液压传动与控制技术课件：液压执行元件的分析、选用与故障排除

液压执行元件的分析、

选用与故障排除任务一液压马达分析任务二液压缸分析任务三液压缸的设计任务四液压缸的安装、调整及常见故障排除

知识目标:

1.掌握液压马达的特点、分类及主要性能参数。

2.掌握液压马达与液压泵的区别。

3.掌握液压马达的结构及工作原理。

4.掌握液压缸的特点、分类及主要性能参数。

5.掌握单杆活塞缸的差动连接。

6.掌握液压缸的典型结构及组件。

7.掌握液压缸的设计方法。

8.掌握液压缸的选用、拆卸、装配、调整及故障排除。

技能目标:

1.能分析常用液压马达和液压缸。

2.能根据工作条件来设计液压缸。

3.能进行常用的液压缸和液压马达的选用、拆卸、装配、调整及故障排除。

3.在完成上述任务的过程中,能够自觉遵守安全操作规范。

任务一液压马达分析

液压马达是液压系统中的执行元件,是将液压泵提供的液压能(压力p和流量q)转变为机械能(转矩T、转速n)的能量转换装置。

一、液压马达的特点及分类

1.液压马达的特点

从能量转换的观点来看,液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件,向任何一种液压泵输入工作液体,都可使其变成液压马达工况;反之,当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时,也可变为液压泵工况。因为它们具有同样的基本结构要素——密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。但是,由于液压马达和液压泵的工作条件不同,因此对它们的性能要求也不一样,从而同类型的液压马达和液压泵之间,仍存在许多差别,具体如下。

(1)液压泵是动力元件,液压马达是执行元件,液压泵将机械能(转矩T和转速n)转换为液压能(压力p和流量q);液压马达将液压能(pM、qM)转换为机械能(TM、n)。

(2)液压泵的结构需保证自吸能力,而液压马达无此要求。液压泵的吸油腔一般为真空,为改善吸油性和抗气蚀能力,通常进口尺寸大于出口;液压马达排油腔的压力稍高于大气压

力,没有特殊要求,所以液压马达的进出油口尺寸相同。

(3)液压马达需要正反转(内部结构需对称),液压泵一般是单向旋转。

(4)液压马达的轴承结构、润滑形式需保证在很宽的速度范围内使用,而液压泵的转速虽相对比较高,但变化小,故无此苛刻要求。

(5)液压泵的启动靠外机械动力;液压马达启动需克服较大的静摩擦力,因此要求启动转矩大,转矩脉动小,内部摩擦小(如齿轮马达的齿数比齿轮泵多)。

(6)液压泵需容积效率高;液压马达需机械效率高。一般地,液压马达的容积效率比液压泵低,液压泵的机械效率比液压马达低。

(7)液压泵与原动机装在一起,主轴不受额外的径向负载。而液压马达主轴常受径向负载(轮子或皮带、链轮、齿轮直接装在液压马达上时)。

2.液压马达的分类

液压马达按其结构类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其他形式。也可按照其输出转速的不同分为高速液压马达和低速液压马达,一般来说,额定输出转速高于500r/min的液压马达属于高速马达,额定转速低于500r/min的液压马达属于低速马达。

高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等,它们的主要特点是转速高、转动惯量小、便于启动和制动、调速和换向时灵敏度高。通常高速液压马达的输出转矩不大,所以又称为高速小转矩液压马达。

低速液压马达的输出转矩通常都较大(可达数千至数万牛·米),所以又称为低速大转矩液压马达。低速大转矩液压马达的主要特点是转矩大,低速稳定性好(一般可在10r/min以

下平稳运转,有的可低到0.5r/min以下),因此可以直接与工作机构连接(如直接驱动车轮或绞车轴),不需要减速装置,使传动结构大为简化。低速大转矩液压马达广泛用于工程、运

输、建筑和船舶等机械(如行走机械、卷扬机、搅拌机)上,其基本结构为径向柱塞式,通常分为单作用曲轴型和多作用内曲线型两种类型。

液压马达的图形符号如图5－1所示。

图5－1液压马达的图形符号

二、液压马达的主要性能参数

液压马达的基本性能参数主要包括液压泵的压力、排量、流量、功率、效率、转矩等。

1.压力

(1)工作压力。液压马达入口油液的实际压力称为液压马达的工作压力。液压马达入口压力与出口压力的差值称为液压马达的工作压差,该值是由外负载决定的。在液压马达出口直接通油箱的情况下,为便于定性分析问题,通常近似认为液压马达的工作压力就等于工作压差。

(2)额定压力。液压马达在正常工作条件下,按试验标准规定连续运转的最高压力称为液压马达的额定压力。与液压泵相同,液压马达的额定压力也受泄漏和强度的制约,工作压

力超过额定压力时就会过载。

2.排量和流量

(1)排量。液压马达排量VM是指其转轴每转一周,液压马达理论上输入液体的体积,其大小由密封容腔几何尺寸变化计算而得,故又称液压马达的几何排量,其单位为m3/

r,工程上常用mL/r。排量可调节的液压马达称为变量马达,排量不可调节的称为定量马达。

(2)流量。液压马达的流量是指单位时间输入马达的液体体积,其单位为m3/s,工程上常用L/min。流量有理论流量qM0与实际流量qM之分,并且理论流量为

式中,n为马达轴转速(r/s)。

3.效率和转速

(1)容积效率。由于液压马达实际存在泄漏,因此输入液压马达的油液有一部分没有做功,直接从高压口流向低压口或泄漏口。由实际流量qM计算转速n时,应考虑这部分泄漏。当液压马达的泄漏流量为ΔqM时,则液压马达的实际流量为qM=qM0+ΔqM0。液压马达的容积效率ηMV等于理论输入流量qM0与实际输入流量qM的比值,即

(2)转速。转速n等于理论输入流量与排量的比值,即

变量马达的调速范围用最高使用转速和最低稳定转速之比表示。

4.转矩和机械效率

液压马达的理论转矩与液压泵的理论转矩计算公式的形式相同,即

由于液压马达实际存在机械损失,故实际转矩TM等于理论转矩与机械损失转矩之差,即

5.功率和总效率

液压马达输入功率为pMqM,输出功率为2πnTM,液压马达的总效率ηM即输出功率与输入功率的比值,即

由式(5－7)可见,液压马达的总效率等于机械效率与容积效率的乘积。

图5－2所示为液压马达的特性曲线。从式(5－3)和式(5－4)可以看出,对于定量液压马达,VM为定值,在qM和pM不变的情况下,输出转速n和转矩TM皆不可变;对于变量液压马达,VM的大小可以调节,因而它的输出转速n和转矩TM是可以改变的。在qM和pM不变的情况下,若使VM增大,则n减小,TM增大。图5－2液压马达的特性曲线

三、液压马达的典型结构及工作原理

1.齿轮马达

齿轮马达结构简单、尺寸小、重量轻、造价便宜,可以在比较恶劣的条件下工作。但与齿轮泵一样,齿轮马达的密封性较差,容积效率低,只适宜于在高速小转矩工况下使用。

1)工作原理

齿轮马达的工作原理如图5－3所示。图中P为两齿轮的啮合点。设轮齿的高度为h,啮合点到两齿轮齿根的距离分别为a和b,由于a和b都小于h,所以压力油作用在齿面上时(如图中箭头所示,凡齿面两边受压力平衡的部分都未用箭头表示),在两个齿轮上就各有一个使它们产生转矩的作用力pB(h-a)和pB(h-b),其中p为输入油液的压力,B为齿宽。图5－3齿轮马达工作原理图

2)结构特点

齿轮马达可以分两种类型,一种是以齿轮泵为基础的齿轮马达,另一种是专门设计的齿轮马达。以泵为基础的齿轮马达和齿轮泵差别不大,而专门设计的齿轮马达由于考虑了马达的一些特殊要求(如马达往往需要带负载启动,外载荷的冲击、振动比较严重而且还要能够正反两个方向旋转),因此在实际结构方面和齿轮泵相比还有些差别。概括起来,专门设计的齿轮马达大致具有如下结构特点:

(1)齿轮马达要求正、反两个方向回转,因此齿轮马达要求有左右对称的结构。

(2)通常都有外泄油口,因为齿轮马达的回油腔的油压往往高于大气压力,如果采用内泄油结构可能会把轴端油封冲坏。特别是当齿轮马达反转时,原来的回油腔变成了高压腔,

情况会更为严重。

(3)齿轮马达多数采用滚动轴承,这不仅对减少磨损有利,对于改善启动性能也有很大的好处。

(4)有的不采用端面补偿装置,以免增大摩擦力矩,使齿轮马达的机械效率降低、启动性能变坏;如果仍旧采用端面补偿装置,则还需要设置压力油道自动转换机构,以适应正反方向旋转,始终保证将压力油引向浮动轴套或挠性侧板的背面。

(5)齿轮马达的低压腔的油液是通过齿轮带出的,所以不会像齿轮泵那样因吸入流速过高产生气蚀现象,也就是说,齿轮马达的进、出油口都可以做得较小从而使轴承的径向负荷减小,提高了轴承寿命。

(6)齿轮马达要求输出力矩脉动小,因此齿数z不能太小,一般取z=10~14。

在选用齿轮马达时,要注意以下两个问题:

(1)齿轮马达的启动性能不好,通常启动时的机械效率为70%~80%,也就是说启动转矩是理论转矩的70%~80%。

(2)齿轮马达低速性能差。由于齿轮马达流量脉动大、密封性差、容积效率低,因此它的低速性能不好,当转速在50~100r/min以下时就不稳定,因此一般选用转速不低于150~400r/min的齿轮马达。

2.叶片马达

1)工作原理

双作用叶片马达的工作原理如图5－4所示。当压力为p1的油液从配油窗口进入相邻两叶片间的密封工作腔时,位于进油腔的叶片2、6因两面所受的压力相同,故不产生转矩。位于回油腔的叶片8、4也同样不产生转矩。而位于封油区的叶片1、5和3、7因一面受压力油作用,另一面受回油的低压作用,故可产生转矩,且叶片1、5的转矩方向与叶片3、7的相反,但因叶片3、7的承压面积大、转矩大,因此转子沿着叶片3、7的转矩方向作顺时针方向旋转。图5－4双作用叶片马达的工作原理

2)结构特点

叶片马达是高速小转矩马达,其结构类似于双作用式叶片泵,属双作用定量式。叶片马达具有结构简单、尺寸紧凑、重量轻、运转平稳、噪声低、转矩脉动小、转子径向液压力

平衡、轴承负荷小、可靠性好、寿命长、转动部分惯性小、回转跟随性好、启动和制动迅速及能承受频繁的正反转切换;叶片顶部磨损后能自动伸出补偿,保持与定子内表面的接触,一般不影响正常工作等一系列优点。由于以上特点,叶片马达在各种工业设备和车辆液压系统中都获得了广泛应用,其输出转矩范围一般在齿轮马达和柱塞马达之间,属中型液压马达。

叶片马达的缺点是:叶片顶端对定子内表面的摩擦磨损大;泄漏量较大,原因是泄漏环节较多,其泄漏量比柱塞马达大,比叶片泵大;加工精度要求高,对油液清洁度要求较高。

叶片马达虽然与叶片泵非常相似,但由于所完成的功能不同,仍然存在一些差异,主要区别在于:

(1)叶片马达必须有叶片压紧机构,使启动时叶片能紧贴定子内表面,形成密闭的工作容腔。

(2)叶片泵只需单方向旋转,叶片马达常需正、反向旋转,为此对马达有以下要求:

①在壳体上设有单独的泄漏口。由于泵只沿规定方向单向旋转,吸油口恒为低压,所以定量泵常将内泄漏油在泵内引回吸油腔。马达反转时进、出油口要对换,原来低压的回油腔将变为高压的进油腔,故不能将泄漏油引到回油腔,而必须从泄漏口引出,经外部配管流回油箱。

②叶片一律沿转子半径方向放置,叶片顶端形状左右对称。

③进、出油口大小相同。

3.柱塞马达

1)轴向柱塞马达

图5－5所示为轴向柱塞马达的工作原理。斜盘1和配油盘4固定不动,柱塞2可在缸体3的孔内移动,斜盘中心线与缸体中心线相交一个倾角β。高压油经配油盘的窗口进入缸体的柱塞孔时,处在高压腔中的柱塞被顶出,压在斜盘上,斜盘对柱塞的反作用力F可分解为两个分力,轴向分力Fx与作用在柱塞上的液压力平衡,垂直分力Fy使缸体产生转矩,带动马达轴5转动。图5－5轴向柱塞马达工作原理

2)多作用内曲线液压马达

用具有特殊曲线的凸轮环,使每个柱塞在缸体每转一转时作多次往复运动的径向柱塞液压马达,称为多作用内曲线径向柱塞液压马达(简称内曲线液压马达)。多作用内曲线液压马达的结构形式很多,就使用方式而言,有轴转、壳转与直接装在车轮的轮毂中的车轮式液压马达等形式。而从内部的结构来看,根据不同的传力方式和柱塞部件的结构可有多种形式,但液压马达的主要工作过程是相同的。

图5－6所示为多作用内曲线径向柱塞液压马达的结构。图5－6多作用内曲线径向柱塞液压马达结构图

任务二液压缸分析

一、液压缸的类型和特点1.活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构,其固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种。

1)双杆活塞缸

图5－7所示为双杆活塞式液压缸的原理图。活塞两侧均装有活塞杆。当两活塞杆直径相同,供油压力和流量不变时,活塞(或缸体)在两个方向的运动速度和推力也都相等,即

式中:v为活塞(或缸体)的运动速度;q为输入液压缸的流量;A为液压缸的有效工作面积;D为活塞直径;d为活塞杆直径;F为活塞(或缸体)上的液压推力;p1为液压缸的进油压力;

p2为液压缸的回油压力。

这种两个方向等速、等力的特性使双杆活塞式液压缸特别适合应用于双向负载基本相等而又要求往复运动速度相同的场合,如平面磨床液压系统。

图5－7(a)所示为缸体固定方式。缸体固定时,液压缸上某一点的运动行程约等于活塞有效行程的三倍,一般用于中、小型设备。图5－7(b)所示为活塞杆固定方式。活塞杆固定时,液压缸上某一点的运动行程约等于缸体有效行程的两倍,常用于大、中型设备。图5－7双杆活塞式液压缸

2)单杆活塞缸

图5－8所示为双作用单杆活塞式液压缸,缸体固定。它只在活塞的一侧装有活塞杆,因而两腔有效作用面积不同,当向缸的两腔分别供油,供油压力和流量不变时,活塞在两个方

向的运动速度和输出推力皆不相等。图5－8单杆活塞式液压缸

无杆腔进油时(见图5－8(a)),有杆腔回油。设活塞的运动速度为v1,推力为F1,则有

有杆腔进油时(见图5－8(b)),无杆腔回油。设活塞的运动速度为v2,推力为F2,则有

式中:q为输入液压缸的流量;D为活塞直径(即缸体内径);d为活塞杆直径;A1、A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的活塞有效作用面积;F1、F2为活塞(或缸体)上的液压推力;p1为液压缸的进油压力;p2为液压缸的回油压力。

液压缸往复运动时的速度比为

3)单杆活塞缸差动连接

单杆活塞缸还有另外一种非常重要的工作方式,即两腔同时通入压力油,如图5－9所示,这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路压力损失的情况下,差动连接时

液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆腔受力面积大于有杆腔,活塞向右的作用力大于向左的作用力,活塞杆作伸出运动,并将有杆腔的油液挤出,流进无杆腔,加快了活塞杆的伸出速度。图5－9单杆活塞缸差动连接

由式(5－15)和式(5－16)可知,差动连接时实际起作用的有效面积是活塞杆的横截面积。若要使活塞往、返速度相等,即v3=v2,则D=2d2。

与非差动连接无杆腔进油工况相比,在输入油液压力和流量相同的条件下,活塞杆伸出速度较大而推力较小。利用差动连接,可以在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度。这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其他机械设备的快速运动中。

单杆缸与双杆活塞缸一样,也有两种固定方式。两种固定方式下,往复运动范围均约为有效行程的两倍,其结构紧凑,应用广泛。

2.柱塞式液压缸

柱塞缸是单作用液压缸,其工作原理如图5－10(a)所示。柱塞与工作部件连接,缸筒固定在机体上(也可以改变固定方式,使柱塞固定,缸筒带动工作部件运动)。油液进入缸筒,推动柱塞向右运动,但反方向时必须依靠其他外力或自重驱动。为了得到双向运动,柱塞缸常成对、反向地布置使用,如图5－10(b)所示。当柱塞直径为d,输入液压油的流量为q,压

力为p时,其产生的速度v和推力F为图5－10柱塞式液压缸

3.摆动缸

摆动缸也称摆动液压马达,它有单叶片和双叶片两种结构形式,如图5－11所示。结构中定子块1固定在缸体4上,叶片2与摆动轴3连为一体。当两油口交替通入压力油时,在叶片的带动下,它的主轴能输出小于360°的摆动运动。

图5－11(a)所示为单叶片式摆动缸,它的摆动角度较大,可达300°。当摆动缸进、出油口油液压力为p1和p2,输入流量为q时,它的输出转矩T和角速度ω各为

式中:b为叶片的宽度,R1、R2分别为叶片底部、顶部的回转半径。

图5－11(b)所示为双叶片式摆动缸,它的摆动角度较小,可达150°,它的输出转矩是单叶片式的两倍,而角速度则是单叶片式的一半。

摆动缸常用于工夹具的夹紧装置、送料装置、转位装置及需要周期性进给的系统。图5－11摆动缸

4.组合式液压缸

1)伸缩缸

伸缩缸又称多级缸,它由两级或多级活塞缸套装而成,前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒。图5－12所示为其结构示意图。工作时外伸动作逐级进行,首先是最大直径的缸筒外伸,当其达到行程终点的时候,稍小直径的缸筒开始外伸,这样各级缸筒依次外伸。由于有效工作面积逐次减小,因此,当输入流量相同时,外伸速度逐次增大;当负载恒定时,

液压缸的工作压力逐次增高。图5－12伸缩缸

2)齿条活塞缸

齿条活塞缸又称无杆式液压缸,它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构所组成,如图5－13所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周期性往复转动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。图5－13齿条活塞缸

二、液压缸的典型结构和组件

1.液压缸的典型结构

图5－14所示为双杆活塞缸的典型结构。它由缸筒7,前、后缸盖3,前、后压盖11,前、后导向套4,活塞5,活塞杆1、10,两套V形密封圈9及O形密封圈8等主要部分组成。图5－14双杆活塞缸的典型结构

图5－15所示为单杆活塞缸的典型结构。它主要由缸筒3,活塞2,活塞杆8,前、后缸盖1、4,导向套6,拉杆7等组成。当压力油从a孔或b孔进入缸筒3时,可使活塞实现往复运动,并利用设在缸两端的缓冲及排气装置,减少冲击和振动。为了防止泄漏,在缸筒与活塞、活塞杆与导向套以及缸筒与缸盖等处均安装了密封圈,并利用拉杆将缸筒、缸盖等连接在一起。图5－15单杆活塞缸的典型结构

2.缸体组件

缸体组件包括缸筒、端盖及其连接件。

1)缸体组件的连接形式

常见的缸体组件的连接形式如图5－16所示。图5－16缸体组件的连接形式

2)缸筒、端盖和导向套

缸筒是液压缸的主体,它与端盖、活塞等零件构成密闭的容腔,承受油压,因此要有足够的强度和刚度,以便抵抗油液压力和其他外力的作用。缸筒内孔一般采用膛削、铰孔、滚

压或珩磨等精密加工工艺制造,要求表面粗糙度Ra值为0.

1~0.4μm,以使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动和保证密封效果,减少磨损。为了防止腐蚀,缸筒内表面有时需镀铬。

端盖装在缸筒两端,与缸筒形成密闭容腔,同样承受很大的液压力,因此它们及其连接部件都应有足够的强度。设计时既要考虑强度,又要选择工艺性较好的结构形式。

3.活塞组件

活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。随工作压力、安装方式和工作条件的不同活塞组件有多种连接形式。

1)活塞组件的连接形式

活塞与活塞杆的连接形式如图5－17所示。

整体式连接(图5－17(a))和焊接式连接(图5－17(b))结构简单,轴向尺寸紧凑,但损坏后需整体更换。锥销式连接(图5－17(c))加工容易,装配简单,但承载能力小,且需要必

要的防止脱落措施。螺纹式连接(图5－17(d))结构简单,装拆方便,但一般需备有螺母防松装置。半环式连接(图5－17(e))强度高,但结构复杂。

2)活塞和活塞杆

活塞受油压的作用在缸筒内作往复运动,因此,活塞必须具备一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁制造。活塞的结构通常分为整体式和组合式两类。

活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件,它必须具有足够的强度和刚度。活塞杆无论是实心的还是空心的,通常都用钢料制造。活塞杆在导向套内往复运动,其外圆表面应当耐磨并有防锈能力,故活塞杆外圆表面有时需镀铬。活塞和活塞杆的技术要求可参考有关手册。图5－17活塞与活塞杆的连接形式

4.密封装置

液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏(液压缸一般不允许外泄,并要求内泄漏尽可能小)。密封装置设计的好坏对于液压缸的静、动态性能有着重要的影响。一般要求密封装置应具有良好的密封性、尽可能长的寿命,要制造简单,拆装方便,成本低。液压缸的密封主要指活塞、活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封,如图5－14中的O形密封圈和V形密封圈,以及组合式密封装置。有关密封装置的内容详见项目七的任务五。

5.缓冲装置

当液压缸拖动质量较大的部件作快速往复运动时,运动部件具有很大的动能,这样,当活塞运动到液压缸的终端时,会与端盖发生机械碰撞,产生很大的冲击和噪声,引起液压缸

的损坏。故一般应在液压缸内设置缓冲装置,或在液压系统中设置缓冲回路。

缓冲的一般原理是:当活塞快速运动到接近缸盖时,通过节流的方法增大回油阻力,使液压缸的排油腔产生足够的缓冲压力,活塞因运动受阻而减速,从而避免与缸盖快速相撞。

常见的缓冲装置如图5－18所示。

1)圆柱形环隙式缓冲装置

圆柱形环隙式缓冲装置如图5－18(a)所示。当缓冲柱塞A进入缸盖上的内孔时,缸盖和活塞间形成环形缓冲油腔B,被封闭的油液只能经环形间隙δ排出,产生缓冲压力,从而

实现减速缓冲。这种装置在缓冲过程中,由于回油通道的节流面积不变,因而缓冲开始时产生的缓冲制动力很大,其缓冲效果较差,液压冲击较大,且实现减速需较长行程。但这种装

置结构简单,便于设计和降低成本,所以在一般系列化的成品液压缸中常采用这种缓冲装置。图5－18液压缸的缓冲装置

2)圆锥形环隙式缓冲装置

圆锥形环隙式缓冲装置如图5－18(b)所示。由于缓冲柱塞A为圆锥形,因此缓冲环形间隙δ随位移量不同而改变,即节流面积随缓冲行程的增大而缩小,使机械能的吸收较均匀,其缓冲效果较好,但仍有液压冲击。

3)可变节流槽式缓冲装置可变节流槽式缓冲装置如图5－18(c)所示。在缓冲柱塞A上开有三角节流沟槽,节流面

积随着缓冲行程的增大而逐渐减小,其缓冲压力变化较平缓。

4)可调节流孔式缓冲装置

可调节流孔式缓冲装置如图5－18(d)所示。当缓冲柱塞A进入到缸盖内孔时,回油口被柱塞堵住,只能通过节流阀C回油,调节节流阀的开度可以控制回油量,从而控制活塞的缓冲速度。当活塞反向运动时,压力油通过单向阀D很快进入液压缸内,并作用在活塞的整个有效面积上,故活塞不会因推力不足而产生启动缓慢现象。这种缓冲装置可以根据负载情况调整节流阀开度的大小,改变缓冲压力的大小,因此适用范围较广。

6.排气装置

在液压系统安装时或停止工作后又重新启动时,必须把液压系统中的空气排出去。对于要求不高的液压缸往往不设专门的排气装置,而是将油口布置在缸筒两端的最高处,通过回油使缸内的空气排往油箱,再从油面逸出。对于速度稳定性要求较高的液压缸或大型液压缸,常在液压缸两侧的最高位置处(该处往往是空气聚积的地方)设置专门的排气装置。常用的排气装置有两种形式,如图519所示。

一种是在液压缸的最高部位处开排气孔2(见图5－19(a)),用长管道通向远处的排气阀排气,机床上大多采用这种形式。另一种是在液压缸的最高部位直接安装排气阀(见图5－19(b)、(c))。在液压系统正式工作前,松开排气阀螺钉

后,让液压缸全行程空载往复运动若干次,带有气泡的油液就会排出。然后再拧紧排气阀螺钉,液压缸便可正常工作。

图5－19液压缸的排气结构

任务三液压缸的设计

一、液压缸设计中应注意的问题不同的液压缸有不同的设计内容和要求,一般在设计液压缸时应注意以下问题:(1)尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载,若是受压状态,应具有良好的纵向稳定性。

(2)根据实际工况,考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题。

(3)根据主机的工作要求和结构设计要求,正确选择液压缸的安装和固定方式。但考虑到液压缸的热胀冷缩,液压缸只能一端定位。

(4)液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计,尽可能做到结构简单、紧凑,加工、装配和维修方便。

二、液压缸主要尺寸的计算

液压缸的主要几何尺寸包括液压缸内径D、活塞杆直径d和液压缸缸筒长度L。

1.液压缸内径D

液压缸内径D根据最大总负载和选取的工作压力来确定。一般液压缸设计中,常初步选取回油压力为0,则对单杆缸而言,无杆腔进油时:

有杆腔进油时:

式中各符号含义同前。计算所得的液压缸内径D(即活塞直径)应圆整为标准系列值(可查液压设计手册)。

2.活塞杆直径d

活塞杆直径d可根据工作压力或设备类型选取,见表5－1和表5－2。当液压缸的往复速度比λv有一定要求时:

推荐液压缸的往复速度比如表5－3所示。

3.液压缸缸筒长度

液压缸的缸筒长度L