第四章液壓缸_龍水根_液壓傳動

1、 液壓缸液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免可靠。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應用。中得到廣泛應用。根據(jù)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可根據(jù)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類型將其分為四種類型：活塞式活塞式柱塞式柱塞式伸縮式伸縮式擺動式擺動式單活塞桿式單活塞桿式雙活塞桿式雙活塞桿式 單活塞桿液

2、壓缸只有一端有活塞桿。如單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口油口油口A A和和B B都可通壓力油或回油，以實現(xiàn)雙向都可通壓力油或回油，以實現(xiàn)雙向運動，故稱為雙作用缸。運動，故稱為雙作用缸。1 1、單活塞桿液壓缸、單活塞桿液壓缸1-缸底 2-彈簧擋圈 3-套環(huán) 4-卡環(huán) 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承環(huán) 8-擋圈 9-形密封圈 10-缸筒 11-管接頭 12-導向套 13-缸蓋 14-防塵圈 15-活塞桿 16-定位螺釘 17-耳環(huán) 參照下圖，當供給液壓缸的流量參照下圖，當供給液壓缸的流量Q Q一定時，一定時，活塞兩個

3、方向的運動速度為：活塞兩個方向的運動速度為：V V1 1=Q/A=Q/A1 1=4Q/D=4Q/D2 2 ( (向左）向左） V V2 2= Q/A= Q/A2 2=4Q/(D=4Q/(D2 2-d-d2 2) () (向右）向右） 當供油壓力當供油壓力p p一定，回油壓力為零時一定，回油壓力為零時 作用力：作用力： F F1 1=p=p. .A A1 1=p=p. .DD2 2/4 (/4 (向右）向右）F F2 2=p=p. .A A2 2=p=p. .(D(D2 2-d-d2 2)/4 ()/4 (向左）向左）當其當其差動連接差動連接時，作用力為：時，作用力為： F F3 3=p(A=p

4、(A1 1-A-A2 2)=p)=p. .( (dd2 2/4) /4) 速度速度: :v v3 3=(Q+Q=(Q+Q2 2)/A)/A1 1=(Q+v=(Q+v3 3. .A A2 2)/A)/A1 1 所以所以 v v3 3=Q/(=Q/(A A1 1-A-A2 2)=4Q/)=4Q/dd2 2圖4-3 差動連接的單活塞桿液壓缸符號意義參閱下圖符號意義參閱下圖 單活塞桿液壓缸可以是缸筒固定，活塞單活塞桿液壓缸可以是缸筒固定，活塞運動；也可以是活塞桿固定缸筒運動。無運動；也可以是活塞桿固定缸筒運動。無論采用其中哪一種形式，液壓缸運動所占論采用其中哪一種形式，液壓缸運動所占空間長度都是兩倍行

5、程。（見下圖）空間長度都是兩倍行程。（見下圖）單 活 塞 桿 液 壓 缸 運 動 所 占 空 間 雙活塞桿液壓缸的兩活塞桿直徑通常相雙活塞桿液壓缸的兩活塞桿直徑通常相等，活塞兩端有效面積相同。如果供油壓力等，活塞兩端有效面積相同。如果供油壓力不變，那么活塞反復運動時兩個方向的作用不變，那么活塞反復運動時兩個方向的作用力和速度相等。力和速度相等。v=Q/A=4Q/ (D2-d2) , F=p.A=p. (D2-d2)/4 v活塞（或缸筒）運動速度；活塞（或缸筒）運動速度；Q供油流量；供油流量；F活塞（或缸筒）上的作用力；活塞（或缸筒）上的作用力； p供油壓力；供油壓力；A活塞有效面積；活塞有效面

6、積； D活塞直徑；活塞直徑；d活塞桿直徑?；钊麠U直徑。 這種液壓缸在傳動時活塞桿只承受拉力，這種液壓缸在傳動時活塞桿只承受拉力，多數(shù)用于機床。多數(shù)用于機床。 雙活塞桿液壓缸的兩端都有活塞伸出，雙活塞桿液壓缸的兩端都有活塞伸出，如圖所示。其組成與單活塞桿液壓缸基本如圖所示。其組成與單活塞桿液壓缸基本相同。缸筒與缸蓋用法蘭連接，活塞與缸相同。缸筒與缸蓋用法蘭連接，活塞與缸筒內(nèi)壁之間采用間隙密封。筒內(nèi)壁之間采用間隙密封。1活塞桿 2壓蓋 3缸蓋 4缸筒 5活塞 6密封圈雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)雙活塞缸機構(gòu)示意雙活塞缸機構(gòu)示意 將缸筒固定在床身上，活塞桿和工作臺將缸筒固定在床身上，活塞桿和工作臺相聯(lián)接時，工

7、作臺運動所占空間長度為活塞相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長度為活塞有效行程的三倍（見圖有效行程的三倍（見圖A）。一般多用于?。?。一般多用于小機床；反之，將活塞桿固定在床身上，缸筒機床；反之，將活塞桿固定在床身上，缸筒和工作臺相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長和工作臺相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長度為液壓缸有效行程的兩倍（見圖度為液壓缸有效行程的兩倍（見圖B），適），適用于中型及大型機床。用于中型及大型機床。柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)（）它是一種單作用式液壓缸，靠（）它是一種單作用式液壓缸，靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，柱液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；塞回程要

8、靠其它外力或柱塞的自重；（）柱塞只靠缸套支承而不與缸套（）柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故適于做接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長行程液壓缸；長行程液壓缸；（）工作時柱塞總受壓，因而它必須（）工作時柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；有足夠的剛度；（）柱塞重量往往較大，水平放置時（）柱塞重量往往較大，水平放置時容易因自重而下垂，造成密封件和導向容易因自重而下垂，造成密封件和導向單邊磨損，故其垂直使用更有利。單邊磨損，故其垂直使用更有利。柱塞式液壓缸特點：柱塞式液壓缸特點：柱塞上有效作用力柱塞上有效作用力F為：為：F=p.A=柱塞運動速度為：柱塞運動速度為：v= = 式中式中

9、 d柱塞直徑；其它符號意義同柱塞直徑；其它符號意義同前。前。A d2 p . d2 4Q4Q 伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，如圖所示。伸縮式液壓缸中活塞伸出的順如圖所示。伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現(xiàn)較長的行程，是從小到大。伸縮缸可實現(xiàn)較長的行程，而縮回時長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種而縮回時長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機械和農(nóng)業(yè)機械上。液壓缸常用于工程機械和農(nóng)業(yè)機械上。1 活 塞 2 套 筒 3 O形 密 封 圈 4 缸 筒 5 缸 蓋伸 縮 式 液 壓

10、 缸 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖 擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復運擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復運動的執(zhí)行元件，也稱擺動式液壓馬達。有單動的執(zhí)行元件，也稱擺動式液壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。圖中定子塊固定在葉片和雙葉片兩種形式。圖中定子塊固定在缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進油方向，油方向， 葉片將葉片將 帶動轉(zhuǎn)帶動轉(zhuǎn) 子作往子作往 復擺動。復擺動。擺 動 式 液 壓 缸 A A A A1 定 子 塊 2 缸 體 3 彈 簧 4 密 封 鑲 條 5 轉(zhuǎn) 子 6 葉 片 7 支 承 盤 8 蓋 板 如圖所示，若輸入液壓油的流量為如圖所示，若輸入液壓油

11、的流量為Q和和擺動軸輸出的角速度擺動軸輸出的角速度 之間的關(guān)系為：之間的關(guān)系為：Q= /4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2) 所以所以 8Q/b(D2-d2)式中式中 n擺動軸的轉(zhuǎn)速擺動軸的轉(zhuǎn)速(n= /2 )；b葉片寬度；葉片寬度； D、d見圖。見圖。單葉片式擺動液壓缸計算簡圖結(jié)束結(jié)束一、液壓缸主要尺寸的確定一、液壓缸主要尺寸的確定 液壓缸的設計和計算是在對整個液壓系液壓缸的設計和計算是在對整個液壓系統(tǒng)進行工況分析，計算了最大負載力，先定統(tǒng)進行工況分析，計算了最大負載力，先定了工作壓力的基礎上進行的（詳見第十一了工作壓力的基礎上進行的（詳見第十一章）。因此，首先要根據(jù)使用要求確定

12、結(jié)構(gòu)章）。因此，首先要根據(jù)使用要求確定結(jié)構(gòu)類型，在按照負載情況，運動要求決定液壓類型，在按照負載情況，運動要求決定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，最后進行結(jié)構(gòu)設計。缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，最后進行結(jié)構(gòu)設計。二、液壓缸結(jié)構(gòu)設計中的幾個基本問題二、液壓缸結(jié)構(gòu)設計中的幾個基本問題1 1、工作壓力的選取、工作壓力的選取 根據(jù)液壓缸的實際工況，計算出外負載根據(jù)液壓缸的實際工況，計算出外負載大小，然后參考下表選取適當?shù)墓ぷ髁?。大小，然后參考下表選取適當?shù)墓ぷ髁Α?液壓缸工作壓力的確定負載 缸工作壓力 P1( b a r ）00 . 76 07 01 4 01 0 01 4 01 4 02 5 01 8 02 1 02 5

13、 03 2 0一、液壓缸主要尺寸的確定一、液壓缸主要尺寸的確定2 2、活塞桿直徑、活塞桿直徑d d與缸筒內(nèi)徑與缸筒內(nèi)徑D D的計算的計算 受拉時：受拉時： d=(0.3-0.5)Dd=(0.3-0.5)D 受壓時：受壓時： d=(0.5-0.55)D (pd=(0.5-0.55)D (p1 15mpa) 5mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa pd=(0.6-0.7)D (5mpa p1 17mpa) 7mpa)7mpa)3 3、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計算、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計算 缸筒最薄處壁厚：缸筒最薄處壁厚：ppy yD/2()D/2() 缸筒壁厚；缸筒壁厚；D D缸筒內(nèi)徑；

14、缸筒內(nèi)徑； p py y缸筒度驗壓力，當額定壓缸筒度驗壓力，當額定壓P Pn n160 x10160 x105 5P Pa a時，時，Py=1.25Pn Py=1.25Pn ； ()()缸筒材料許用應力。缸筒材料許用應力。()=()=b b/n/n。5 5、液壓缸缸筒長度的確定、液壓缸缸筒長度的確定 缸筒長度根據(jù)所需最大工作行程而定。缸筒長度根據(jù)所需最大工作行程而定?；钊麠U長度根據(jù)缸筒長度而定。對于工作活塞桿長度根據(jù)缸筒長度而定。對于工作行程受壓的活塞桿，當活塞桿長度與活塞行程受壓的活塞桿，當活塞桿長度與活塞桿直徑之比大于桿直徑之比大于1515時，應按材料力學有關(guān)時，應按材料力學有關(guān)公式對活塞進行壓桿穩(wěn)定性驗算。公式對活塞進行壓桿穩(wěn)定性驗算。4 4、活塞桿的計算、活塞桿的計算直徑強度校核：直徑強度校核：d4F/()d4F/()1/21/2d d活塞桿直徑；活塞桿直徑；F F液壓缸的負載；液壓缸的負載； ()()活塞桿材料許用應力，活塞桿材料許用應力，()=()=b b/n/n。1 1、液壓缸的緩沖、液壓缸的緩沖 液壓缸中使用的緩沖裝置，常見的有液壓缸中使用的緩沖裝置，常見的有環(huán)狀間隙式，節(jié)流口可調(diào)式或外加緩沖回環(huán)狀間隙式，節(jié)流口可調(diào)式或外加緩沖回路等。路等。i環(huán)狀間隙式緩沖裝置節(jié)流口可調(diào)式緩沖機構(gòu)2 2、液壓缸的排氣、液壓缸的排氣為了排除聚集在液壓缸內(nèi)的空氣，