《液压气压传动技术书项目化教程》-3.1液压缸的认知与故障排除课件

模块2：液压执行元件的认知与使用任务1：液压缸的认知与故障排除1学习目标：

1、能够搭建简单的差动回路；2、能够掌握液压缸的工作原理、结构、类型、应用；3、计算液压缸的受力和运动速度；4、能够描述增压缸、摆动缸等特殊液压缸的基本结构和原理；

任务1液压缸的认知与故障排除2

任务1液压缸的认知与故障排除

任务实施1：用FluidSIM仿真软件搭建补充完成图23刨床的差动系统，实现刨床的快进，同时也补充完成液压系统工进进给的搭接，并做如下实验：1）对系统进行仿真，记录液压缸的进给速度。2）分析差动回路为什么会使液压缸的速度加快？3）如果用双活塞杆双作用液压缸，能搭接出差动回路吗？3任务1液压缸的认知与故障排除

概述

液压传动系统中的执行元件，是将流体的压力能转化为机械能的元件。

执行元件驱动机构作直线往复或旋转（或摆动）运动。执行元件压力流量力（转矩）速度（转速）4

第一节液压缸一、液压缸的作用、类型和特点1、液压缸的作用

液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件，它主要是用来输出直线运动（也包括摆动运动），实现直线的往复运动。任务1液压缸的认知与故障排除5

第一节液压缸一、液压缸的作用、类型和特点2、液压缸的类型1）活塞式液压缸双杆活塞缸单杆活塞缸2）柱塞式液压缸3）摆动式液压缸按结构形式，可以分为：任务1液压缸的认知与故障排除6双杆活塞缸活塞两侧的活塞杆直径相等。工作台移动范围约为活塞有效行程的三倍。进、出油口位于缸筒两端；工作台移动范围约为活塞有效行程的二倍。进、出油口在活塞杆上，或用软管连接在缸筒两端；任务2任务1液压缸的认知与故障排除7双杆活塞缸

当活塞左右运动对应的油压和输入流量相同时，两个方向上输出的推力和速度就是相等的。设：A-活塞的有效面积；D、d—活塞和活塞杆的直径；

q—输入流量；

p1、p2—进、出口压力；

ηm、ηv—缸的机械效率、容积效率任务1液压缸的认知与故障排除8单杆活塞缸

只在活塞一端有活塞杆，缸的两腔有效工作面积不相等。

安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，进、出油口根据安装方式而定。工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。任务1液压缸的认知与故障排除9单杆活塞缸速度和推力计算式（工进)任务1液压缸的认知与故障排除10单杆活塞缸

单活塞杆液压缸左右两腔同时接通压力油，这种连接方式称为差动连接，此缸称为差动缸。

此时液压缸两腔压力相等，但两腔活塞的工作面积不相等，活塞将向有杆腔方向运动。任务1液压缸的认知与故障排除（快进)11任务实施1：分析：2）分析差动回路为什么会使液压缸的速度加快？3）如果用双活塞杆双作用液压缸，能搭接出差动回路吗？单杆活塞缸1.在不增加输入流量的情况下提高活塞的运动速度；2.输出力降低了。

特点任务1液压缸的认知与故障排除12柱塞液压缸1.柱塞式液压缸是单作用液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，回程靠自重（当液压缸垂直放置）或外力；2.用两个柱塞缸组合，也能用压力油实现往复运动；

特点3.柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即可。任务1液压缸的认知与故障排除13增压缸

在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大流量泵配合作用。其工作原理如图所示。一、单作用增压缸单作用增压缸不能连续向系统供油。

任务1液压缸的认知与故障排除14增压缸

在短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大流量泵配合作用。二、双作用增压缸其工作原理如图所示。可由两个高压端连续向系统供油。任务1液压缸的认知与故障排除15摆动式液压缸一、单叶片式摆动缸摆动角度较大，可达300度。

摆动式液压缸也称摆动液压马达。当它通人压力油时，它的主轴能输出小于的摆动运动，常用于工夹具夹紧装置、送料装置、转位装置以及需要周期性进给的系统中。

任务1液压缸的认知与故障排除16摆动式液压缸一、双叶片式摆动缸

摆动角度较小，可达180°，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。

任务1液压缸的认知与故障排除17伸缩式液压缸1.由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一级活塞缸的缸筒；2.伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸；特点任务1液压缸的认知与故障排除3.在各级活塞依次伸出时，液压缸的有效面积是逐级变化的。18伸缩式液压缸特点在输入流量和压力不变的情况下，液压缸的输出推力和速度逐级变化：4.起动时活塞有效面积最大，输出推力也最大，随着行程逐级增长，推力随之减小；推力变化情况，正适合于自动装卸车对推力的要求。任务1液压缸的认知与故障排除19

液压缸的结构形式很多，在此以单杆活塞缸为例，说明液压缸的基本组成。一、液压缸的典型结构第二节液压缸的典型结构和组成

任务1液压缸的认知与故障排除20只有一端有活塞杆，两端进出口油口都可通压力油或回油，以实现双向运动，故为双作用缸。第二节液压缸的典型结构和组成

一、液压缸的典型结构任务1液压缸的认知与故障排除21

由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置等主要零件组成。第二节液压缸的典型结构和组成

一、液压缸的典型结构任务1液压缸的认知与故障排除22缸体组件包括缸筒、缸盖和一些连接零件。缸体组件缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。缸筒可以用铸铁（低压时）和无缝钢管（高压时）制成。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除23法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些；缸体组件半环连接，要求缸筒有足够的壁厚；螺纹连接，外形尺寸小，拆装不方便，要有专用工具；二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除24拉杆式连接，拆装容易，但外形尺寸大；缸体组件焊接连接，结构简单，尺寸小，但可能会有因焊接有一些变形。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除25

螺纹式连接结构简单，但要防止螺母脱落；活塞和活塞杆活塞和活塞杆的常见连接方式如图所示。

半环式连接结构复杂，但工作可靠。活塞通常是用铸铁制成的，活塞杆通常用钢料制成。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除26根据密封位置不同，密封装置有密封装置

液压缸中的密封是指活塞、活塞杆和缸盖等处的密封。它是用来防止液压缸内部和外部的泄漏。

液压缸中密封设计的好坏，对液压缸的性能有着重要影响。活塞密封活塞杆密封缸盖密封二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除27活塞密封

指活塞外表面与缸筒内表面之间的密封，用来防止液压缸中高压容腔的油液向低压容腔中泄漏。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除28活塞密封

在活塞上开出的若干道深0.3mm至0.5mm的环形槽，可以增大油液从高压腔向低压腔泄漏的阻力，从而减小泄漏。间隙密封

间隙密封是一种最简单的密封形式，常用在活塞直径较小、工作压力较低的液压缸中。二、液压缸的组成部分

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通过在活塞外表面的环形槽中放置切了口的金属环来实现密封。活塞环密封

金属环依靠弹性变形紧贴在缸筒内表面上，在高温、高压和高速运动场合有很好的密封性能。

缺点是制造工艺比较复杂。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除30橡胶圈密封磨损后能自动补偿、并且密封性能会随着压力的加大而提高,结构简单、应用广泛。

左图采用了Y形橡胶圈，使两唇面向油压，以便在压力油作用下使两唇张开。

如果压力波动较大、运动速度较高，则须考虑在Y形密封圈中添加支撑件。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除31橡胶圈密封磨损后能自动补偿、并且密封性能会随着压力的加大而提高,结构简单、应用广泛。

上图中采用的是O形橡胶圈。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除32活塞杆密封

指活塞和活塞杆之间的密封。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除33活塞杆密封V形和Y形密封圈在安装时都须将两唇面向油压。注意二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除34缸盖密封

一般采用O形圈密封。二、液压缸的组成部分

任务1液压缸的认知与故障排除35缓冲装置

利用活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖之间的一部分液体封住，迫使液体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免活塞和缸盖的相互碰撞。

常用的缓冲装置有：节流口可调式缓冲装置节流口变化式缓冲装置二、液压缸的组成部分

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当活塞上的凸台进入端盖凹腔后，圆环形回油腔中的液体只能通过针形节流阀流出，从而使活塞制动。

调节节流阀开口，可改变制动阻力大小。节流口可调式缓冲装置这种缓冲装置起始缓冲效果好，随着活塞向前移动，缓冲效果逐渐减弱，因此它的制动行程较长。二、液压缸的组成部分

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活塞上开有变截面的轴向三角节流槽。节流口变化式缓冲装置

活塞移近端盖时，回油腔油液只能经过三角槽流出，使活塞受到制动作用。

随着活塞的移动，三角槽通流截面逐渐变小，阻力作用增大，因此，缓冲作用均匀，冲击压力较小，制动位置精度高。二、液压缸的组成部分任务1液压缸的认知与故障排除38排气装置

由于液体中混有空气或液压缸停止使用时空气侵入，在液压缸的最高部位常会聚积空气。

若不排除就会