CH4 液压缸.ppt

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1、CH4 CH4 液压缸液压缸 4.1 4.1 液压缸的工作原理、类型和特点液压缸的工作原理、类型和特点 4.2 4.2 液压缸的结构液压缸的结构 4.3 4.3 液压缸的设计计算液压缸的设计计算本章主要讲述液压缸的工作原理、结构、特性、计算，掌握缸的基本参数计算。液压缸内部结构液压缸内部结构 1 1 液压缸的工作原理、类型和特点液压缸的工作原理、类型和特点 一、液压缸的工作原理一、液压缸的工作原理缸输入的压力、流量，缸输入的压力、流量，以及输出作用力和速度以及输出作用力和速度是液压缸的主要性能参是液压缸的主要性能参数。数。二、液压缸的分类二、液压缸的分类按供油方向分按供油方向分双作用缸双作用缸

2、单作用缸单作用缸按结构形式分按结构形式分柱塞缸柱塞缸摆动缸摆动缸伸缩套筒缸伸缩套筒缸活塞缸活塞缸按使用压力分按使用压力分中高压缸中高压缸高压缸高压缸中低压缸中低压缸2.52.56.3MPa6.3MPa101016MPa16MPa252531.5MPa31.5MPa按缸的特殊用途分按缸的特殊用途分串联缸串联缸增压缸增压缸增速缸增速缸步进缸步进缸三、液压缸三、液压缸（一）、活塞式液压缸（一）、活塞式液压缸双活塞式液压缸双活塞式液压缸单活塞式液压缸单活塞式液压缸1.1.双活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸1 1）缸固定）缸固定缸固定特点：缸固定特点：1 1）缸固定工作台的）缸固定工作台的移动范围为活塞有

3、移动范围为活塞有效行程的效行程的3 3倍；倍；2 2）活塞杆可设计成）活塞杆可设计成一个受拉力，一个一个受拉力，一个不受力。不受力。3 3）适用于小型设备中。）适用于小型设备中。2 2）杆固定）杆固定杆固定的特点：杆固定的特点：1 1）杆固定为液压缸）杆固定为液压缸工作行程的工作行程的2 2倍；倍；2 2）适用于中型及大型）适用于中型及大型的机床。的机床。3 3）推力及速度计算）推力及速度计算液压缸产生的推力：液压缸产生的推力：液压缸的机械效率，液压缸的机械效率，0.900.95工作台往复移动的速度：工作台往复移动的速度：液压缸的容积效率液压缸的容积效率这类缸这类缸在两个方向上的运动速度和输出

4、力均相等。在两个方向上的运动速度和输出力均相等。2.2.单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸缸固定和杆固定工作台的最大活缸固定和杆固定工作台的最大活动范围都是活塞（或缸筒）有效动范围都是活塞（或缸筒）有效行程的行程的2 2倍。倍。1 1）压力油进入无杆腔的情况）压力油进入无杆腔的情况2 2）压力油进入有杆腔的情况）压力油进入有杆腔的情况结论：结论：活塞速度与活塞有效面积成反比；活塞输出的力活塞速度与活塞有效面积成反比；活塞输出的力 和活塞的有效面积成正比。和活塞的有效面积成正比。3 3）液压缸的）液压缸的差动连接差动连接若往单活塞杆缸的无杆腔中供若往单活塞杆缸的无杆腔中供压力油，将有杆腔排出的油再

5、压力油，将有杆腔排出的油再流回到无杆腔，则称为流回到无杆腔，则称为差动连差动连接缸。接缸。特点：特点：1 1）推力减小；）推力减小；2 2）活塞运行速度加快。）活塞运行速度加快。（二）、柱塞式液压缸（二）、柱塞式液压缸特点：特点：柱塞缸只能实现一个柱塞缸只能实现一个方向的运动，反向运方向的运动，反向运动要靠外力。动要靠外力。柱塞缸只能实现一个柱塞缸只能实现一个方向的运动，反向运方向的运动，反向运动要靠外力。动要靠外力。它特别适用于在行它特别适用于在行程较长的场合。程较长的场合。柱塞缸输出的推力：柱塞缸输出的推力：柱塞缸输出的速度：柱塞缸输出的速度：单缸式单缸式双缸式双缸式缸的工艺性好。缸的工艺

6、性好。（三）、伸缩式液压缸（三）、伸缩式液压缸伸缩式液压缸又称多级液压缸、多套缸。伸缩式液压缸又称多级液压缸、多套缸。伸缩式液压缸中伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序是从大到小活塞伸出的顺序是从大到小，而，而空载空载缩回的顺序则一般是从小到大缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。在工作过程中，油压和输入流量不变，在刚起动在工作过程中，油压和输入流量不变，在刚起动时伸缩式液压缸的推力最大，随行程逐级增大而缩小，时伸缩式液压缸的推力最大，随行程逐级增大而缩小，速度随行程逐级增长而逐级加大。速度随行程逐

7、级增长而逐级加大。伸缩式液压缸输出的推力：伸缩式液压缸输出的推力：伸缩式液压缸运动速度：伸缩式液压缸运动速度：（四（四）、）、摆动式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸是实现往复旋转运动的执行元件。输入为摆动式液压缸是实现往复旋转运动的执行元件。输入为压力和流量，输出为转矩和角速度。压力和流量，输出为转矩和角速度。单叶片受力分析单叶片摆动缸输出扭矩为单叶片摆动缸输出扭矩为：双叶片式摆动缸，它的摆角较小、可达双叶片式摆动缸，它的摆角较小、可达 ，它的输出转，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。矩是单叶片式的两倍，而角速度则是单叶片式的一半。单叶片摆动缸排量

8、和角速度单叶片摆动缸排量和角速度：（五）、组合式液压缸（五）、组合式液压缸串联液压缸不连续动作型增压缸 由两个缸组成的串连液压缸。由两个缸组成的串连液压缸。两个缸分别有自己的进油口、出油两个缸分别有自己的进油口、出油口，缸筒固定在同一个活塞杆上。口，缸筒固定在同一个活塞杆上。两个缸的进油口相连，出油口也相两个缸的进油口相连，出油口也相连。串连液压缸的输出力是两个缸连。串连液压缸的输出力是两个缸输出力的总和。输出力的总和。1 1、串联液压缸、串联液压缸2 2、增压缸（增压器）、增压缸（增压器）增压缸在同一个活塞杆上的两个增压缸在同一个活塞杆上的两个活塞直径不同。当低压油活塞直径不同。当低压油 进

9、入缸进入缸左端时，活塞向右运动，输出高压左端时，活塞向右运动，输出高压油油 。根据活塞杆的力平衡关系可。根据活塞杆的力平衡关系可得：得：面积面积A A1 1和和A A2 2的差越大，压力放大倍数越大，但输出的流量越小。的差越大，压力放大倍数越大，但输出的流量越小。反反向向通通油油时时，活活塞塞杠杠左左移移是是空空回回行行程程，无无高高压压油油输输出出，此此种种类类型型的的增增压缸不能连续输出高压油。压缸不能连续输出高压油。增速缸的原理图 先从先从a a口供油使活塞口供油使活塞2 2以较快的速以较快的速度右移。活塞度右移。活塞2 2运动到某一位置后，运动到某一位置后，再从再从b b口供油，活塞口

10、供油，活塞2 2以较快的速以较快的速度右移，同时输出力也相应增大。度右移，同时输出力也相应增大。3 3增速缸增速缸多位液压缸原理 4 4多位液压缸多位液压缸由两个单缸组成，有由两个单缸组成，有A A、B B、C C、D 4D 4个油口。改变各油口个油口。改变各油口的通断状况，即可得到的通断状况，即可得到4 4种种缸的伸出位置。油口的通断缸的伸出位置。油口的通断可用换向阀控制。可用换向阀控制。5 5齿轮齿条缸齿轮齿条缸 它由两个柱塞缸和它由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置一套齿轮齿条传动装置组成，柱塞的移动经齿组成，柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮齿条传动装置变成齿轮的转动，用于实现工轮的转

11、动，用于实现工作部件的往复摆动或间作部件的往复摆动或间隙进给运动。隙进给运动。2 2 液压缸的结构液压缸的结构 液压缸的组成液压缸的组成 缸筒和缸盖缸筒和缸盖双作用单杆活塞液压缸的结构 一一.缸筒和缸盖的连接缸筒和缸盖的连接一般地说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用一般地说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料、工作压力和工作条件有关。的材料、工作压力和工作条件有关。活塞和活塞杆活塞和活塞杆密封装置密封装置缓冲装置缓冲装置排气装置排气装置a)法兰连接法兰连接 b)卡环连接卡环连接 c)、f)螺纹连接螺纹连接 d)拉杆连接拉杆连接 e)焊接连接焊接连接二二.活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接 常常见

12、见的的有有一一体体式式、锥锥销销式式连连接接外外、还还有有螺螺纹纹式式连连接接和和半半环环式式连连接接等等多种型式。多种型式。a)螺纹式连接螺纹式连接 b)卡环式连接卡环式连接1螺母螺母 2、8活塞活塞 3、9活塞杆活塞杆 4弹簧卡圈弹簧卡圈 5轴套轴套 6半环半环 7压板压板三三.活塞杆的头部结构活塞杆的头部结构 四四.缓冲装置缓冲装置 液压缸中缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在液压缸中缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，产生很大活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，产生很大的阻力

13、、的阻力、使工作部件受到制动、逐渐减慢运动速度使工作部件受到制动、逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。相互撞击的目的。液压缸中常用的缓冲装置有节流口可调式和节流口可变式两种。液压缸中常用的缓冲装置有节流口可调式和节流口可变式两种。a)节流口可调式节流口可调式 b)节流口可变式节流口可变式 c)环状间隙式环状间隙式1针形节流阀针形节流阀 2 单向阀单向阀 3 三角沟槽三角沟槽 五五.排气装置排气装置 液压缸中的排气装置通常有两种形式：一种是在缸盖的最高部位处开液压缸中的排气装置通常有两种形式：一种是在缸盖的最高部位处开排气孔，用长管道接向远处排气阀排气；另一种

14、是在缸盖最高部位安装排气孔，用长管道接向远处排气阀排气；另一种是在缸盖最高部位安装排气塞。排气塞。排气装置在液压缸中是十分必要的，这是因为油液中混入的空气或排气装置在液压缸中是十分必要的，这是因为油液中混入的空气或液压缸长期不使用外界侵入的空气都积聚在缸内最高部位处，影响液压液压缸长期不使用外界侵入的空气都积聚在缸内最高部位处，影响液压缸运动平稳性缸运动平稳性低速时引起低速时引起爬行爬行，启动时造成冲击，换向时降低精度，启动时造成冲击，换向时降低精度等等等等。用长管道向远处用长管道向远处的排气阀排气的排气阀排气排气阀排气排气阀排气排气阀排气排气阀排气回回 顾顾一一、液液压压缸缸的的工工作作原原

15、理理、类类型型和特点和特点 液压缸的工作原理液压缸的工作原理液压缸的分类液压缸的分类液压缸液压缸二、二、液压缸的结构液压缸的结构 缸筒和缸盖的连接缸筒和缸盖的连接活塞式液压缸活塞式液压缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸伸缩式液压缸伸缩式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸组合式液压缸组合式液压缸活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接 活塞杆的头部结构活塞杆的头部结构 缓冲装置缓冲装置 排气装置排气装置 密封装置密封装置 六六.密封装置密封装置 间隙密封，它依靠运动间隙密封，它依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏。件间的微小间隙来防止泄漏。为提高这种装置的密封能力，为提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条

16、常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。通过间隙时的阻力。密封圈密封圈(O(O形圈、形圈、V V形圈等形圈等)密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。摩擦环密封，它依靠套在摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环（尼龙或其他活塞上的摩擦环（尼龙或其他高分子材料制成）在高分子材料制成）在O O形圈弹力形圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄露。作用下贴紧缸壁而防止泄露。对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受对于活塞杆外

17、伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处增添防尘圈增添防尘圈，并放在向，并放在向着活塞杆外伸的一段。着活塞杆外伸的一段。a)间隙密封 b)摩擦环密封c)、d)密封圈密封 3 3 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 一、液压缸设计中应注意的问题一、液压缸设计中应注意的问题1)1)尽量使活塞杆在受拉状态下承受尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载最大负载，或在受压状态，或在受压状态 下具有良好的下具有良好的纵向稳定性纵向稳定性。2)2)考虑液压缸行程终了处的考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气制动

18、问题和液压缸的排气问题。问题。3)3)正确确定液压缸的正确确定液压缸的安装、固定方式安装、固定方式。4)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、装配和维修方行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。便。二、液压缸工作压力的确定二、液压缸工作压力的确定工作压力工作压力:液压件的额定压力是在指定的运转条件下液压件能长期正液压件的额定压力是在指定的运转条件下液压件能长期正常工作的压力，又称为公称压力。常工作的压力，又称为公称压力。液压件的工作压力受负载的影响液压件的工作压力受负载的影

19、响：若负载变化工作压力的大小：若负载变化工作压力的大小也随之变化。在使用中，不希望工作压力高于额定压力。但在也随之变化。在使用中，不希望工作压力高于额定压力。但在特殊情况下，也允许在极短的时间内工作压力超过额定压力。特殊情况下，也允许在极短的时间内工作压力超过额定压力。元件的试验压力远远超过额定压力；缸的设计压力的数元件的试验压力远远超过额定压力；缸的设计压力的数值等于额定压力。值等于额定压力。若系统的额定压力已确定，则取系统压力为设计压力。若系统的额定压力已确定，则取系统压力为设计压力。若系统的额定压力尚未确定，可参照或类比相同的主机若系统的额定压力尚未确定，可参照或类比相同的主机选定缸的设

20、计压力。选定缸的设计压力。各类主机常用系统压力各类主机常用系统压力 主主 机机 类类 型型系系 统统 压压 力力(MPaMPa)精加工机床精加工机床0.8-20.8-2半精工加机床半精工加机床3-53-5粗加工或重型机械粗加工或重型机械5-105-10农业机械、小型工程机械、工程机械的辅助机构农业机械、小型工程机械、工程机械的辅助机构10-1610-16液压机、重型机械、超重机、大中型工程机械液压机、重型机械、超重机、大中型工程机械20-3220-32三、液压缸主要尺寸的确定三、液压缸主要尺寸的确定（缸筒内径缸筒内径D D、活塞杆直径、活塞杆直径d d、缸筒长度、缸筒长度L L）1.1.缸筒内

21、径缸筒内径D D：液压缸的缸筒内径是根据负载大小和选定的工作压液压缸的缸筒内径是根据负载大小和选定的工作压力，或运动速度和输入的流量。力，或运动速度和输入的流量。缸筒内径缸筒内径 系列（系列（GB2348GB23489393）mmmm8 810101212161620202525323240405050636380801001001251251601602002002502503203204004005005002.2.活塞杆直径活塞杆直径d d：液压缸活塞杆直径按工作时的受力情况来决定。液压缸活塞杆直径按工作时的受力情况来决定。液压缸活塞杆直径液压缸活塞杆直径d d推荐值推荐值 活塞杆活塞杆

22、受力情况受力情况受拉伸受拉伸受压缩，工作压力受压缩，工作压力P P1 1(MPMPa a)P P1 1 5 55 P5 P1 1 7 7 7活塞杆直径活塞杆直径（0.3-0.50.3-0.5）D D（0.5-0.550.5-0.55）D D（0.6-0.70.6-0.7）D D0.7D0.7D活塞杆直径活塞杆直径d d系列（系列（GB/T2348GB/T23489393）mmmm4 45 56 68 81010121214141616181820202222252528283232363640404545505056566363707080809090100100110110125125140

23、1401601601801802002002202202502502802803203203603604 400003.3.缸筒长度缸筒长度L:L:液压缸的缸筒长度由最大工作行程决定，缸筒液压缸的缸筒长度由最大工作行程决定，缸筒的长度一般最好不超过其内径的的长度一般最好不超过其内径的2020倍。倍。四、液压缸的强度和刚度校核四、液压缸的强度和刚度校核 液压缸的液压缸的缸筒壁厚缸筒壁厚、活塞杆直径活塞杆直径和和缸盖处固定螺栓的直缸盖处固定螺栓的直径径，在高压系统中必须进行强度校核。其它零件如活塞、导，在高压系统中必须进行强度校核。其它零件如活塞、导向套、端盖、放气阀、管接头、密封件不需要进行强度

24、计算，向套、端盖、放气阀、管接头、密封件不需要进行强度计算，可参阅有关设计手册直接选用。可参阅有关设计手册直接选用。1.1.活塞杆的计算活塞杆的计算1 1）强度计算）强度计算 活塞杆强度校核依下式强度条件进行活塞杆强度校核依下式强度条件进行：2 2）刚度计算）刚度计算 活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力F F不能超过使它保持稳不能超过使它保持稳定工作所允许的临界负载定工作所允许的临界负载 ，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工作。作。的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安的值与活塞杆材料性质、

25、截面形状、直径和长度以及液压缸的安装方式等因素有关。装方式等因素有关。活塞杆稳定性的校核依下式（稳定条件）进行活塞杆稳定性的校核依下式（稳定条件）进行：当活塞杆的细长比当活塞杆的细长比 时时,当活塞杆的细长比当活塞杆的细长比 时，且时，且 ，则，则液压缸支承方式和末端系数液压缸支承方式和末端系数2 2的值的值 支支 承承 方方 式式支承说明支承说明末端系数末端系数2 2 一端自由一端自由一端固定一端固定 1/41/4两端铰接两端铰接 1 1一端一端铰接铰接一端固定一端固定2 2两端固定两端固定4 42.2.缸筒壁厚的计算缸筒壁厚的计算缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。当当 时为薄壁，壁厚按下式进行校核：时为薄壁，壁厚按下式进行校核：当当 时，壁厚按下式进行校核：时，壁厚按下式进行校核：-试验压力试验压力3.3.螺栓强度的计算螺栓强度的计算作作 业业P69 4-8P69 4-8