液压传动与气动技术-劳动出版社-模块二

1、可编辑版模块二 液压执行元件任务 1 压力机执行元件的选择教学目标：1.了解液压执行元件的种类2.掌握液压缸的工作原理及结构3.3.熟悉特殊液压缸的工作原理及应用特点教学重点难点：1.了解液压执行元件的种类2.掌握液压缸的工作原理及结构【导入】 液压压力机工作时，液压执行元件带动主轴上下运动，并对放在主轴和工作台上的工件进行压制，压制后主轴复位。工作时，该液压压力机需要主轴产生的最大推力为3000kgf,3000kgf,工作行程为500mm,500mm,根据该液压压力机的工作要求，应该如何选择其液压执行元件的类型和结构呢？执行元件又是采用什么方式连接在液压系统中的呢？【分析】 在液压压力机中,

2、主轴是靠液压执行元件带动的。在液压系统中执行元件分为液压缸和液压马达两种,液压缸主要驱动负载做直线运动,而液压马达主要驱动负载做回转运动。根据任务中液压压力机工作时主轴的运动状态,可以确定其执行元件是液压缸。要想正确的选择液压缸,必须了解其工作原理和结构特点等相关知识。知识新授：一、液压压力机的工作分析液压压力机工作时，当搬动控制元件，这时 P P 口和 A A 口相通，B B 口和 T T 口相通，油箱中的液压油在液压泵压油后经控制元件的 P P 口、A A 口进入液压缸的上腔，可编辑版这时活塞在压力油的作用下向下运动， 并带动活塞杆 （液压机主轴） 一起向下运 动，当接触到放置在主轴和工作

3、台之间的工件时， 液压缸在压力油的作用下产生 足够的推力使工件变形，完成压制工作。同时，液压缸下腔的油经B B 口、T T 口回到油箱。当压制工作完成后，松开控制元件，这时 P P 口和 B B 口接通，A A 口和 T T 口相通，液压泵输出的液压油经 P P 口、B B 口流入液压缸下腔，活塞在压力油的作 用下带动活塞杆（主轴）一起向上运动，完成复位。可编辑版液压压力机的工作原理液压压力机中液压缸是液压传动系统中最终将来自液压泵的压力转化为推动主轴运动的执行元件，它是液体压力能转变为机械能的转换装置二、液压缸的分类和结构特点液压系统中最常见的液压缸主要有双作用单出杆液压缸和双作用双出杆液压

4、缸可编辑版以双作用单出杆液压缸为例，液压缸主要由活塞杆、活塞和缸体三部分组成。 双作用单出杆液压缸的结构特点是液压缸内部有两个工作腔，一个是有活塞杆的腔，称为有杆腔，另一个是无杆腔。三、液压缸的选择选择液压缸时，主要是依据工作要求来确定液压缸的类型、连接形式和结构尺 寸的大小，这些与液压系统的推力、运动特性、速度和工作状况有关。1 1 液压缸的类型及连接形式的选择(1)双作用单出杆液压缸的常规连接和工作特点a a 无杆腔进油b)b)有杆腔进油当无杆腔进油时活塞运动速度 v1v1 及推力 F1F1 为：ViqAi4qD2FipA p双作用单出杆液压缸双作用双出杆液压缸昇1厂A A1 1双作用单出

5、杆液压缸的常规连接可编辑版当有杆腔进油时活塞运动速度 v2v2 及推力 F2F2 为:分析可知：当无杆腔进油时有效作用面积大、推力大、速度慢；反之，当 有杆腔进油时有效作用面积小、推力小、速度快。(2)双作用单出杆液压缸的差动连接和工作特点如图所示，当液压缸的两腔同时通以压力油时，由于作用在活塞两端面上推力不等，产生推力差。在此推力差的作用下，使活塞向右运动，这 时，从液压缸有杆腔排出的油液也进入液压缸的左端，使活塞实现快速运 动。这种连接方式称为差动连接。这种两端同时通压力油，利用活塞两端面积差进行工作的单出杆液压缸也叫差动液压缸(3) 双作用双出杆液压缸的工作特点双作用双出杆液压缸的活塞两

6、端都带有活塞杆。因为双出杆液压缸的 两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其住返运动速度 和推力相等。V2qA24q22(D d )F2PA2p(D2d2)4差动连接可编辑版t!|t!| jiji双作用双出杆液压缸(4)总结在两种液压缸的 D D 和 d d 值相同的情况下：双作用单出杆液压缸带动工件的往复运动速度不相等。双作用单出杆液压缸采用常规连接时产生的推力最大，而差动连接时产 生的速度最大。双作用双出杆液压缸产生的推力与双作用单出杆液压缸常规连接有杆腔 进油时产生的推力一样大。双作用双出杆液压缸两个工作腔的有效作用面 积一样大，可以很方便地实现往复速度一致。双作用双出杆液压

7、缸的工作行程比双作用单出杆液压缸的工作行程要 大。应用情况如下：当工作往复速度要求不一致，且对返回速度要求不高，但要求液压缸产 生很大的推力时，可选择双作用单出杆液压缸作为执行元件，采用常规连 接形式接入液压系统。当要求液压缸往返速度一致或工作行程较长时，可考虑采用双作双出杆 液压缸。2.2.液压缸结构尺寸的选择液压缸结构尺寸的选择主要是指确定液压缸的缸体内径（D D，即活塞外径）、缸体壁厚（S）和液压缸长度（L L）o（1 1 缸体内径 D D 的选择当推力和工作压力已知和确定后，就可以确定缸体（活塞）的有效工 作面积：液压缸的工作压力与液压缸需要产生的最大推力有关，可以通过表可编辑版2-1

8、-12-1-1 确定。活塞杆直径 d d 在不同的工作压力下与缸体直径 D D 之间的关系见表2-1-22-1-2最大推力尸（kg）100020000CtW3(030005C005000-10000工作压力F1520253020-404*S0soKM表 2 2- 1 1- 1 1液压缸推力 F F 与工作压力 p p 的关系工件圧力戸（kg/ci）活塞杆直径（cm）|W 1(M)AD表 2-1-22-1-2不同工作压力下活塞杆直径 d d 与液压缸内径 D D 的关系2 2）缸体壁厚S的选择液压缸缸体壁厚S通常不计算，一般可按液压缸缸体内径的1/101/10 来确定，即 N1/10DN1/10

9、D。可编辑版（3 3）液压缸长度 L L 的选择液压缸长度 L L 的确定由工作行程来决定，并考虑制造工艺性。一般液压缸长度应不大于缸体内径的 20203030 倍，即 L L（ 20203030） D D。任务实施一、 液压压力机液压缸的类型和连接方式的确定根据液压压力机在实际生产中的工作特点，最主要的是要求液压缸能产生很大的推力以便完成对工件的压制工作，而对速度要求不高。因此，选择双作用单出杆液压缸作为液压压力机的执行元 件，并采用常规连接方式接入液压系统。二、 液压压力机液压缸结构尺寸的确定1 1 缸体内经 D D 和活塞杆直径 d d 的确定根据任务要求，yeyayeya 压力机最大推

10、力 F=3000kgfF=3000kgf,查表 2-1-12-1-1 可确定系统工作压力 p=40kgf/cm2p=40kgf/cm2，代入式（2 2- 1010）可算出缸体 内径为：通过查阅相关的手册，对其值进行圆整，最终确定缸体内径为 100mm100mm。因工作压力 p p = 40kgf/cm240kgf/cm2，则查表 2-1-22-1-2 可知 d d = 0.5D0.5D,因此活塞杆直径 d d 为：d=0.5Dd=0.5D=0.50.5X100=100= 50mm50mm2.2.缸体壁厚S的确定 根据已经确定的缸体内径D,缸体壁厚3=可编辑版1/10D=1/101/10D=1/

11、10X100100=1010（mmmm3.3. 液压缸长度 L L 的确定因为本任务中液压压力机的工作行程为 500mm,500mm,初步选择液压缸长度为 500mm,500mm, 500mm500mm（ 20203030）X100mm,100mm,故满足对液压 缸长度选择的要求。综合以上的分析和计算,最终选定液压缸缸体内径为 100mm100mm, 活塞杆直径为 50mm,50mm,缸体壁厚为 10mm,10mm,长度为 500mm500mm 的双作 用单出杆液压缸作为液压压力机的执行元件, 并以常规方式接入 液压压力机的液压系统中。模块二 液压执行元件任务 2 压力机液压缸的结构设计教学目

12、标：1.掌握液压缸的典型结构及作用2.2.熟悉液压缸的组成3.3. 了解液压缸的结构设计方法教学重点难点：1.掌握液压缸的典型结构及作用2.了解液压缸的结构设计方法【导入】 通过模块二任务 1 1 的学习,学会了如何根据工作要求选择液压压力机液压缸的大小,并最终选定双作用单出杆液压缸作为液压压力机的执行元件,如下图所示。但在实际应用时,只知道液压缸的大小和类型还不够,还需要确定液压缸的具体结构。本任务要求设计压力机液压缸的结构可编辑版【分析】液压缸的结构对液压缸的工作性能起着至关重要的作用，液压缸的结构千变万化，没有统一的规格，不像液压泵和液压阀已经标准化了，因此有时需要自行设计。设计液压缸的

13、结构需要掌握液压缸的组成、各组成部分的作用和常见形式，还要了解液压缸的结构对性能的影响。液压缸的结构对液压缸的工作性能的影响主要体现在以下几个方面：1.1.液压缸缸体材料和缸盖连接形式 2.2.活塞与活塞杆的连接形式 3.3.密封的类型 4.4.缓冲 装置类型 5.5.排气装置的形式知识新授：一、液压缸的典型结构液压缸主要由缸盖、活塞杆、活塞杆密圭寸圈、缸筒、活塞、放气装置、后缸盖、缓冲装置、活塞密封圈组成。双作用单活塞杆液压缸1 1缸盖 2 2活塞杆 3 3活塞杆密封圈 4 4缸筒 5 5活塞 6 6排气装置 7 7后缸盖 8 8 缓冲装置 9 9活塞密封圈 A A、B B油口二、液压缸的组

14、成从液压缸的典型结构可以看出，液压缸主要有缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。可编辑版1.1.缸筒和缸盖般来说，缸筒和缸盖的结构形式与其使用的材料有关。 当液压缸工作压力p pv10MPa10MPa 时，使用铸铁；lOMPalOMPavp pv20MPa20MPa 时，使用无缝钢管；p p 20MPa20MPa 时,使用铸钢或锻钢缸筒和缸盖的结构a a 法兰连接式b b）半环连接式 c c）螺纹连接式 d d）拉杆连接式 e e）焊接连接式1 1 缸盖 2 2缸筒 3 3 压板 4 4 半环 5 5 防松螺母 6 6拉杆缸筒和缸盖的常见结构形式的特点:1缸简和缸盖的

15、结构形式特点1法兰连接式结构简单，容易加工也容易装拆，但外形尺 寸和质帛都较大*常用于铸铁制造的缸简半环连接式趾筒壁部因幵r坏形槽而削弱了强度、为此有 讨要加厚缸雅，它容易加匸和装柝*质暈较轻.常 用于无殊嗣管或惓钢制适的灯简螺纹连接式缸筒端部结拘毘杂，外袴加工时卷求保证内外 卷同心装柝要便用专用兀具 它的外形尺寸和质 量祁较小.常用于无縫钢管或铸钢制適的紅筒拉杆连接式结构的通用性 K.容易加工和装柝伸外形尺 寸较大，且较車焊接连按式结构简单尺寸小但缸底处内径不易加工，理可能引起变形2.2.活塞与活塞杆41)可编辑版常见的活塞组件的连接形式a a）螺母连接b b）、 c c）卡环式连接d d）

16、径向销式连接3.3.密封装置密封装置的作用主要是防止泄漏和防尘。 常见的密封装置类型及特点见下表:a）1一活塞2螺舟3活塞杆4忖el1活塞杆2密材圈座34半园环I弹離卡圈2轴奁3半圜环4一活離5話毯杆1一锥第二一活窒3活塞杆可编辑版4.4.缓冲装置为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，弓 I I 起噪声、冲击，必须设 置缓冲装置，缓冲装置是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸 盖之间的部分油液，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缓冲装置的类型及工作特点当据冲ttiS人勺武相配的蛆高上的内孔吋.孔 中的i

17、ft压藏只能通述阿1$丼出悝话務連度様 宙于配音间隙不变.故腕若活塞运动速度的障lib小 壯起耀冲作用当披冲合孔之后*袖脛中 的釉只睦经节菽輛It出由于节澄制是町国时因妣熾冲作用也uj调亍怛仍车腿解决速塩減低匚缓冲作用妙码的块虑M涌槽缓冲ad0-製冲柱塞上开有三猜槽，闔若桂塞诬渐进入配含 礼中其节浜而职越来僅忖 斛决了在杼理星后阶段 绫冲作用过弱的问題密封装过类熨图示工作特点间隙密封0形圏密封依聃远动零flfVfriiib二M的倉小间盛耒剛il泄漏- 它的女占构商犁、摩擦 fl!力小、可耐离湿：但泡厲丸、fiU要求扁.悟损无法饶塑原有能力只育在尺寸较小. 压力絞低.W1对返功連廈壮莊的盯衙和汕

18、臺何便用依再卷?Ei舌来上的呼擦环 （尼范亚XI他高牛了村料 制威在0刑密貝弹力昨用下粘蓝lil业而场止滑鳳d艸林料效畫软好、 席擦创力絞小 【1施定、 可耐商耀， 用 按后（TP动卄信能力；但加工要求髙、装拆41不便ii用t如尚旬常進之间的密Mtiffin胶戎举科的弹rt便荐种戡间的环形胚即I栄住 蒔.动竈音面之间来爾I卜江漏黠构简单.剧造方便 磨损后育冃动补偿能力*件能可养*可以在的崗和活家 之间、缸普和活宰轩之伺*活癖和活家杆 N 何、缸简和 卸盖之间桂用相似.但Y形圈密押扯能承受单向的工 作压力液弹密封装fi类型图示工作特点节流阀缓冲可编辑版5.5.排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放后重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了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。一般可在液压缸的最高处设置进、出油口把气带走，也可在最高