第三章液壓缸

1、 第三章第三章 液液 壓壓 缸缸 液壓缸的基本類型和特點(diǎn)液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 執(zhí)行元件：能量轉(zhuǎn)換裝置（液壓能機(jī)械能） 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)：直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)（360） 常見基本類型 參見參見表表3-1 3-1 液壓缸的類型液壓缸的類型擺動(dòng)式液壓缸：擺動(dòng)復(fù)運(yùn)動(dòng)柱塞式液壓缸：直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)活塞式液壓缸：直線往3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn)2122214ppdDppAF一、一、活塞式液壓缸活塞式液壓缸1.雙出桿液壓缸（活塞兩端都有活塞桿

2、）兩種不同的安裝方式（圖3-1 ）： 活塞固定、活塞桿固定 缸筒固定式雙桿活塞缸 活塞桿固定式雙桿活塞缸 推力和速度的計(jì)算：224()QvDd（3-1）（3-2）3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 2.單出桿液壓缸（活塞一端帶活塞桿） 三種不同的連接方式：參見圖3-2 推力和速度的計(jì)算：2224QvDd22221221124Fp Ap ADdpD p124vQD22211122124Fp Ap AD pDdp（3-5）（3-3） （3-4） （3-6）3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 差動(dòng)連接：見圖3-2c 單出桿液壓缸在其左、右兩腔都接通

3、壓力油時(shí)稱為“差動(dòng)連接”，這時(shí)液壓缸稱作差動(dòng)缸。差動(dòng)連接時(shí)輸出的推力和速度為： （3-8） 整理得： （3-9） 1241)22(24)21(13pdpdDDAApF2d43Qv 423)2d2(4423DvDQDQQv3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn)結(jié)論:推力比非差動(dòng)連接時(shí)小,速度比非差動(dòng)連接時(shí)大。應(yīng)用:在不加大油源流量的情況下得到機(jī)床工作臺(tái)快速進(jìn)、退和慢速進(jìn)給的運(yùn)動(dòng)循環(huán)。例:如果使快進(jìn)和快退的速度相等，則活塞和活塞桿的尺寸為： dD23 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn)二、柱塞式液壓缸（二、柱塞式液壓缸（圖3-3）圖3-3(a)所示為單柱

4、塞缸，它只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力。通常成對(duì)反向布置組成雙柱塞缸圖3-3(b)使用，可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的液壓驅(qū)動(dòng)。 柱塞式液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，因此缸筒的內(nèi)壁不須精加工。它特別適用行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。 3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 柱塞缸輸出的推力和速度各為柱塞缸輸出的推力和速度各為: (3-11) (3-12) 式中 d-柱塞直徑; p-缸內(nèi)油液壓力; Q-輸入液壓缸的流量。 pdF2424dQv3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 三、三、擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)液壓缸（圖3-4(a)）所示為單葉片擺

5、動(dòng)液壓缸，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，擺動(dòng)角度大。但有兩個(gè)缺點(diǎn)：一是輸出轉(zhuǎn)矩小；二是心軸受單向徑向液壓力大。圖3-4（b）所示為雙葉片擺動(dòng)缸，其轉(zhuǎn)矩比單葉片擺動(dòng)缸大1倍，且徑向液壓力得到平衡，但轉(zhuǎn)角小。 擺動(dòng)液壓缸主要用來(lái)驅(qū)動(dòng)作間歇回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的工作機(jī)構(gòu),例如回轉(zhuǎn)夾具、分度機(jī)構(gòu)、送料、夾緊等機(jī)床輔助裝置，也有用于需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。3 3-1 -1 液壓缸的基本類型和特液壓缸的基本類型和特點(diǎn) 葉片擺動(dòng)缸的轉(zhuǎn)矩T 和角速度的計(jì)算如下：(3-13) (3-14) 式中 b -葉片寬度 r -葉片徑向長(zhǎng)度； -葉片底部、頂部的回轉(zhuǎn)半徑；Q -進(jìn)入擺動(dòng)缸的流量； -工作腔、回油腔的液壓力 D d -缸體內(nèi)徑、轉(zhuǎn)軸外徑

6、；。212212211212RRTzbpprdrbzRRpp2222842dDbzQbzdDQ1R2R1p2p3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造液壓缸典型構(gòu)造舉例液壓缸典型構(gòu)造舉例 缸筒和缸蓋缸筒和缸蓋 活塞和活塞桿活塞和活塞桿 密封裝置密封裝置 緩沖裝置緩沖裝置 排氣裝置排氣裝置 3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造 典型結(jié)構(gòu)舉例參見圖3-5：?jiǎn)纬鰲U活塞式液壓缸結(jié)構(gòu) 組成 高部位排氣裝置：液壓缸的最之間緩沖裝置：活塞與端蓋活塞桿和端蓋之間之間密封裝置：活塞和缸體桿活塞組件：活塞與活塞缸體組件：缸筒和端蓋3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造 一、缸體組件一、缸體組件 是指缸

7、筒與端蓋。機(jī)床上常見的缸體組件機(jī)構(gòu)如圖3-6，選擇不同結(jié)構(gòu)要考慮工作壓力、缸體材料和具體的工作條件。 (1)低壓環(huán)境常用鑄鐵缸體，多用法蘭連接， 如圖3-6(a); (2)高壓環(huán)境常用無(wú)縫鋼管缸體，連接方式 如圖3-6(b)(c)(d)半環(huán)鏈接，螺紋連接，焊接3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造二、活塞組件二、活塞組件活塞組件主要是指活塞與活塞桿，如圖3-7。常見的結(jié)構(gòu)形式： (1)螺紋連接如圖3-7(a),適用于負(fù)載較小，受力 平穩(wěn)的場(chǎng)合。 (2)非螺紋連接如圖3-7(b)(c)(d),半環(huán)連接，錐銷連接，適用于環(huán)境不穩(wěn)定的場(chǎng)合。3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造三、三、密封裝

8、置密封裝置液壓缸中的密封面主要指： 活塞和缸體之間(防止內(nèi)泄漏) 活塞桿和端蓋之間(防止外泄漏) 密封要求：良好的密封性； 摩擦力小，穩(wěn)定； 耐磨，能自動(dòng)補(bǔ)償； 維護(hù)簡(jiǎn)單，制造穩(wěn)定，成本低。3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造液壓缸中常見的密封形式： 1、間隙密封： 如圖3-8 2、活塞環(huán)密封： 如圖3-9 3、密封圈密封： 如圖3-10，圖3-11，圖3-12密封圈常見的形式：型密封圈、唇形密封圈。3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造四、四、緩沖裝置緩沖裝置機(jī)床液壓缸上常用的緩沖裝置有： 間隙緩沖： 如圖3-13（a）可調(diào)節(jié)流緩沖：如圖3-13（b）可變節(jié)流緩沖：如圖3-13（c

9、）3 3-2 -2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造五、五、排氣裝置排氣裝置 液壓系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間停止工作，系統(tǒng)油液中會(huì)混入空氣，使得液壓缸運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn)，因此需要通過排氣裝置將氣體排出。常見的排氣裝置如圖3-14所示。3-3 3-3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 液壓缸的設(shè)計(jì)和使用正確與否，直接影響到它的性能和是否發(fā)生故障。在這方面，經(jīng)常碰到的是液壓缸安裝不當(dāng)、活塞桿承受偏載、液壓缸或活塞下垂以及活塞桿的壓桿失穩(wěn)等問題。 3-3 3-3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題 所以，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須注意如下幾點(diǎn)：(1)盡量使活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在

10、受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。(2)考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問題和液壓缸的排氣問題。缸內(nèi)如無(wú)緩沖裝置和排氣裝置，系統(tǒng)中需有相應(yīng)的措施。但是并非所有的液壓缸都要考慮這些問題。 3-3 3-3 液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題(3)正確確定液壓缸的安放、固定方式。如承受彎曲的活塞桿不能用螺紋連接，要用止口連接；液壓缸不能在兩端用鍵或銷定位，只能在一端定位，為的是不致阻礙它在受熱時(shí)的膨脹；如沖擊載荷使活塞桿壓縮，定位件須設(shè)置在活塞桿端，如為拉伸則設(shè)置在缸蓋端。 (4)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)須根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配和維修方便。 本章重點(diǎn)掌握內(nèi)容本章重點(diǎn)掌握內(nèi)容1.常見三種形式液壓缸輸出參數(shù)(推力、轉(zhuǎn)矩、速度、角速度)計(jì)算；2.活塞式液壓缸由哪幾個(gè)主要組成部分？他們分別包含什么內(nèi)容？3.液壓缸的常見密封方式有哪幾種？4.液壓缸的常見緩沖方式有哪幾種？課堂練習(xí)：3-6，3-7課后作業(yè)：3-9習(xí)題習(xí)題1.已知液壓缸活塞的有效面積為A，運(yùn)動(dòng)速度為v，有效負(fù)載為F，供給液壓缸的理論流量為Q，壓力為p，液壓缸的總泄漏流量