液压气压传动与控制

第四章液压缸本章重点：1、单杆活塞缸的工作原理及特点；2、液压缸基本参数的确定；本章难点：单活塞杆液压缸的差动连接第一节液压缸的类型和特点按结构分类：活塞式（单杆、双杆、无杆）柱塞式伸缩式功能：是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。按作用方式分类：单作用、双作用、组合式一、活塞式液压缸类型：单杆式、双杆式、无杆式（一）单杆活塞缸类型：双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸1、双作用单杆活塞缸工作特点：（1）双向进油，故称双作用式；（2）由于液压缸两腔承压面积不等，当p一定时，往返运动的出力不等：222111221211()44FpApApDpDd222212211211()44FpApApDdpD（3）由于液压缸两腔承压面积不等，当q一定时，往返运动的速度不等：1214qqvAD22224()qqvADd（4）工作台运动范围约等于活塞行程的2倍。职能符号：2、单作用单杆活塞缸p,qF,v工作特点：（1）单向进油，故称单作用式；（2）液压缸的返回依靠重力或弹簧力应用：夹紧系统、举升机构3、差动液压缸差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入压力油，由于两腔的承压面积不同，迫使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔，这种连接称为差动连接。差动液压缸：采用差动连接的单杆活塞缸。差动缸回程时连接p,qF,v工作特点：（1）是双作用单杆活塞缸；（2）利用两腔的有效作用面积差进行工作；（3）差动连接时的速度v3和推力F3：231'4qqvD'2231()4qvDd324qvd产生的推力F3：2222312111()()444FpAApDpDdpd（4）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快退速度，须满足：22211()44qqDdd2Dd（二）双杆活塞缸双杆式活塞缸：活塞两端都有一根直径相等的活塞杆的液压缸。根据安装方式：缸筒固定式（实心双出杆）、活塞杆固定式（空心双出杆）两种。工作特点：（1）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。221212121()()()4FFppAppDd12224()qqvvADd（2）不能实现差动连接。（3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的3倍；活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的2倍。（三）无杆活塞缸二、柱塞式液压缸（柱塞缸）压力能→往复运动机械能→回转运动机械能成对使用工作特点：（1）单向进油，是单作用缸，只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。（2）若需要实现双向运动，则必须成对使用。（3）在p,q作用下，柱塞缸（柱塞直径为d）输出的推力和速度各为：214Fpd24qvd由于缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。应用：三、其它类型液压缸1、增压液压缸增压液压缸：使局部油路获得高压，起压力放大作用，它不是执行元件。故又称为增压器。类型：单作用、双作用（1）单作用增压缸P0PDd工作原理：当输入活塞缸的液体压力为p1，活塞直径为D，柱塞直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：222122111144DpDpdppKpd式中：K=D2/d2，称为增压比，它代表其增压程度。工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的获得高压，需采用双作用增压缸。（2）双作用增压缸(3)伸缩缸结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。类型：单作用式如图(a)、双作用式如图(b)，前者靠外力回程，后者靠液压回程。工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。①首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。②推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。③在输入压力和流量不变前提下，其值为：2114iiFpD24iiqvD式中:i指i级活塞缸。④在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。第二节液压缸的典型结构与组成一、液压缸的典型结构和组成1.液压缸的典型结构举例1—耳环2—螺母3—防尘圈4.17—弹簧挡圈5—套6.15—卡键7.14—O形密封圈8.12—Y形密封圈9—缸盖兼导向套10—缸筒11—活塞13—耐磨环16—卡键帽18—活塞杆19—衬套20—缸底1—活塞杆2—堵头3—托架4、17—V形密封圈5、14—排气孔6、19—导向套7—O形密封圈8—活塞9、22—锥销10—缸体11、20—压板12、21—钢丝环13、23—纸垫15—活塞杆16、25—压盖18、24—缸盖2.液压缸的组成缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。(1)缸筒和缸盖工作压力p＜10MPa时，使用铸铁；10MPa＜p＜20MPa时，使用无缝钢管；p＞20MPa时，使用铸钢或锻钢.(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式(2)活塞与活塞杆(3)密封装置(4)缓冲装置缓冲目的：减小机械碰撞缓冲方法：缸外缓冲－－回路上设置减速阀或制动阀缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲）利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，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相互撞击的目的。缓冲装置的工作原理：①固定节流缓冲特点：在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。②可变节流缓冲特点：节流口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几乎保持不变。AjPHvSHPHvAjSH固定：瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为0时，v不为0，总存在机械碰撞。可变：速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为0，可避免机械碰撞。(5)排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。三、液压缸的设计和计算在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章)，然后根据使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。液压缸的设计内容和步骤(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。(3)结构强度、刚度的计算和校核。(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。