第四章液压缸流体传动

第四章液压缸流体传动第1页，共39页，2023年，2月20日，星期二第4章液压缸2第2页，共39页，2023年，2月20日，星期二功用：将压力能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动。4.1类型及特点结构形式活塞式柱塞式组合式单作用式作用方式双作用式3第3页，共39页，2023年，2月20日，星期二只有一腔能进出压力油，活塞（缸体）只能依靠液压力作单向运动，回程需借助自重/外力的液压缸单作用式单作用式又分为无弹簧式附弹簧式柱塞式4.1类型及特点4第4页，共39页，2023年，2月20日，星期二两腔均能进出压力油，活塞（缸体）能作正、反两个方向移动。双作用式又分两种双作用式双杆形单杆形4.1类型及特点5第5页，共39页，2023年，2月20日，星期二柱塞式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸伸缩式液压缸4.1类型及特点6第6页，共39页，2023年，2月20日，星期二单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸伸缩式液压缸弹簧复位式液压缸4.1类型及特点7第7页，共39页，2023年，2月20日，星期二增压缸串联式液压缸齿轮缸4.1类型及特点8第8页，共39页，2023年，2月20日，星期二摆动缸4.1类型及特点9第9页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点10第10页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点11第11页，共39页，2023年，2月20日，星期二1.活塞缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。两端进出油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。4.1类型及特点12第12页，共39页，2023年，2月20日，星期二13第13页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点14第14页，共39页，2023年，2月20日，星期二当供给液压缸的流量Q一定时，活塞两个方向的运动速度为：v1=Q/A1=4Q/πD2(向左）v2=Q/A2=4Q/π(D2-d2)(向右）当供油压力p一定，回油压力为零时作用力F1=p.A1=p.πD2/4(向右）F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4(向左）4.1类型及特点15第15页，共39页，2023年，2月20日，星期二当差动连接时，作用力为：F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4)速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd24.1类型及特点16第16页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点17第17页，共39页，2023年，2月20日，星期二单活塞杆液压缸可以是缸筒固定，活塞运动；也可以是活塞杆固定缸筒运动。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。4.1类型及特点18第18页，共39页，2023年，2月20日，星期二双活塞杆式液压缸1—活塞杆2—堵头3—托架4、17—V形密封圈5、14—排气孔6、19—导向套7—O形密封圈8—活塞9、22—锥销10—缸体11、20—压板12、21—钢丝环13、23—纸垫15—活塞杆16、25—压盖18、24—缸盖双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，组成与单活塞杆液压缸基本相同。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。4.1类型及特点19第19页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点20第20页，共39页，2023年，2月20日，星期二双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。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速度相等。v=Q/A=4Q/(D2-d2)

F=p.A=p.(D2-d2)/4这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力，多数用于机床。4.1类型及特点21第21页，共39页，2023年，2月20日，星期二2.柱塞式液压缸柱塞式液压缸特点(1)一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；4.1类型及特点22第22页，共39页，2023年，2月20日，星期二(2)柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；(3)工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；(4)柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。柱塞上有效作用力F为：柱塞运动速度为：4.1类型及特点23第23页，共39页，2023年，2月20日，星期二3.伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，如伸缩式缸活塞伸出顺序从大到小，而空载缩回的顺序则一般从小到大。可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。常用于工程机械和农业机械上。4.1类型及特点24第24页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点25第25页，共39页，2023年，2月20日，星期二4.1类型及特点26第26页，共39页，2023年，2月20日，星期二缸筒主要是由钢材制成，工作压力p＜10MPa铸铁缸筒10MPa≤p＜20MPa无缝钢管

p≥20MPa铸钢或锻钢4.2液压缸的典型结构缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度Ra<0.08m，以减少密封件的摩擦。27第27页，共39页，2023年，2月20日，星期二通常由钢材制成，有前端盖和后端盖，安装在缸筒的前后两端，盖板和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、罗纹连接等。4.2液压缸的典型结构缸盖28第28页，共39页，2023年，2月20日，星期二活塞活塞的材料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞应有一定的导向长度，一般取活塞长度为缸筒内径的（0.6～1.0）倍。活塞杆是由钢材做成实心杆或空心杆，表面经淬火再镀铬处理并抛光。短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体。4.2液压缸的典型结构活塞杆29第29页，共39页，2023年，2月20日，星期二活塞与活塞杆的连接螺母连接结构简单，适用负载较小，受力无冲击的缸中，安装方便可靠，但在活塞杆上车螺纹将削弱其强度。法兰连接高压，需焊接法兰盘，较复杂结构简单，轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换整体式4.2液压缸的典型结构30第30页，共39页，2023年，2月20日，星期二卡环式连接活塞杆上开有一个环形槽，槽内装有两个半圆环3以夹紧活塞4，半环3由轴套2套住，而轴套2的轴向位置用弹簧卡圈1来固定。4.2液压缸的典型结构31第31页，共39页，2023年，2月20日，星期二径向销式连接用锥销1把活塞2固连在活塞杆3上。特别适用于双出杆式活塞。4.2液压缸的典型结构32第32页，共39页，2023年，2月20日，星期二缓冲装置作用：防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起噪音，影响工件精度或使液压缸损坏。前后端盖上设缓冲装置缓冲原理：利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。4.2液压缸的典型结构33第33页，共39页，2023年，2月20日，星期二凡是两个零件连接处或相对运动表面都应设置密封装置静密封－O形圈动密封－O形圈、V形密封、U形密封、Y形密封、复合密封、活塞环。密封装置用以防止油液的泄漏4.2液压缸的典型结构34第34页，共39页，2023年，2月20日，星期二放气装置在安装过程中或停止工作的一段时间后，空气将渗入液压系统内，缸筒内如存留空气，将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖现象，换向时易引起冲击，因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。双作用式液压缸不设专门的放气孔，将液压油出入口布置在前后盖板的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前后端盖板设放气栓塞。对于单作用式液压缸液压油出入口一般设在缸筒底部，在最高处设放气栓塞。4.2液压缸的典型结构35第35页，共39页，2023年，2月20日，星期二液压缸的设计和计算

选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。

液压缸的设计内容和步骤(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸(3)结构强度、刚度的计算和校核(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书4.3设计计算36第36页，共39页，2023年，2月20日，星期二计算液压缸的结构尺寸三个主要结构尺寸缸筒内径D活塞杆外径d缸筒长度L(1)缸筒内径D负载工作压力往返速度比有效工作面积缸筒内径D取标准值①以无杆腔作工作腔时4.3设计计算37第37页，共39页，2023年，2月20日，星期二②以有杆腔作工作腔时(2)活塞杆外径d先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其结构强度和稳定性。(3)缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定L=l+B