于治明主编液压传动课件第五章_液压缸

1、第一节类型、工作原理及特点第五章 液压缸第三节液压缸的设计计算第二节 液压缸的典型结构和组成5-1 类型、工作原理及特点直线运动摆动运动活塞缸单杆双杆双作用差动柱塞缸单作用伸缩缸摆动缸（摆动马达）齿轮缸（一）、单杆活塞缸1.结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等工作原理：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。无杆腔进油腔回油腔有杆腔n单杆单作用活塞缸n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。1）推力式中： p1进油压力 p2回油压力mDpdDp4)44(22221mApApF)(22111mdDpDp)44(422221mApApF)(12

2、212mpdppD4)(422212mpdppD4)(412212n特点：同样 q ，v1 F2 。4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。2114DqAqvvv)(42222dDqAqvvv推力：速度：22134dqAqAAqv杆21qqq322311vAqvAq3231vAqvA)(213AAvq结论：差动连接后，速度大，推力小。代入上式：4)(221213dppAAAppApAF杆活塞只有一个，设此时的速度为v3n特点：v3 v1 ；F3 F1 。q1q2p q杆Aqv 322Aqv 32vv 22244dDd222dDd222dD dD22AA杆如令：则有：结论：当dD2时，快进、快

3、退速度相等。Dd707. 0或1. 结构特点：两侧有效工作面积一样。mmppdDApApFF)(4)(21222121)(42221dDqAqvvvv2.基本参数：职能符号：l活塞有效工作行程。4.安装方式缸固定 L=3 l杆固定 L=2 l两个方向力和速度一样的场合。L = 3 lL杆固定时、缸移动软管空心杆L = 2 lL 1缸底 2卡键 3、5、9、11密封圈 4活塞 6缸筒7活塞杆 8导向套 10缸盖 12防尘圈 13耳轴（一）单柱塞缸单向液压驱动，回程靠外力。双向液压驱动42dppAF推力：速度：24dqAqv应用：行程较长的场合。职能符号：柱塞粗、受力好。简化加工工艺（缸体内孔和柱

4、塞没有配合，不需精加工柱塞外圆面比内孔加工容易。）1一级缸筒 2一级活塞 3二级缸筒 4二级活塞1.安装方法：（1）液压缸只能一端固定，另一端自由，使热胀冷缩不受限制。（2）底脚形和法兰形液压缸的安装螺栓不能直接承受推力载荷。（3）耳环形液压缸活塞杆顶端连接头的轴线方向必须与耳轴的轴线方向一致。（1）排气装置的调整（2）缓冲装置的调整（3）注意事项（1）在拆卸液压缸前，先松开溢流阀，将系统压力降为零，再切断电源。（2）放掉液压缸两腔油液，一般应先松开端盖的连接螺栓，然后按顺序拆卸。（3）拆卸时，不能损伤进、出油口螺纹，活塞杆表面和头部螺纹。（4）拆卸后，应检查各配合表面及密封（5）组装液压缸前

5、，将各部分用汽油或煤油洗净晾干。（6）组装液压缸时特别注意密封元件的安装（7）耐压试验后应再次紧固有关螺栓。故障现象产 生 原 因排 除 方 法爬行1外界空气进入缸内2密封压得太紧3活塞与活塞杆不同轴4活塞杆弯曲变形5缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀6安装位置有误差7双活塞杆两端螺母拧得太紧8导轨润滑不良1开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气2调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可3校正或更换，使同轴度小于0.04mm4校正活塞杆，保证直线度小于0.1/10005适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞6校正7调整8适当增加导轨润滑油量 推力不足，速度不够 或逐渐下降1缸与活塞配合间隙

6、过大或形密封圈破坏2工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄漏3缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大4活塞杆弯曲，使运动阻力增加1更换活塞或密封圈，调整到合适间隙2镗磨修复缸孔内径，重配活塞3放松、调整密封4校正活塞杆冲击1活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用2端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用1更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀2修正、配研单向阀与阀座或更换外泄漏1密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严2活塞杆表面损伤3管接头密封不严4缸盖处密封不良1检查并更换或重装密封圈2检查并修复活塞杆3检查并修整4检修密封圈及接触面 液压缸的结构基本可分为缸桶和缸盖

7、,活塞和活塞杆,密封装置,缓冲装置和排气装置五个装置。(一)缸筒和缸盖一般说来,缸筒和缸盖的结构形式和使用的材料有关,工作压力p10MPa时使用铸铁,p20MPa时使用铸钢或锻钢(二) 活塞和活塞杆 活塞和活塞杆的结构形式很多,除了锥销式连接外还有螺纹式连接和半环式连接螺纹式连接结构简单,装拆方便,但在高压大负载下需备有螺帽防松装置,半环式连接结构较负杂,装拆不便,但工作较可靠。 此外,活塞和活塞杆也有制成整体结构的,但它只适用与尺寸较小的场合.活塞一般用耐磨铸铁制成 .活塞杆则不论是实心的还是空心的,大多用钢料制成。密封装置简洁密封,摩擦环密封,O型密封,V型密封。缓冲装置 液压缸中的缓冲装

8、置是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸盖之间缝住一部分油液,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。套筒式锁紧装置 如图4-26所示，在液压缸的前端盖上设置一个锁紧套筒1，它与活塞杆2为过盈配合，且此套筒用一定的弹性材料制成，因此平时可使活塞杆锁紧在任意位置上。当解锁压力油进入套筒后，在高压油的作用下，锁紧套筒与活塞2之间因径向膨胀而产生间隙，使活塞杆能往复移动，像普通液压缸一样工作;当解锁压力油卸除之后又能自动锁紧。1一锁紧套筒 2一活塞杆 3一活塞 如图4-27所示，在液压缸的端盖上带有一制动刹片1，它在碟

9、形弹簧2的作用下被紧紧地压在活塞杆3上，依靠摩擦力抵消轴向力，从而使活塞杆锁紧在任意位置上。当解锁压力油进入A腔后，在液压力的作用下，将制动刹片顶开，使之脱离活塞杆，达到解锁的目的。当A口油压卸去(通油池)后，又能自动锁紧。 1一制动刹片 2一碟形弹簧 3一活塞杆如图4-28所示，当活塞杆在液压作用下向右运动到头时，活塞上的钢珠(812个)与锥形活塞接触时，推动锥形活塞右移而压缩弹簧；当活塞带着钢珠移到锁槽处，钢珠被锥形活塞挤入锁槽，将活塞锁住。当高压油反向进入时，推动锥形活塞右移，使锥形活塞离开钢珠，活塞便在油压作用下向左运动，并带着钢珠脱离锁槽而开锁。注意为使工作可靠，锁槽和锥形活塞应有足

10、够硬度，以防止过度磨损或损坏锁槽。如图4-29所示，卡环锁是一种开口的弹簧垫圈。当活塞杆在液压力作用下移到伸出位置并达到终点时，卡环便与壳体上的锁槽重合，卡环膨胀开，并卡入槽内，活塞被锁定图(a)。定位的方法是游动活塞凸部插入卡环内径里，制止卡环收缩。此时活塞杆受外载荷作用便不会移动。当收回活塞杆时，游动活塞在液压力作用下向左移动并将卡环松开，卡环在其弹力和活塞杆作用下以锁槽斜面滑出而开锁图(b)。这种锁紧方式的特点是承力大(因接触面大，受力平稳)，用于承受外力较大的液压缸。筒夹锁紧装置 如图4-30所示，弹簧筒夹1是一个筒端有凸起D的整体钢筒，沿轴向切16条槽见图(c)，上锁过程中可以胀开。

11、活塞杆3上有上锁凸台E及斜面A、C。其上锁过程为:当推动活塞杆与凸台E接触后，筒夹沿斜面A胀开，然后滑上平台E，撞动游动活塞2并使之左移，至套筒4凸缘D落入斜面C后，筒夹4合拢，游动活塞便在弹簧1的作用下右移返回原始位置压在套筒上，为上锁锁紧状态。开锁过程为:活塞右腔进油，推动游动活塞2左移，并从筒夹中拉出活塞杆3(此时游动活塞2已移开)，锁即打开。这种锁紧方式，因承力部位为斜面c，极为牢固，所以能承受较大的侧向载荷，活动间隙比钢珠锁紧小，但比其笨重。一、基本参数计算.总阻力：5-3 液压缸的设计计算afliFFFFF式中：Fl 工作载荷 Ff 摩擦阻力 Fa 惯性阻力速比：v的选择：p，选v

12、 ; p ,选v。12vvv222dDD2.速度和速比2114DqAqvvv)(42222dDqAqvvv对速度要求高时：由v、q ,确定D ； 或已知v、D ,确定q 。对速度没有要求：由q、D、d 确定v 。v2、d 由速比v 确定3.缸筒内径D按推力计算：按拉力计算：按国标圆整为标准尺寸。mApApF)(22111mApApF)(12212mpdppD4)(422212mpdppD4)(412212212221)(4pppdppFDm211221)(4pppdppFDm4.活塞杆直径 d1）按v 确定vvDd1222dDDv2）按工作压力确定按国标圆整为标准尺寸。10/D时，为薄壁筒（无

13、缝钢管）式中：py 实验压力1.缸筒壁厚2Dpy二、结构计算和校核nypp25.1nypp5 .1)16(MPapn)16(MPapnnb n 安全系数 n = 5 pn 缸的额定压力 许用应力，b 抗拉强度13 . 14 . 02yyppD21 DD注意：圆整为标准壁厚 1）铸造：满足最小尺寸 2）无缝钢管：查手册 (无缝钢管外径不需加工）10/D时，为厚壁筒（铸造）缸筒外径：2.活塞杆的校核1）强度校核杆AF42dF4Fd 式中： 活塞杆材料的许用应力nb n 安全系数 n = 1.4 2b 抗拉强度2）稳定性校核10/dl时，强度校核即可10/dl时，要进行稳定性计算kKnFF 稳定条件：式中：F 活塞杆所