第五章液压缸

第五章液压缸执行元件压力能→机械能、直线往复运动油马达－回转运动第一节液压缸的类型和特点分类：活赛缸、柱塞缸、摆动油缸一、活塞油缸（一）双杆活塞缸P66图5-1(a)缸体固定，工作台移动范围=3e适于小型磨床图5-1(b)活塞杆固定2l一般中心空通油适于中、大型机床特点：1.活塞左右两个方向的推力相等mmdDppAppFF)(4)()(222121212.往复运动的速度相等VAqVV21)(422dDqV3.活塞杆承受拉力不会产生弯曲变形，杆径可较小。（二）单杆活塞缸特点：1.活塞左右推力不等mApApP)(22111P67（5-3）PP2P67（5-4）2.往复运动速度不等2114DqAqVVV)(42222dDqAqVVV3.活塞杆有时受拉有时受压差动油缸：将A、B口同时通压力油，可以获得快速∵A1A2∴p0A1P0A2活塞受力不平衡活塞右移，油缸右腔的油被压出倒流回油泵——不可能流入油缸左腔q左=q+q右q右=A2V3=4（D2－d2）V3q左=A1V3=4D2V3得：323224)(4VDVdDq∴VdqV234∵V3V1快速mmdpAApF221134)(①差动连接时，工作台的速度较非差动连接时大，这种两端同时通压力油利用活塞两端面积差进行工作的油缸叫差动油缸。连接时，只能向一个方向运动、反向时，油路接法必须与非差动相同，并且推力F2与速度V2的公式同非差动的5-4、5-6式。②若要求V2=V3时，由)(4222dDqVV与234dqVV可得：dD2二、柱塞油缸特点：1.缸体内壁与柱塞不接触，简化了缸体加工（只需粗加工）适于工作行程长的机床（导轨磨床、龙门刨床）。2.只能作单向运动，为了减轻重量，常将柱塞作成空心的。3.mdpF2424dqAqVVV三、其它油缸自看第二节液压缸的典型结构和组成一、结构举例如图P69图5-8二、液压缸组成组成：缸筒缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置、排气装置（一）缸筒和缸盖材料选用：P70连接结构：P70图5-9解析P70（二）活塞和活塞杆连接结构：P69图5-8锥销式P71图5-10a)螺纹式b)半环式、整体式材料：耐磨铸铁——活塞钢——活塞杆（三）密封装置图5-11P71各种形式的密封（四）缓冲装置工作原理：P71主要方法：1.环状缝隙缓冲当l凸台进入油需经环状间隙流出，活塞速度减慢，实现缓冲。2.三角沟节流缓冲沿活塞外园端部开轴向三角沟，当活塞接近终点时，油需经三角槽流出，受到节流。3.用单向阀、节流阀实现缓冲（五）排气装置为何要排气：由于油液中混入的空气或液压缸长期不用时外界侵入的空气都积聚在缸内最高部位处，影响运动平稳性——低速时爬行，启动时冲击，换向时降低精度，因此要排气。排气装置两种：P74解释，图5-14a)b)第三节液压缸的设计和计算一、设计中应注意的问题P74~75二、主要尺寸的确定1.D的确定：根据负载大小和选定的工作压力，P665-1式~5-13式定D，or运动速度和输入的流量，再以GB2348-80标准中选取标准值。2.活塞杆d：按工作时的受力情况，表5-2P753.缸筒长度l：由最大工作行程定，一般内径的20倍三、强度校核1.缸筒壁厚：薄壁D/≥10P755-20式厚壁D10P755-21式2.活塞杆直径d：P755-22式3.缸盖固定螺栓直径P755-23式四、稳定性校核活塞杆受压时，校核，与材料力学相同。五、缓冲计算主要是估计最大冲击压力，P775-29式、5-30式用此来校核缸筒强度，制动距离是否符合要求。六、拉杆计算书P77自看习题：第四章油缸思考题1、2第六章液压阀第一节概述一、液压阀的作用及分类是液压系统的控制调节元件分类：1.按用途分：方向阀——控制液流方向（单向、换向阀）压力阀——控制系统的压力（溢流阀、安全阀、顺序阀、减压阀、背压阀）流量阀——控制系统的油液流量（节流阀、调速阀）2.按操纵方法分：手动、机动、电磁式、液动式、电-液动式3.按安装形式分：管式、板式书P79表6-1二、对液压阀的基本要求书P80第二节液压阀上的共性问题一、阀口形式阀口形式和通流截面公式P80~81表6-2二、液动力滑阀式结构在移动、改变阀口的启闭或开口大小时控制了液流，也产生液动力（稳态、瞬态）。（一）稳态液动力是阀心移动完毕后，开口固定之后，液流流过阀口时因动量变化而作用在阀心上的力，轴向液动力Fbs方向是促使阀口关闭，如图6-1。P82无论液流入or流出影响，加大了操纵滑阀所需的力，高压大流量，Fbs↑，使阀心的操纵成为突出的问题，采取措施如图6-2P82，补偿or消除Fbs，Fbs使阀口关闭，相当于一个回复力，使滑阀的工作趋于稳定。（二）瞬态液动力是滑阀在移动过程中（开口大小变化时）阀腔中液流因加速、减速而作用在阀心上的力，只与阀心移动速度有关。瞬态液动力Fbt方向：油液流出时，Fbt与阀心移动方向相反，油液流入时，Fbt与阀心移动方向相同。三、卡紧力滑阀阀孔与阀心间有缝隙，特别在中、高压系统中，当阀心停止运动一段时间后，阻力↑，使阀心重新移动费力，即卡紧现象。卡紧原因：P83减小卡紧力的措施：P85四、阀的泄漏特性书P85－86自看锥阀不泄漏、滑阀要泄漏，∴有间隙减小泄漏：使阀心、阀孔尽量同心，提高制造精度，在阀心上开出几条环形槽。第三节方向控制阀一、类型P86表6-4二、单向阀——限制油定向流动普通单向阀：结构如图6-8a)P87，油不能倒流特点：P86~87用途：泵的出口处：防止冲击分隔油路：防止油路间的干扰主要性能：P87液控单向阀：P87图6-9结构（双向通流）原理：K处无压力时，普通单向阀不能倒流K处有压力时，顶口阀心3，P1，P2接通，油可双向流动。主要用途：P88三、换向阀（1）定义：P88分类：滑阀式最广泛转阀式（2）主要要求P88（3）工作原理如表6-5结构原理图二位二通阀：P88阀体——二条沉割槽，每条上都有通油孔，P—进油口、A—工作油口阀芯——有二个凸肩的园柱体配合，阀芯在阀体中可作轴向移动阀芯在左位P、A断阀芯在右位P、A通滑阀式换向阀——是由阀芯移动，改变阀芯在阀体内的相对位置来交换油流的方向。1.换向阀的“位”、“通”二位二通1）“位”——表示滑阀的工作位置二位三通2）↑——表示阀内液流方向⊥——表示阀内通道堵塞二位四通3）↑⊥与一个方格的交点数为滑阀的通路数（主油路）二位四通4）二位滑阀——靠近弹簧的一格为常态三位滑阀——中位为常态三位五通P88表6-52.滑阀的操纵方式P89-90表6-6例1常态（电磁铁断电）——阀芯在弹簧力的作用下，处于左端阀右位接通P-A吸合（电磁铁通电）——（阀芯在电磁铁的作用下，克服弹簧力，处于右端）阀左位接通P-B例2常态P－B吸合P－A交流电磁板式A－OB－O解：24D－10B例3P型三位四通电磁换向阀其中位联通状态可使油缸获得差动速度此时压力油同时进入油缸二腔。例434E1－25B如图表6-5P89当CT1通电阀芯左移右位接通P－B、A－O当CT2通电阀芯右移左位接通P－A、B－OCT1，CT2断电中位接通P、A、B、O切断关闭，油缸左右两腔封闭。3.三位滑阀中位机能（中位的联通状态）中位联通状态P91表6-7O型：ABPO全部关闭，油缸封闭，活塞被锁紧H型：ABPO全部连通，油泵卸荷，油可互相流动活塞浮动，可手动调整工作台P型：ABP连通，回油关闭，可实现差动连接Y型：ABO连通，P12保持压力，油缸两腔通，活塞浮动，油泵可以为其它油缸供油。M型：PO接通，油泵卸荷，AB关闭，活塞被锁紧例5P90表中电液动换向阀常态通电电磁阀液动阀Y型O型DT1(左电磁铁通)P－A、B－O左位工作：P－A－油缸A腔、B腔－B－O－油箱DT2P－BA－O右位工作：P－B－B腔、A腔－A－O－油箱选择和分析中位机能时应考虑：书P91~924.换向阀的主要性能：P93自看第四节压力控制阀类型：P94表6-8一、溢流阀1.直动式强流阀（安全阀、定压）（低压溢流阀P型溢流阀）1）结构：图6-15、图6-16P952）工作原理当压力P较小，PA阀P弹阀芯处于最低位置，P、O不接通，O口无回油，当P升高，PA阀P弹阀芯上升，阀口打开，P、O接通，多余的油经O口排回油箱，稳定工作时，阀芯受力平衡，P、A油=P弹+G≠S∴P·A阀=P弹直动式溢流阀是靠液压力PA油与P弹直接平衡来工作的。问题：阻尼小孔P95图6-15——防止阀芯产生振动有阻尼小孔，使滑阀上下移动时其下端油腔的充油和排出时油液必须流经小孔，油液流经小孔克服液体与孔壁和液体内部摩擦力，引起压力损失，使阀芯移动困住，消耗了引起阀心振动的能源，减小振动，保证系统压力稳定。2.先导式溢流阀（Y型溢流阀）1）结构：分为两个部分：P96图6－18上——先导阀（锥阀）下——主阀2）工作原理当系统压力较低时，P↓阀芯上腔油压力不足以推开锥阀，锥阀关闭，油液静止，主阀芯上下两腔的压力相等，在主阀弹簧的作用下阀芯处于最下端，进、回油口不通，无溢流。当系统压力P↑时，阀芯上腔油压力克服调压弹簧（锥阀弹簧）将锥阀打开压力油→阻尼小孔l→锥阀开口→回油口O→油箱。由于油流经阻尼小孔l有压力损失，阀芯上腔压力P1阀芯下腔压力P，当P－P1主阀弹簧力，主阀芯抬起，使进回油口接通，实现溢流，最后滑阀达到平衡状态。当溢流阀稳定时主阀受力平衡P·A主=P1A主+P主阀弹簧（不计G、S）主主弹Appp1（1）锥阀受力平衡P1A锥=P锥阀调弹簧锥锥调弹App1（2）由（1）式∵P主弹是一很软的变形量很小，∴可认为P主弹基本上不变，所以只要控制P1就可控制压力P由（2）式P1由P锥弹控制PP1P锥弹∴旋动螺帽，改变调压弹簧的压缩量，可改变P锥弹大小，也就调节了P1从而调节了系统压力P1。∴P锥弹也不用很大，主阀弹簧不是调节Pi的∴可小些3.溢流阀的功用1）作定压阀用：用于定量泵+节流阀+定压阀系统中溢流阀稳定工作时，压力P－调整P调弹－阀开口量hP·A阀=P调弹对应h开口——有溢流若P↑为P失去平衡－阀芯上升－弹簧压缩量↑弹簧力↑，P调弹+P，瞬时平衡P调弹+P=PA阀——对应的开口量h+h，P为P←液阻减小，溢流畅通特点：阀口常开，经常有溢流，与节流阀配用在定量泵上。2）作安全阀用（变量泵+安全阀）系统中调压弹簧按保护系统正常工作的最大压力调整特点：阀口常闭，平时无溢流，使系统过载时，阀口才打开径流。3）作远程调压用将Y型溢流阀的外控口K接远程调压阀的进口构成远程调压回路，此时Y型溢流阀上先导阀应不起作用，故要求先导阀的调整压力应高于远程调压阀的调节的最高压力。4）作卸荷阀用使主油路卸荷5）作背压阀用使系统比较平稳，使回油路有一定的压力，相当于串接了一个可调的液压阻力，以形成一定的回油阻力，这种压力叫背压，可增加系统的平稳性。4.对溢流阀性能的要求1）溢流量变化，对压力影响小2）灵敏度高，以减少超调压力3）无振动噪音4）阀口关阀时泄漏小（对安全阀很重要）二、减压阀1.功用：用于减低液压系统中某一部分的压力P98图6-20工作原理：进口与出口接通，当P2↑时弹簧力顶开阀心上移，使P2出口口减小P2↓，当P2太↓弹簧力，则阀心下移，P2出口口增大，P2↑，直到平衡使P2保持一定压力。夹紧油缸，需（10kgf/cm2）的压力，低于主油路压力（25/cm2）为了避免另用低压油泵，可在夹紧支路加工－减压阀。2.先导式减压阀1）结构图6-21P992）原理高压油P1→进油口→经节流口h产生压力，损失变成低压油P2（出油口）向上→阻尼小孔e→阀芯上P作用在锥阀上向下→小孔g→阀芯底P当出口压力P2超过调整压力，阀芯上腔油压力克服P调弹推开锥阀。压力油→阻尼小孔e→锥阀开口→直流流回油管，油流经阻尼小孔l，产生压力降使阀芯上P压力P2下端压力P2，当P2－P2P小弹，主阀芯上升，节流口h缝隙