液压缸概述

液压缸液压缸液压缸•第一章液压缸概述•第二章液压缸结构及设计•第三章液压缸密封件的选用•第四章液压缸的设计禁忌液压缸概述第一章液压缸概述1.1液压缸的定义1.2液压缸的类型与特点1.3液压缸的基本计算1.4典型液压缸结构液压缸的定义•1.1液压缸的定义液压缸压力p流量Q液压功率作用力F速度V机械功率液压缸是液压系统的执行元件，它将液压能转换为机械能，用来实现直线往复运动或小于360°的摆动。液压缸的类型与特点•1.2液压缸的类型与特点按结构分类：柱塞式液压缸、活塞式液压缸、摆动液压缸、组合液压缸按供油次数：单作用液压缸、双作用液压缸按驱动负载：推力缸、拉力缸、摆动液压缸液压缸的类型与特点各类液压缸简图活塞缸柱塞缸伸缩式套筒缸名称图型符号特点活塞只单向受力而运动，反向运动依靠活塞自重或其它外力柱塞只单向受力而运动，反向运动依靠柱塞自重或其它外力有多个互相连动的活塞，可依次伸缩，行程较大，由外力使活塞返回单作用液压缸液压缸的类型与特点活塞双向受液压力而运动，在行程终了时不减速，双向受力及速度不同利用对油口进、排油次序的控制，可使两个活塞作多种配合动作的运动活塞在行程终了时减速制动，减速值不变普通缸活塞在行程终了时减速制动，并且减速值可调活塞两端面积差较大，使活塞往复运动的推力和速度相差较大活塞左右移动速度，行程及推力均相等有多个互相联动的活塞，可依次伸出获得较大行程伸缩式套筒缸双向缸等行程等速缸差动缸可调缓冲缸不可调缓冲缸单活塞杆双活塞杆双作用液压缸可输出小于360°或180°的旋转运动摆动缸液压缸的类型与特点用于缸的直径受限制，长度不受限制处，能获得较大推力气—液转换器气压力转换成大体相等的液压力齿条传动缸活塞的往复运动转换成齿轮的往复回转运动串联缸增压缸由A腔进油驱动，使B输出高压油源单向液压驱动，由弹簧力复位弹簧复位缸组合缸液压缸的类型与特点1)柱塞式液压缸(柱塞缸)柱塞式液压缸由缸体、柱塞、导套、密封圈、压盖等零件组成。单作用式（只有一个油口），单向驱动，柱塞的回程靠外力（重力，弹簧力）实现。柱塞较粗，受力较好，柱塞不与缸筒内壁接触，加工工艺性好。千斤顶液压缸，叉车举升液压缸，起重机变幅和伸缩液压缸。液压缸的类型与特点2)活塞式液压缸AFQPv单杆液压缸AFQPv双杆液压缸活塞式液压缸由缸筒、活塞和活塞杆、端盖等主要部件组成。活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又有缸筒固定、活塞移动与活塞杆固定、缸筒移动两种运动方式。液压缸的类型与特点(1)单活塞杆液压缸：DdDdDdv11vA1A2A2A1F11Fqqp2p1p2p1v21vF21Fv31vF31FA1A2qqqqq+q'q'q无杆腔进油、有杆腔回油——牵引力大，速度低——工作行程有杆腔进油、无杆腔回油——牵引力小，速度高——返回行程活塞杆输出和缩回速度不相等。有杆腔和无杆腔同时进油——差动油缸——活塞杆伸出——牵引力小，速度高——快进单活塞杆双作用缸具有快伸、慢伸和快缩三种工作状态。动画液压缸的类型与特点液压缸的类型与特点（2）双活塞杆液压缸lllllvFAvFvFvFAAAqp2p1qp1qqp2双杆活塞式液压缸及其安装形式两工作腔有效液压作用面积相等，伸出和缩回时的牵引力和速度都相同。用作磨床工作台和龙门刨床工作台驱动液压缸。动画液压缸的类型与特点液压缸的类型与特点3）摆动式液压缸摆动式液压缸又称为摆动液压电动机或回转液压缸，它把油液的压力能转变为摆动运动的机械能。常用的摆动式液压缸有单叶片和双叶片两种。1—隔板2—缸体3—转动轴4—叶片(a)单叶片式(b)双叶片式单叶片式摆动缸：最大摆角300°，转速高，扭矩小；双叶片式摆动缸：最大摆角150°，转速低，扭矩大；动画液压缸的类型与特点液压缸的类型与特点液压缸的类型与特点4）其他缸a)增力缸Dpqd增力缸结构图图示为由两个单杆活塞缸串联在一起的增力缸，当压力油通入两缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液同时排出，这种油缸的推力等于两缸推力的总和。由于增加了活塞的有效面积，因而使活塞杆上的推力或拉力得到增加。设进油压力为p，活塞直径为D，活塞杆直径为d，不考虑摩擦损失，增力缸的牵引力为22222πππ()(2)444FpDpDdpDd液压缸的类型与特点b)增压缸Ddp2q2p1q1增压缸结构图图示为由活塞缸和柱塞缸组合而成的增压缸，用以使液压系统中的局部区域获得高压。在这里活塞缸中活塞的有效工作面积大于柱塞的有效工作面积，所以向活塞缸无杆腔送入低压油时，可以在柱塞缸那里得到高压油，它们之间的关系为：2212ππ44Dpdp2211DppKpd其中：D、d——活塞、柱塞的直径；K——增压比K=D2/d2液压缸的类型与特点液压缸的类型与特点c)伸缩式液压缸伸缩式液压缸是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。伸缩式液压缸具有多级套筒形活塞杆，故又称为多级液压缸。123BA1—活塞2—活塞3—缸体伸缩式液压缸示意图液压缸的类型与特点液压缸的基本计算•1.3液压缸的基本计算液压缸的基本计算是指供液压力p与负载FL、输入流量Q与运动速度u的计算。液压缸稳态下的p与FL、Q与u的计算所依据的两个基本方程是：活塞杆或柱塞上稳态力平衡方程和流量连续方程。液压缸的基本计算•1）柱塞式液压缸cmcmpdApF2424dQAQucvcvcmcv式中，F——推力；p——供液压力；——机械效率Q——供液流量；u——柱塞速度；——容积效率液压缸的基本计算•2）单活塞杆式液压缸2112122211144422DQAQupdDpDpApAFvvmm若回油腔直接接油箱，p2≈0，则：21111π4FpApD(1)当无杆腔进油、有杆腔回油时式中F1——推力A1——大腔面积p1——供液压力u1——速度A2——小腔面积p2——回油压力液压缸的基本计算(2)当有杆腔进油、无杆腔回油时若回油腔直接接油箱，p2≈0，则：122221π()4FpApDd22222222121122444dDQAQupDpdDpApAFvvmm式中F2——推力A1——大腔面积p1——供液压力u2——速度A2——小腔面积p2——回油压力液压缸的基本计算1u2u与之比称为液压缸的速度比，即：222211212//dDDAAAQAQuu(3)液压缸左右两腔同时进入压力油，即差动连接在差动连接时，液压缸左右两腔同时进入压力油，但因为两腔的有效作用面积不等，故活塞向右运动。液压缸的类型与特点mmpdDpAAF1221213423221344'DudDQAQQuv234dQu在差动连接时，差动缸活塞推力F3和运动速度u3:整理得：由上述可知，差动连接比非差动连接时的推力小而运动速度快，所以，这种连接形式是以减小推力为代价而获得快速运动的。液压缸的基本计算•3）双活塞杆式液压缸mmppdDAppF2142221224dDQAQuvv式中F——推力；p1——供液压力；p2——回液压力；u——速度；D——活塞直径；d——活塞杆直径；Q——供液流量。由于活塞两侧面积相等，故当供液压力相同时，驱动的负载相；当供液流量不变时，活塞伸出速度与退回速度相同。典型液压缸结构•1.4典型液压缸结构a、柱塞缸典型液压缸结构由柱塞，缸筒，导向套，缸底，压盖，密封圈等组成。柱塞为无缝钢管，表面镀烙，耐磨防绣；柱塞由导向套导向，缸筒内壁无须加工；缸筒上部有排气装置，排除混入油中的空气，防止振动噪声和爬行；缸底支撑在球面轴承上，保证中心受压；球面支承周围设有弹簧，减振缓冲；密封装置：柱塞－缸筒－V形密封圈（动密封）；缸底－缸筒－o形密封圈（固定密封）。防尘装置：压盖内有防尘圈，清除柱塞外露表面的污泥。典型液压缸结构•b、单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。1-缸底2-弹簧挡圈3-套环4-卡环5-活塞6-型密封圈7-支承环8-挡圈9-形密封圈10-缸筒11-管接头12-导向套13-缸盖14-防尘圈15-活塞杆16-定位螺钉17-耳环典型液压缸结构活塞缸（双作用单活塞杆液压缸）由缸底、缸筒、缸盖、活塞、活塞杆、导向套、支承耳环等组成；连接方式：缸筒－缸底：焊接，法兰连接缸筒－缸盖：螺纹连接，法兰连接，卡键连接活塞－活塞杆：螺纹连接，卡键连接耳环－活塞杆：螺纹连接，焊接活塞上装有支承环（尼龙材料），防止缸筒内壁拉伤；缸盖后面设有导向套，保证活塞杆沿轴心运动，不偏心；密封装置：缸筒－缸盖：o形密封圈（固定密封）活塞－活塞杆：o形密封圈（固定密封）活塞杆－缸盖：Y或V形密封圈（动密封）活塞－缸筒:一对背靠背Y形密封圈（动密封）防尘装置排气装置缓冲装置典型液压缸结构•c、双活塞杆式液压缸双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，组成与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。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—缸盖缸筒与端盖的连接形式•1.5缸筒与端盖的连接形式（a）法兰式结构简单，加工方便，连接可靠，是一种常用的连接方式。但是这种连接方式使得油缸体积大，重量高（b）半环式工艺性好，连接可靠，但对缸体有削弱作用，常用于无缝钢管缸筒和端盖的连接。（c）外螺纹式体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部较复杂，装卸需专用工具，常用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。缸筒与端盖的连接形式（f）拉杆式结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖体积较大，用于长度不大的中、低压液压缸。（e）焊接式工作可靠，强度高，制造简单，但易产生焊接变形。（d）内螺纹式体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部较复杂，常用于要求外形尺寸小，重量轻的场合。活塞与活塞杆的连接形式•1.6活塞与活塞杆的连接形式活塞的材料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞应有一定的导向长度，一般取活塞长度为缸筒内径的（0.6～1.0）倍。活塞杆是由钢材做成实心杆或空心杆，表面经淬火再镀铬处理并抛光。短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体。活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。活塞与活塞杆的连接形式12345(a)(b)1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈；4一弹簧圈；5一螺母1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈（a)螺纹连接结构简单，拆装方便（b)半环连接结构简单，拆装方便，强度高，多用于高压及振动较大的场合•1.7缓冲装置缓冲装置执行元件端部的冲击现象：活塞运动到端部时，将与缸底或缸盖发生机械碰撞，由于速度的剧变，而产生刚性冲击，负载越大，速度越高，冲击越大。设置缓冲装置的目的：使活塞接近终端时，增达回油阻力，减缓运动件的运动速度，避免冲击。缓冲装置作用：防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起噪音，影响工件精度或使液压缸损坏。前后端盖上设缓冲装置缓冲原理：在活塞接近行程终端时，增大回油阻力（使回油压力提高），降低活塞的运动速度。常用的缓冲装置：柱塞缓冲、行程节流缓冲。缓冲装置a）环隙式节流缓冲结构特征：缓冲圆柱柱塞和柱塞孔之间形成的环形缝隙实现节流缓冲。属固定节流缓冲。缓冲原理：活塞运动到油缸端部时，柱塞进入柱塞孔中，油液只能从两者形成的间隙中通过，增加了回油阻力，回油压力升高，活塞运动速度降低。特点：结构简单，制造成本低，但其液压冲击较大。应用场合：小行程低负载液压缸缓冲装置b）锥形圆柱缓冲结构特征：锥形缓冲圆柱。当柱塞进入柱塞孔时，在柱塞和柱塞孔之间形成环形缝隙，实现节流缓冲，属可变节流缓冲的一种。特点：结构简单，制造成本低，缓冲效果