第四章 液压缸

1、 第四章第四章 液压与气压传动的执行元件液压与气压传动的执行元件 本章主要介绍液压和气压系统中做旋转运动或做直线往复运动的执行元件马达和缸。马达和缸能量转换压力能压力能机械能机械能由于结构强度、材质要求和密封条件的不同，两种介质由于结构强度、材质要求和密封条件的不同，两种介质的缸和马达不能互换使用。的缸和马达不能互换使用。按使用的介质液压缸、液压马达气缸、气马达常用于需要获得较大输出力和扭矩的场合常用于需要获得较小输出力和扭矩的场合（压力油）（压缩空气）第一节、缸的分类和特点第一节、缸的分类和特点缸缸将压力能转换成往复直线（摆动）运动机械能的装置。按照结构形式活塞式活塞式柱塞式柱塞式摆动式摆动

2、式单作用单作用双作用双作用按照作用方式缸结构简单、工作可靠，与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等机构配合使用实现多种机械运动，满足各种运动形式要求。液压缸液压缸三梁四柱式压力机液压缸液压缸一、活塞缸一、活塞缸1、双杆活塞缸图形符号：运动范围约等于活塞有效行程的三倍 运动范围约等于缸体有效行程的两倍 双杆活塞缸双杆活塞缸双杆活塞缸的速度推力计算：224dDqAqvcVcV运动速度：cmcmppdDppAF2122214推力：缸在左右两个方向上输出的速度相等， 为缸的容积效率。 cV缸在左右两个方向上输出的推力相等， 为缸的机械效率。 cm这种缸常用于要求往返运动速度相同的场合，如外圆磨床工作

3、台往复运动液压缸等 。qp12p2、单杆活塞缸1A23 4357-防尘圈 8-活塞杆 1098（b）图 4-6（a）单活塞杆式液压缸基本结构 1-端盖 2-缸筒 3-支撑环 4、9、10-密封圈 5-活塞 6-导向套B67图形符号：CvDqv214 运动速度：CmpdDpDApApF)(42221222111推力：CvdDqv)(4222CmpDpdDApApF)(42212212212区别区别区别区别差动连接差动连接：压力相同的液体或压缩空气同时通入单活塞杆缸的两腔图 4-9 差 动 连 接A1A2v3qF3p1qCvAqqv13322)(4vdDqCvdqv234运动速度：CmAApF)(

4、2113CmpdDD1222)(4Cmpd124推力：方向方向:右右1234 5687图 4-10 (a) 柱塞式液压缸(b) 图形符号5、6-密封压紧装置 7-防尘圈 8-泄油口1-缸体 2-柱塞 3-导向套 4-密封装置二、柱塞缸二、柱塞缸12345 687图 4-10 (a) 柱 塞 式 液 压 缸(b) 图 形 符 号5、 6-密 封 压 紧 装 置 7-防 尘 圈 8-泄 油 口1-缸 体 2-柱 塞 3-导 向 套 4-密 封 装 置图形符号：柱塞和缸简内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工工艺性好成本低.CvDqv24运动速度：CmpDF24推力：柱塞缸只能制成单作用缸。在大行程设备

5、中，为了得到双向运动，柱塞缸常成对使用。 pq特点:12345 687图 4-10 (a) 柱 塞 式 液 压 缸(b) 图 形 符 号5、 6-密 封 压 紧 装 置 7-防 尘 圈 8-泄 油 口1-缸 体 2-柱 塞 3-导 向 套 4-密 封 装 置D三、摆动缸三、摆动缸输出的是周期性的回转运动，单叶片回转角小于300,双叶片回转角小于150。应用：低压、送料夹紧和回转夹具等辅助装置。图形符号：气压摆动缸气压摆动缸液压摆动缸液压摆动缸动画扭矩：角速度：)(Vq式中：Z-叶片数； b-叶片宽度； D缸体网孔直径 d叶片轴直径： p1缸的进口压力 p2缸的背压力； q缸的输人流量.转速、扭

6、矩计算第二节、其它形式的常用缸第二节、其它形式的常用缸234B567A图 4-11 伸缩式液压缸结构示意图 1-活塞 2-套筒 3-小缸 4-套筒 5-大活塞 6-大缸 7-缸盖 11、伸缩缸（动画）、伸缩缸（动画）图形图形符号符号2、 增速缸（动画）图 4-12 增 速 缸 结 构 示 意 图1-柱 塞 2-活 塞 3-缸 筒IIII1II32acb3、增压缸（增压器）2211pApA11212kppAAp增压比k212221DDAAk1p2p4、齿条活塞缸 式中：p 缸的工作压力； D 缸的直径； Df 齿轮的分度圆直径； q 缸的输人流量。扭矩：角速度：5、气-液阻尼缸 调节节流阀的开口

7、面积，就能调节活塞的运动速度。 压缩空气p6、气压油缸 气压油缸是一种使气压直接转换成液压的装置。它利用气压控制达到液压传动的目的。 气压油缸传动装置无需使用油泵和驱动电机，便可获得结构简单，价格低廉的速度平稳和可调的液压传动。 p1p7、气液增力缸 第三节、缸的结构一、缸体组件缸体组件要有足够的强度、刚度和可靠的密封性。（1）缸体组件的连接形式（2）缸体、端盖和导向套二. 活塞组件 活塞和活塞杆一般采用螺纹和半环联接。 三、缓冲装置 高速或要求较高的液压缸中往往须设置有缓装置。防止在行程终了时,活塞与端盖发生撞击,造成液压冲击和噪声,甚至严重影响工作。 四、排气装置 当液压系统长时间停止工作

8、，系统中的油液由于本身重量的作用和其它原因而流出时，易使空气吸入系统，如果液压缸中有空气或油中混入空气，都会使液压缸运动不平稳。 第四节、缸的设计计算 设计缸需要注意的问题1) 要尽量缩小外型尺寸，使结构紧凑；2) 设计活塞杆最好受拉，不受压，以免产生纵向弯曲；3) 选择合适的密封方式，减小摩擦损失，提高密封效果，防止泄漏；4) 根据具体情况适当考虑缓冲装置和排气装置。 缸主要尺寸的确定 液压缸的主要尺寸有缸筒内径、活塞杆直径和缸筒长度等。1. 缸筒内径D根据负载大小和选定的工作压力、运动速度和输入流量，按本章有关公式计算确定后，再从再从GB/T2348-93标准中选取相近尺寸加以圆整标准中选

9、取相近尺寸加以圆整。2. 活塞杆直径d按工作压力决定,或设备类型选取。见教材表4-2。 按GB/T2348-93标准进行圆整。3. 缸筒长度L缸筒长度缸筒长度=活塞行程活塞行程+活塞长度活塞长度+活塞导向长度活塞导向长度+活塞杆密封及导向长度。活塞杆密封及导向长度。 液压马达和液压泵在原理上可逆，结构上类似，但由于用途不同，它们在结构上有一定差别。常用的液压马达有柱塞式、叶片式和齿轮式等。一、液压马达的分类,特点及应用第六节 液压及气压马达(Motor) 图 4-1轴 向 柱 塞 马 达 工 作 原 理1-斜 盘 2-缸 体 3-柱 塞 4-配 油 盘 5-马 达 轴压 力 油回 油二、液压马

10、达的工作原理 以斜盘式轴向柱塞马达为例说明液压马达的工作原理。三三、液压马达的主要性能参数 （一）工作压力和额定压力 1工作压力: 液压马达实际工作时输入的压力。 2额定压力: 液压马达在正常工作条件下，按试验标准规定能连续运转所允许的最高压力。 （二）排量和流量 1理论（或几何）排量 液压马达转一周，由其密封容积几何尺寸变化计算而得的、需输进液体的体积。 2流量： 液压马达在单位时间内，需输进液体的体积，也有理论和实际流量之分。理论流量 是指在没有泄漏的情况下，达到要求转速所需输入液体的流量。其值由理论排量和转速计算而得。由于有泄漏损失，实际输入的流量 必须大于理论流量。pnpVtqq（三）

11、效率和功率（三）效率和功率1容积效率Mv马达的理论流量qT与实际输入流量q的比值。 式中：q马达的泄漏量。2机械效率Mm 由于有摩擦损失，液压马达实际输出的转矩T小于理论转矩Tt。如果损失转矩T1，则实际输出转矩M和机械效率Mm为 qqqqqTTTMv1TTTtttttMmTTTTTTT111 3马达的总效率M 4马达的输入功率Pi 5马达的输出功率Po 式中：p马达进、出口的压力差；,n马达的角速度和转速。 （四）输出的转矩和转速 1液压马达轴理论输出的转矩Tt和实际输出的转矩T为 2马达轴实际输出的转速n为式中：V马达的排量MmMvMqpPiTnTPo22VpTtMmVpT2VqVqnvMT 四、液压马达的类型 与液压泵类似，从结构上看，常用的液压马达有柱塞式、叶片式和齿轮式等三大类。根据其排量是否可调，可分为定量马达和变量马达；根据转速高低和转矩大小，液压马达又分为高速小转矩和低速大转矩马达等。（ a） 定 量 马 达（ b） 变 量 马 达（ c） 双 向 定 量 马 达（ d） 双 向 变 量 马 达图 4-2 液 压 马