液压缸工作原理实用教案

1、会计学1液压缸工作液压缸工作(gngzu)原理原理第一页，共23页。 液压缸是将液压能转变为机械液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构运动）的液压执行元件。它结构(jigu)(jigu)简单、工作可靠。用它简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。统中得到广泛应用。第1页/共23页第二页，共23页。根据根据(gnj)常用液压缸的结构形常用液压缸的结构形式，可将其

2、分为四种类型：式，可将其分为四种类型：活塞式活塞式柱塞式柱塞式伸缩式伸缩式摆动摆动(bidng)式式单活塞杆式单活塞杆式双活塞杆式双活塞杆式第2页/共23页第三页，共23页。 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种所示是一种(y zhn)(y zhn)单活塞液压缸。其两单活塞液压缸。其两端进出口油口端进出口油口A A和和B B都可通压力油或回油，以都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。实现双向运动，故称为双作用缸。1 1、单活塞杆液压缸、单活塞杆液压缸1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-

3、挡圈 9-形密封圈 10-缸筒 11-管接头 12-导向套 13-缸盖 14-防尘圈 15-活塞杆 16-定位螺钉 17-耳环 第3页/共23页第四页，共23页。参照下图，当供给液压缸的流量参照下图，当供给液压缸的流量Q Q一定时，活塞两一定时，活塞两个方向的运动个方向的运动(yndng)(yndng)速度为：速度为：V1=Q/A1=4Q/D2 (V1=Q/A1=4Q/D2 (向左）向左） V2= V2= Q/A2=4Q/(D2-d2) (Q/A2=4Q/(D2-d2) (向右）向右） 当供油压当供油压力力p p一定，回油压力为零时一定，回油压力为零时 作用力：作用力： F1=p.A1=p.D

4、2/4 (F1=p.A1=p.D2/4 (向右）向右）F2=p.A2=p.(D2-d2)/4 (F2=p.A2=p.(D2-d2)/4 (向左）向左）第4页/共23页第五页，共23页。当其差动连接当其差动连接(linji)(linji)时，作用力为时，作用力为： F3=p(A1-A2)=p.(d2/4) F3=p(A1-A2)=p.(d2/4) 速度速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 :v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所以所以 v3=Q/(A1-A2)=4Q/d2 v3=Q/(A1-A2)=4Q/d2图4-3 差动连接的单活塞杆液压缸符号意义符号意义(

5、yy)(yy)参阅下图参阅下图第5页/共23页第六页，共23页。 单活塞单活塞(husi)杆液压缸可以是缸筒固定，杆液压缸可以是缸筒固定，活塞活塞(husi)运动；也可以是活塞运动；也可以是活塞(husi)杆固杆固定缸筒运动。无论采用其中哪一种形式，液压缸定缸筒运动。无论采用其中哪一种形式，液压缸运动所占空间长度都是两倍行程。（见下图）运动所占空间长度都是两倍行程。（见下图）单 活 塞 杆 液 压 缸 运 动 所 占 空 间第6页/共23页第七页，共23页。 双活塞杆液压缸的两活塞杆直径双活塞杆液压缸的两活塞杆直径(zhjng)通通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力常相等，活塞两端有效

6、面积相同。如果供油压力不变，那么活塞反复运动时两个方向的作用力和不变，那么活塞反复运动时两个方向的作用力和速度相等。速度相等。v=Q/A=4Q/(D2-d2) , F=p.A=p. (D2-d2)/4 v活塞（或缸筒）运动速度；活塞（或缸筒）运动速度；Q供油流量；供油流量；F活塞（或缸筒）上的作用力；活塞（或缸筒）上的作用力； p供油压力；供油压力；A活塞有效面积；活塞有效面积； D活塞直径活塞直径(zhjng)；d活塞杆直径活塞杆直径(zhjng)。 这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力，多这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力，多数用于机床。数用于机床。第7页/共23页第八页，共23页。 双活塞

7、杆液压缸的两端都有活塞伸出双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，如图所示。其组成，如图所示。其组成(z chn)(z chn)与单活塞与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。1活塞杆 2压盖 3缸盖 4缸筒 5活塞 6密封圈双活塞杆液压缸结构第8页/共23页第九页，共23页。双活塞双活塞(husi)缸机构示意缸机构示意第9页/共23页第十页，共23页。 将缸筒固定在床身上，活塞将缸筒固定在床身上，活塞(husi)杆和杆和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为工作台相联接时，工作台运动所

8、占空间长度为活塞活塞(husi)有效行程的三倍（见图有效行程的三倍（见图A）。一般）。一般多用于小机床；反之，将活塞多用于小机床；反之，将活塞(husi)杆固定杆固定在床身上，缸筒和工作台相联接时，工作台运在床身上，缸筒和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为液压缸有效行程的两倍（见动所占空间长度为液压缸有效行程的两倍（见图图B），适用于中型及大型机床。），适用于中型及大型机床。第10页/共23页第十一页，共23页。柱塞式液压缸结构柱塞式液压缸结构(jigu)第11页/共23页第十二页，共23页。（）它是一种单作用式液压缸，靠（）它是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱液压

9、力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；（）柱塞只靠缸套支承而不与缸套（）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；长行程液压缸；（）工作时柱塞总受压，因而它必须（）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度有足够的刚度(n d)；（）柱塞重量往往较大，水平放置时（）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。单边磨损，故其垂直使用更有利。柱塞式液压缸特点柱塞式液压缸特点(tdin)：第12页/共23页

10、第十三页，共23页。柱塞上有效柱塞上有效(yuxio)作用力作用力F为：为：F=p.A=柱塞运动速度为：柱塞运动速度为：v= = 式中式中 d柱塞直径；其它符号意义同前柱塞直径；其它符号意义同前。A d2 p . d2 4Q4Q第13页/共23页第十四页，共23页。 伸缩伸缩(shn su)(shn su)式液压缸具有二级或多级活式液压缸具有二级或多级活塞，如图所示。伸缩塞，如图所示。伸缩(shn su)(shn su)式液压缸中活塞式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩般是从小到大。伸缩(shn su)(shn s

11、u)缸可实现较长的缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。液压缸常用于工程机械和农业机械上。1 活 塞 2 套 筒 3 O形 密 封 圈 4 缸 筒 5 缸 盖伸 缩 式 液 压 缸 结 构 示 意 图第14页/共23页第十五页，共23页。 摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。图中定子块固定和双叶片两种形式。图中定子块固定(gdng)(gdng)在缸体上，而叶片和转子连接

12、在一起。根据进在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，油方向， 叶片将叶片将 带带动转动转 子作子作往往 复摆复摆动。动。摆 动 式 液 压 缸 A A A A1 定 子 块 2 缸 体 3 弹 簧 4 密 封 镶 条 5 转 子 6 叶 片 7 支 承 盘 8 盖 板第15页/共23页第十六页，共23页。 如图所示，若输入液压油的流量为如图所示，若输入液压油的流量为Q和摆动和摆动轴输出轴输出(shch)的角速度的角速度之间的关系为：之间的关系为：Q=/4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2)所以所以 8Q/b(D2-d2)式中式中 n摆动轴的转速摆动轴的转速(n= /2)；b

13、叶片宽度；叶片宽度； D、d见图。见图。单叶片式摆动液压缸计算简图结束结束(jish)第16页/共23页第十七页，共23页。一、液压缸主要一、液压缸主要(zhyo)(zhyo)尺寸的确定尺寸的确定 液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析行工况分析(fnx)，计算了最大负载力，先定了，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础上进行的（详见第十一章）。因工作压力的基础上进行的（详见第十一章）。因此，首先要根据使用要求确定结构类型，在按照此，首先要根据使用要求确定结构类型，在按照负载情况，运动要求决定液压缸的主要结构尺寸负载情况，运动要求决定液压缸的主要

14、结构尺寸，最后进行结构设计。，最后进行结构设计。二、液压缸结构设计中的几个基本问题二、液压缸结构设计中的几个基本问题第17页/共23页第十八页，共23页。1 1、工作压力的选取、工作压力的选取 根据液压缸的实际工况，计算出外根据液压缸的实际工况，计算出外(chwi)(chwi)负载大小，然后参考下表选负载大小，然后参考下表选取适当的工作力。取适当的工作力。 液压缸工作压力的确定负载 缸工作压力 P1( b a r ）00 . 76 07 01 4 01 0 01 4 01 4 02 5 01 8 02 1 02 5 03 2 0一、液压缸主要一、液压缸主要(zhyo)(zhyo)尺寸的确定尺寸

15、的确定第18页/共23页第十九页，共23页。2 2、活塞杆直径、活塞杆直径(zhjng)d(zhjng)d与缸筒内径与缸筒内径D D的的计算计算 受拉时：受拉时： d=(0.3-0.5)D d=(0.3-0.5)D 受压时：受压时： d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa p17mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa p17mpa)d=0.7D (p17mpa)3 3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算、液压缸缸筒壁厚和外径的计算 缸缸筒最薄处壁厚：筒最薄处壁厚：pyD/2() pyD/2() 缸筒壁厚；

16、缸筒壁厚；DD缸筒内径；缸筒内径； pypy缸筒度验压力缸筒度验压力(yl)(yl)，当额定压，当额定压Pn160 x105PaPn160 x105Pa时，时，Py=1.25Pn Py=1.25Pn ； ()()缸筒材料许用应力。缸筒材料许用应力。()=b/n()=b/n。第19页/共23页第二十页，共23页。5 5、液压缸缸筒长度、液压缸缸筒长度(chngd)(chngd)的确定的确定 缸筒长度缸筒长度(chngd)(chngd)根据所需最大工作行根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度程而定。活塞杆长度(chngd)(chngd)根据缸筒长根据缸筒长度度(chngd)(chngd)而定。对于工作行程受压的活而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度塞杆，当活塞杆长度(chngd)(chngd)与活塞杆直与活塞杆直径之比大于径之比大于1515时，应按材料力学有关公式时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。对活塞进行压杆稳定性验算。4 4、活塞杆的计算、活塞杆的计算直径强度校核：直径强度校核：d4F/()1/2d4F/()1/2dd活塞杆直径；活塞杆直径；FF液压缸的负载液压缸的负载(fzi)(fzi)； () ()活塞杆材料许用活塞杆材料许用应力，应力，()=b/n()=b/n。第20页/共23页第二十一页，共23页。1 1、液压缸的缓冲、液压缸的缓冲 液压缸中使用