只控制缸一腔单向运动；双作用式：液体或气体控制缸两腔实现双向运动。,按作用方式可分为：,一、活塞缸,1.双杆活塞缸,结构特点：两侧有效工作面积一样。,推力和速度：,工作压力和输入流量不变时，两方向输出的推力和速度是相等的。,应用：两个方向力和速度一样的场合。,职能符号：,缸固定，活塞移动,工作台移动范围约为活塞有效行程的3倍，适用于小型设备中。,活塞杆固定，缸移动,工作台移动范围约为活塞有效行程的2倍，适用于较大型设备中。,2.单杆活塞缸,进、出油口的布置据安装方式而定。可缸筒固定，也可活塞杆固定。,工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压推力的作用下，作直线往复运动。,推力及速度：,式中：p1进油压力；p2回油压力。,例：液压刨床,差动缸：单杆活塞缸的左右两腔都接通高压油时称为“差动连接”。,结论：差动连接后，速度大，推力小。,差动连接时活塞(或缸筒)只能向一个方向运动，要使它反向运动，油路接法须与非差动式连接相同。,二、柱塞缸,单柱塞缸：,单向液压驱动，回程靠外力。,双柱塞缸：,双向液压驱动,推力及速度：,应用：行程较长的场合。,职能符号：,缸体内孔和柱塞没有配合，不需精加工柱塞外圆面比内孔加工容易。,三、其它液压缸,1、增压缸：如由活塞缸和柱塞缸组成的增压缸，利用活塞和柱塞有效面积的不同获得局部区域的高压。,2、伸缩缸：由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小结构尺寸。,1一级缸筒2一级活塞3二级缸筒4二级活塞,3、齿轮缸：由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成。柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的转动，实现工件的往复摆动或间歇进给运动。,5.2液压缸的典型结构和组成,液压缸的组成：,液压缸基本结构可分为缸桶、缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五部分。,(一)缸筒和缸盖通常缸筒和缸盖的结构形式和使用的材料有关：工作压力p20MPa时使用铸钢或锻钢,(二)活塞和活塞杆,常见结构形式：螺纹式、半环式和锥销式连接等。,此外,活塞和活塞杆也可制成整体结构,适用尺寸较小的场合。,(三)密封装置,间隙密封,摩擦环密封,O型密封,V型密封。,(四)缓冲装置,工作原理：利用活塞或缸筒在其走向行程终端时，在活塞和缸盖之间封住一部分油液,强迫它从小孔或细缝中挤出,以产生很大的阻力,使工作部件受到制动,逐渐减慢运动速度,达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。,(五)排气装置,在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸和管道系统中会渗入空气，为防止执行元件出现爬行、噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。,5.3液压缸的设计和计算,经对液压系统进行工况分析、编制负载图及选定系统工作压力后，可开始液压缸的设计：选择结构类型；确定主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算；进行结构设计。,一、液压缸的设计内容和步骤,选择液压缸的类型和各部分结构形式；确定液压缸的工作参数和结构尺寸；结构强度、刚度的计算和校核；导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计；绘制装配图、零件图、编写设计说明书。,二、液压缸主要尺寸的确定,液压缸结构尺寸主要有三个：缸筒内径D；活塞杆外径d；缸筒长度L。,(1)缸筒内径D：根据负载大小来选定工作压力或运动速度和输入的流量。,求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D，再从GB23482001标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。,按国标圆整为标准尺寸。,以无杆腔作工作腔时：,以有杆腔作工作腔时：,式中：pI缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；Fmax最大作用负载。,按速度比v确定：,按工作压力确定：,(2)活塞杆外径d：可根据满足速度或速度比的要求来选择，也可根据活塞杆受力状况来确定。,按国标圆整为标准尺寸。,(3)缸筒长度L：,根据最大工作行程长度及各种结构需要来确定，即：,一般缸筒的长度最好不超过内径的20倍。,三、强度校核,液压缸的缸筒壁厚、活塞杆直径d和缸盖固定螺栓的直径，在高压系统中必须进行强度校核。,(1)缸筒壁厚：缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况：,缸筒外径：,圆整为标准壁厚。,(2)活塞杆直径按下式校核：,(3)液压缸盖固定螺栓直径按下式校核：,式中：F液压缸负载；Z固定螺栓个数；k螺纹拧紧系数，k=1.121.5；=s/(1.2-2.5),s材料屈服极限。,四、稳定性校核,活塞杆受轴向压缩负载时，应使活塞杆承受的力F不能超过稳定工作所允许的临界负载Fk,以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。,稳定条件：,式中：F活塞杆所受最大压力；Fk活塞杆的稳定临界力；nk稳定安全系数，一般取nk=24。,稳定临界力Fk的确定：,当细长比时：,式中：f由材料强度决定的实验值；a系数，具体数值见P100表5-4。,当细长比时：,五、缓冲计算,缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的最大冲击压力，以便用来校核缸筒强度、制动距离是否符合要求。,液压缸在缓冲时，背压腔内产生的液压能E1和工作部件产生的机械能E2分别为：,E1=pcAclc,式中：pc缓冲腔中的平均缓冲压力；pp高压腔中的油液压力；Ac、Ap缓冲腔、高压腔的有效工作面积；lc缓冲行程长度；m工作部件质量；v0工作部件运动速度；Ff摩擦力。,当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲腔液体所吸收，则：,pc=E2/Aclc,若缓冲装置为节流口可调式缓冲装置，缓冲过程中压力逐渐降低，假定缓冲压力线性地降低，则最大缓冲压力即冲击压力为：,如缓冲装置为节流口变化式缓冲装置，则由于缓冲压力Pc始终不变，最大缓冲压力的值如上式。,设计液压缸时，须注意以下几点：,尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的稳定性；考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题；正确确定液压缸的安装、固定方式；液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便；在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸；要保证密封可靠，防尘良好。,人有了知识，就会具备各种分析能力，明辨是非的能力。所以