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1、第四章第四章 液压缸液压缸 将液压泵供给的液压将液压泵供给的液压能转换为机械能而对负载能转换为机械能而对负载作功，实现直线往复运动作功，实现直线往复运动或旋转运动。或旋转运动。2/28/20231液压与液力传动第四章第四章 液压缸液压缸第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点第二节第二节 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算第三节第三节 液压缸结构设计液压缸结构设计2/28/20232液压与液力传动一、液压缸的分类一、液压缸的分类 1.按结构形式分：活塞式、柱塞式、组合式。2.按作用方式分：单作用式：液体只控制缸一腔单向运动；双作用式：液体控制缸两腔实现双向运动。3.按用途分：串联缸
2、、增压缸、增速缸、步进缸。4.按使用的压力分：低压缸、中压缸、高压缸、超高压缸。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/20233液压与液力传动二、典型液压缸二、典型液压缸1.1.活塞式液压缸活塞式液压缸 （1）定义：在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸。（2）分类：按伸出活塞杆不同分：双杆、单杆、无杆（齿轮齿条式）。按固定方式不同分：缸体固定、活塞杆固定 （3）单活塞杆液压缸结构 第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/20234液压与液力传动单活塞杆油缸结构：单活塞杆油缸结构：单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进
3、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。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/20235液压与液力传动第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点(4)(4)单活塞杆液压缸的连接形式单活塞杆液压缸的连接形式2/28/20236液压与液力传动第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点 简单连接式特点：1）两腔面积不等,A1 A2；2)压力相同时，推力不等流量相同时，速度不等即不具有等推力等速度特性。速度推力计算：无杆腔进油时：v1 =q/A1=4q/D2；F1 =p1A1-p2A2=D2 p1-(D2-d2)p2/4有杆腔进油时：v2
4、=q/A2=4q/(D2-d2)；F2=p1A2-p2A1=(D2-d2)p1-D2p2/4单活塞杆液压缸简单连接比较 A1 A2 v1 F2 故活塞杆伸出时，推力较大，速度较小；活塞杆缩回时，推力较小，速度较大。因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速活塞杆缩回时，适用于轻载快速 往复速比：v=v2/v1 =D2/D2-d22/28/20237液压与液力传动 差动连接：单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时，利用两端面积差进行工作的连接形式。差动连接速度、推力计算：v3A1=q+v3A2；v3=q/A1-A2=4 q/d2 F3 =p1（A1-A2）=d2p1/4 差动连接特点：在不增加流量的前提下，实
5、现快速运动。单杆活塞液压缸应用 单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环：（差动连接）（无杆腔进油）（有杆腔进油）快进 工进 快退 v3、F3 v1、F1 v2、F2 第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/20238液压与液力传动（5）双杆活塞液压缸双杆活塞液压缸 特点：两腔面积相等；压力相同时，推力相等，流量相同时，速度相等。即具有等推力等速度特性。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/20239液压与液力传动推力、速度计算：推力、速度计算：v=q/A=4 q/(D2-d2)；F=(p1-p2)A=(D2-d2)(p1-p2)/4工作形式：工作形
6、式：缸体固定式：进油腔 回油腔 运动方向 左 右 活塞右移 右 左 活塞左移此种方式占地面积大，三倍于缸筒L，用于中小型设备，进油腔位置与活塞运动方向相反。杆固定式：进油腔 回油腔 运动方向 左 右 缸体左移 右 左 缸体右移此种方式占地范围小，为缸筒长度的两倍，用于大中型设备。进油腔位置与活塞运动方向相同。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/202310液压与液力传动2.2.柱塞式液压缸柱塞式液压缸(1)定义：在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸。(1)结构：缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/202311
7、液压与液力传动(3)(3)工作原理工作原理 只能单向运动，回程需靠外力自重或弹簧力，需双向运动时，常成对使用。(4)(4)速度、推力计算速度、推力计算 v=q/A=4q/d2 F=pA=d2p/4(5)(5)特点特点 柱塞工作时总是受压，一般较粗 水平放置易下垂，产生单边磨损 故 常垂直放置，有时可做成空心 又 缸体内壁与柱塞不接触 可不加工或只粗加工，工艺性好 故常用于长行程机床，如龙门刨床、导轨磨床、大型拉床。动画演示动画演示第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/202312液压与液力传动3.3.摆动液压缸摆动液压缸(1)分类：分为单叶片式、双叶片。第一节第一节 液压
8、缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/202313液压与液力传动(2)(2)组成：组成：缸体、定子块、叶片、传动轴等。(3)(3)工作原理：工作原理：当缸的一个油口进压力油，另一油口回油时，叶片在压力油作用下往一个方向摆动，带动轴偏转一定角度小于3600）当进回油口互换时，摆动油缸反转。(4)(4)参数计算：参数计算：T=zb/2(R2-r2)(p1-p2)m；=2qcv/zb(R2-r2)对于双叶片：T双=2T单；双=1/2单(当输入液压油压力和流量不变时）(5)(5)特点：特点：结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中低压系统。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2
9、/28/202314液压与液力传动三、其它形式的常用缸三、其它形式的常用缸 1.1.增压缸增压缸（增压器）（增压器）(1)作用：得到高于泵压的输出压力。(2)结构：分单作用、双作用增压缸。(3)增压原理：A1p1=A2p2 p1D2/4=p2d2/4 p2=A1/A2p1=p1D2/d2=Kp1 K增压比第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点(4)特点：在不提高泵压的前提下，依靠A的变化单作用实现断续增压，双作用实现持续增压。2/28/202315液压与液力传动2/28/202316液压与液力传动2.2.多级缸（伸缩缸）多级缸（伸缩缸）(1)结构：由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成
10、，有单作用和双作用之分。(2)工作原理 活塞或柱塞伸出时，从大到小，速度逐渐增大，推力逐渐减小。活塞或柱塞缩回时，从小到大。(3)特点：工作时可伸很长，不工作时缩短，占地面积小，且推力随行程增加而减小。故起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、火箭发射台等皆用。动画演示动画演示第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2/28/202317液压与液力传动3.3.齿条活塞缸齿条活塞缸（无杆液压缸）（无杆液压缸）(1)结构：缸体、活塞、齿条、齿轮、端盖等。第一节第一节 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点(2)工作原理 左腔进油，右腔回油时，齿条右移，齿轮带动工作台逆转。右腔进油，左腔回油时，齿条左移
11、，齿轮带动工作台顺转。(3)应用：常用于需要回转运动的场合，如：自动线、磨床。2/28/202318液压与液力传动第二节第二节 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算一、主要参数的设计计算一、主要参数的设计计算1.1.液压缸工作压力的确定：液压缸工作压力的确定：根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作压力。2.2.液压缸内径液压缸内径D D的确定：的确定：(1)根据最大总负载和选取的工作压力来确定:负载负载（KN）00.770140140250250压压力力（Mpa）610141821322/28/202319液压与液力传动(2)(2)根据执行机构速度要求和选定液压泵流
12、量来确定根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定D D第二节第二节 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算 计算所得液压缸的内径（即活塞直径）应圆整为标准值。3.活塞杆直径活塞杆直径d d 受拉时：d=(0.3-0.5)D 受压时：d=(0.5-0.55)D(p15Mpa)d=(0.6-0.7)D (5Mpa p17Mpa)直径d强度校核：d4F/()1/2 d活塞杆直径；F液压缸的负载；()活塞杆材料许用应力;()=b/n。2/28/202320液压与液力传动4.4.液压缸缸体长度液压缸缸体长度L L 原则：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定,
13、减小加工难度，一般液压缸缸体长度不应大一般液压缸缸体长度不应大于内径的于内径的20302030倍。倍。5.5.缸筒壁厚缸筒壁厚 确定原则:中低压系统，无需校核；高压大直径时，必须校核中低压系统，无需校核；高压大直径时，必须校核。缸筒最薄处壁厚：pyD/2()缸筒壁厚；D缸筒内径；py缸筒试验压力，当额定压Pn16MPa时，Py=1.25Pn；Pn16MPa时，Py=1.5Pn；()缸筒材料许用应力。()=b/n，n为安全系数，当D/10时，一般取n=5.第二节第二节 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算2/28/202321液压与液力传动6.其它部位尺寸的确定其它部位尺寸的确定 导向长度导向长
14、度HL/20+D/2（L为液压缸最大行程）活塞宽度活塞宽度B=（0.61.0）D；导向套滑动面导向套滑动面长度A A=(0.610)D（D12m/min），由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至使液压缸损坏。常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。第三节第三节 液压缸结构设计液压缸结构设计 2/28/202324液压与液力传动(2)缓冲原理 利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。(3)缓冲装置类型 圆柱形环隙式缓冲装置；圆锥形环隙式缓冲装置；可变节流槽式缓冲装置；可调节流孔式缓冲装置。5.5.排气装置排气装置(1)排气的必要性 系统在安装或停止工作后常会渗入空气 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。故必须设置排气装置。第三节第三节 液压缸结构设计液压缸结构设计 2/28/202325液压与液力传动(2)排气方法 排气孔：油口设置在液压缸最高处；排气塞：象螺钉（如暖气包上的放气阀）；排气阀：使液压缸两腔经该阀与油箱相通启动时，拧开排气阀使液压缸空载往复运动几次即可。第三节第三节 液压缸结构设计液压缸结构设计 2/28/202326液压与液力传动