液壓與氣壓傳動(dòng)第3章液壓馬達(dá)和液壓缸

1、液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置, 是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。馬達(dá)與泵在原理上有可逆性，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有些差別：馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)具有對稱性；而泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施，使之不能通用。第三章第三章 液壓馬達(dá)和液壓缸液壓馬達(dá)和液壓缸2一、液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的特性參數(shù):工作壓力與額定壓力:工作壓力 p 大小取決于馬達(dá)負(fù)載。額定壓力 ps 能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。流量與容積效率: 實(shí)際流量 qMqMtq qMt為理論流量， q 為瀉漏。容積效率Mv qMt / qM 1 q / qM液壓馬達(dá)的特性參數(shù)排量與轉(zhuǎn)速 排量V為MV等于1 時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液

2、體積。轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 TTt-T 理論輸出轉(zhuǎn)矩 Ttp VMm/ 2機(jī)械效率MmTM/TMt功率與總效率M PMo/ Pmi PMo為馬達(dá)輸出功率，Pmi為馬達(dá)輸入功率。 例例2、某液壓馬達(dá)排量為某液壓馬達(dá)排量為250 mL/r，入口壓力為入口壓力為10MPa， 出口壓力為出口壓力為0.5 MPa，容積效率和機(jī)械效率均容積效率和機(jī)械效率均為為0.9， 若輸入流量為若輸入流量為100 L/min， 試求試求 (1) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩； (2) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速。 (1)(1)液液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 TM解解m

3、MmMtMMpVTT根據(jù)公式根據(jù)公式mNTM3402/9 . 01025010)5 . 010(66(2) 液液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速 n根據(jù)公式根據(jù)公式VqVqnvMMtMmin/360250/9 . 0101003rn答答：(1) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為為340N.m； (2) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為為360r/min。 第二章第二章 例例3、某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力為某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力為10MPa，排量為排量為 20010-3L/r，總效率為總效率為0.75，機(jī)械效率為機(jī)械效率為0.9，試求試求 (1) 該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩該馬

4、達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩； (2) 若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500 r/min，則輸入馬達(dá)的則輸入馬達(dá)的 流量為多少流量為多少? ? (3) (3) 若外負(fù)載若外負(fù)載為為200 Nm（ n=500r/min）時(shí)馬達(dá)時(shí)馬達(dá) 的輸入功率和輸出功率各為多少的輸入功率和輸出功率各為多少? 解解:(1) 該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式根據(jù)公式pVTtM由題意可知由題意可知0出pPaMpp10mNpVTtM3 .318210102001010336(2) n=500 r/ /min 時(shí)馬達(dá)的理論流量時(shí)馬達(dá)的理論流量 min/100500102003LVnqtM83. 09 . 075. 0m

5、MMvMmin/12083. 0100LqqvMtMM即輸入馬達(dá)的流量為即輸入馬達(dá)的流量為120L/min。(3) (3) 當(dāng)壓力為當(dāng)壓力為10 MPa時(shí)時(shí)，它輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為它輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為mNTTmMtMM5 .2869 . 03 .318 當(dāng)外負(fù)載為當(dāng)外負(fù)載為200 Nm，壓力差壓力差( (即馬達(dá)進(jìn)口壓力即馬達(dá)進(jìn)口壓力) )將將下降，不是下降，不是10MPa，而是而是PaMPaM98. 6105 .286200馬達(dá)的輸入功率為馬達(dá)的輸入功率為: :MvMiMpqpVnPKWpqPMiM1460/101201098. 636馬達(dá)的輸出功率馬達(dá)的輸出功率KWPPMiMoM5 .1075.

6、014答答：(1) 該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩為該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩為318.3N.m； (2) 若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500 r/min，則輸入馬達(dá)則輸入馬達(dá) 的流量為的流量為120L/min； (3) (3) 若外負(fù)載為若外負(fù)載為200 Nm（ n=500r/min）時(shí)馬時(shí)馬 達(dá)的輸入功率為達(dá)的輸入功率為14KW, ,輸出輸出功率功率為為10.5KW 。 ,1tvtqqqqqqtqqq液壓泵液壓泵,1MtMMtM vMqqqq液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)MqqMtqMtMqqq qpT液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)1MMmMtTTMMtTTqpT液壓泵液壓泵因?yàn)橛心Σ料哪芰恳驗(yàn)橛心Σ料哪芰縯TT 1TTtm液壓

7、馬達(dá)圖形符號(hào):14一、液壓馬達(dá)按結(jié)構(gòu)分為：齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。按結(jié)構(gòu)分為：齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。 按額定轉(zhuǎn)速分為：高速和低速。按額定轉(zhuǎn)速分為：高速和低速。 額定轉(zhuǎn)速高于額定轉(zhuǎn)速高于 500r/min 500r/min 的屬于高速液壓馬達(dá)，額定的屬于高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于轉(zhuǎn)速低于 500r/min 500r/min 的屬于低速液壓馬達(dá)。的屬于低速液壓馬達(dá)。 高速液壓馬達(dá)的基本類型有齒輪式、葉片式、柱塞式高速液壓馬達(dá)的基本類型有齒輪式、葉片式、柱塞式等，又稱為高速小轉(zhuǎn)距液壓馬達(dá)等，又稱為高速小轉(zhuǎn)距液壓馬達(dá) 。 低速液壓馬達(dá)的基本型式是徑向柱塞式，又稱為低速低速液壓馬達(dá)

8、的基本型式是徑向柱塞式，又稱為低速大轉(zhuǎn)距液壓馬達(dá)大轉(zhuǎn)距液壓馬達(dá) 。15一、液壓馬達(dá)16一、液壓馬達(dá)齒輪馬達(dá) 當(dāng)高壓油p進(jìn)入馬達(dá)的高壓腔時(shí)，處于高壓腔的輪齒受到壓力油的作用，根據(jù)它們的受力情況，齒輪按圖示方向旋轉(zhuǎn)。油液被帶到低壓腔。18一、液壓馬達(dá)1、為適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的要求，其進(jìn)出油口的大小相等；2、采用滾動(dòng)軸承；3、齒數(shù)比泵齒數(shù)多；4、密封性差、容積效率低；5、輸入油壓不能過高，不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩，多用于高速的場合。19一、液壓馬達(dá)葉片馬達(dá)高壓油進(jìn)入由葉片 定子 轉(zhuǎn)子組成的密閉空間，根據(jù)它們的受力情況，推動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，反應(yīng)靈敏，但泄露大。21 輸出轉(zhuǎn)矩與排量和進(jìn)出油口之間的壓力差有關(guān)，轉(zhuǎn)速

9、由流量決定； 葉片徑向放置； 吸、壓油腔通入葉片根部的通路上設(shè)置單向閥； 在葉片根部設(shè)置預(yù)緊彈簧； 葉片式液壓馬達(dá)一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動(dòng)作要求靈敏的場合。 一、液壓馬達(dá)22一、液壓馬達(dá)23一、液壓馬達(dá)柱塞定子缸體配油軸軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)和軸向柱塞泵是互逆的。改變斜盤傾角的方向，可改變馬達(dá)的旋轉(zhuǎn)方向。第二節(jié)第二節(jié) 液壓缸液壓缸 液壓缸的類型及特點(diǎn)液壓缸的類型及特點(diǎn) 液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸的典型結(jié)構(gòu) 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 通過本章的學(xué)習(xí)，要求掌握液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮的主要問題，包括結(jié)構(gòu)類型的選擇結(jié)構(gòu)類型的選擇和參數(shù)計(jì)算參數(shù)計(jì)算等，為液壓缸設(shè)計(jì)打下基礎(chǔ)。本節(jié)主要內(nèi)容為：26二、液

10、壓缸27二、液壓缸28二、液壓缸 液壓缸液壓缸（油缸）主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的直線運(yùn)動(dòng)，也可以實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，應(yīng)用廣泛。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是速度和力。液壓缸和液壓馬達(dá)都是液壓執(zhí)行元件，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。p1p2FVdQ21pppA液壓缸壓力壓力p 流量流量Q液壓功率液壓功率作用力作用力F 速度速度V機(jī)械功率機(jī)械功率液壓缸的作用液壓缸的作用3.1 3.1 缸的分類及特點(diǎn)缸的分類及特點(diǎn)按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)液壓缸。按作用方式分：單作用缸和雙作用缸。按活塞桿形式分：單活塞桿缸、雙活塞桿缸。AFQPv單桿液壓缸單桿液壓缸AFQPv雙桿液壓

11、缸雙桿液壓缸AFQPv柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸3.2.1單桿活塞缸單桿活塞缸 單桿活塞缸的活塞僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和輸出力，其簡圖及油路連接方式如圖4-2所示。2A1F1v(a)無桿腔進(jìn)油無桿腔進(jìn)油1P2P1ADdq2A2F(b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油1P2P1A2vq3.2 3.2 活塞式液壓缸活塞式液壓缸 其一端伸出活塞桿，兩腔有效面積不相等，當(dāng)向缸兩腔分別供液體，且壓力和流量都不變時(shí)，活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都不相等。圖圖3-2 單桿活塞肛單桿活塞肛活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為:（1）無桿腔進(jìn)油vvDqAqv2114（3-1）mmpdDpDApApF)

12、(4)(2221222111（3-2）1v1F2A1F1v(a)無桿腔進(jìn)油無桿腔進(jìn)油1P2P1ADdq3.2.2單桿活塞缸速度推力特性單桿活塞缸速度推力特性（2）有桿腔進(jìn)油活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為:2v2F2A2F(b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油1P2P1A2vqvvdDqAqv)(42222（3-3）2222221121()()4mmFp Ap ADdpD p（3-4） 比較上述各式，可以看出： , ；液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度比為： 2v1v1F2F22212dDDvv（3-5） 上式表明：當(dāng)活塞桿直徑愈小時(shí)，速度比接近當(dāng)活塞桿直徑愈小時(shí)，速度比接近1 1，在兩，在兩個(gè)方向上缸的速度差值就愈小

13、。個(gè)方向上缸的速度差值就愈小。2A1F1v(a)無桿腔進(jìn)油無桿腔進(jìn)油1P2P1ADdq2A2F(b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油1P2P1A2vq（3）兩腔進(jìn)油,差動(dòng)聯(lián)接2A3F(c)差動(dòng)聯(lián)接缸差動(dòng)聯(lián)接缸1P1A3vq 當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入相同壓力的液體時(shí)，由于無桿腔受力面積大于有桿腔受力面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此活塞桿作伸出運(yùn)動(dòng)，并將有桿腔的液體擠出，流進(jìn)無桿腔，加快了活塞桿的伸出速度，缸的這種連接方式被稱為差動(dòng)連接差動(dòng)連接。圖圖3-3 差動(dòng)連接缸差動(dòng)連接缸兩腔進(jìn)油,差動(dòng)聯(lián)接2A3F(c)差動(dòng)聯(lián)接差動(dòng)聯(lián)接1P1A3vqvvdqAAqv22134（3-6）vmpdAApF12

14、21134)(（3-7） 在忽略兩腔連通回路壓力損失的情況下，差動(dòng)連接液壓缸的推力為：3F1P21AA 3vq等效活塞桿的伸出速度為： 活塞式液壓缸其固定方式有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。3.2.3 雙桿活塞缸雙桿活塞缸 雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種固定形式，如圖所示。AFqv(a)缸體固定，活缸體固定，活塞桿移動(dòng)塞桿移動(dòng)1P2PAFqv(b)活塞桿固定缸體活塞桿固定缸體移動(dòng)，移動(dòng)，1P2P雙桿活塞缸缸筒固定與活塞桿固定的比較：雙桿活塞缸缸筒固定與活塞桿固定的比較： 因?yàn)殡p活塞桿液壓缸的兩活塞桿直徑相同兩活塞桿直徑相同，所以當(dāng)輸入流量和油液壓力不變時(shí)，活

15、塞（或缸體）在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度V和推力F都相等，即：vvdDqAqv)(422（3-8）mppdDF)(42122（3-9）式中:、1p2p分別為缸的進(jìn)、出口壓力；vm分別為缸的容積效率和機(jī)械效率；、D、d分別為活塞直徑和活塞桿直徑；q 缸的輸入流量；A活塞有效作用面積。這種液壓缸常用于要求往返運(yùn)動(dòng)速度相同的場合。這種液壓缸常用于要求往返運(yùn)動(dòng)速度相同的場合。3.3 3.3 柱塞缸柱塞缸 活塞缸內(nèi)孔和尺寸精度很高，并且要求表面光滑，大型或超長行程的液壓缸不易實(shí)現(xiàn)這種要求，在這種情況下可以采用柱塞缸。圖圖3-4 柱塞液壓缸柱塞液壓缸柱塞pq 缸筒A（a）圖圖3-5 3-5 柱塞式液壓缸柱塞式液

16、壓缸 如 圖 所 示 ， 柱 塞 缸 由如 圖 所 示 ， 柱 塞 缸 由 缸 筒 、 柱 塞 、缸 筒 、 柱 塞 、導(dǎo) 套 、 密 封 圈 和 壓 蓋導(dǎo) 套 、 密 封 圈 和 壓 蓋 等 零 件 組 成 ， 柱 塞 和 缸 筒 內(nèi)等 零 件 組 成 ， 柱 塞 和 缸 筒 內(nèi)壁 不 接 觸 ， 因 此 缸 筒 內(nèi) 孔 不 需 精 加 工 ， 工 藝 性壁 不 接 觸 ， 因 此 缸 筒 內(nèi) 孔 不 需 精 加 工 ， 工 藝 性好，成本低。好，成本低。 柱塞式液壓缸是單作用缸，柱塞端面是受壓面。其面積大小決定了缸的輸出速度和推力。如果要得到雙向運(yùn)動(dòng)，可將兩柱塞缸成對使用為減輕柱塞的重量，

17、有時(shí)制成空心活塞。圖圖3-6 柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸QQVdd24dQV2214)(dppF式中：d柱塞直徑，p1進(jìn)油壓力， p2另一缸的回油壓力。p1p23.4.1 伸縮缸伸縮缸多級(jí)缸又稱伸縮式套筒缸，它由兩級(jí)活塞缸套裝而成，具有活塞桿的伸出行程長度比缸體長度大，占用空間較小，伸出伸出縮回縮回結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。3.4 3.4 其它型式的常用缸其它型式的常用缸圖圖4-11 伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸 前一級(jí)缸的活塞是后一級(jí)缸的缸套，活塞伸出的順序是從大到小，相應(yīng)的推力也是從大到小，而伸出的速度則是由慢變快。伸出伸出BA二級(jí)活塞3.4.2 3.4.2 擺動(dòng)缸擺動(dòng)缸圖圖4-7 4-7 擺動(dòng)缸擺動(dòng)缸D

18、d1234432411 擺動(dòng)液壓缸能實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，主要有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式。圖圖4-7 4-7 擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)液壓缸Dd1234432411 單 葉 片 擺 動(dòng) 液 壓 缸單 葉 片 擺 動(dòng) 液 壓 缸 主 要 由 定 子 塊 1 、 缸 體 2 、 擺 動(dòng) 軸3、葉片4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。定子塊固定在缸體上，葉片和擺動(dòng)軸固連在一起，當(dāng)兩油口相繼通以壓力油時(shí)，葉片即帶動(dòng)擺動(dòng)軸作往復(fù)擺動(dòng)。圖圖4-8 4-8 擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)液壓缸Dd1234432411當(dāng)考慮到機(jī)械效率時(shí)，單葉片缸的擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩為p1p2mppdDbT)(82122（4-10）D 缸體內(nèi)孔直徑；

19、d 擺動(dòng)軸直徑；b 葉片寬度；圖圖4-9 4-9 擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)液壓缸Dd1234432411q根據(jù)能量守恒原理,結(jié)合式(4-10)得輸出角速度為D 缸體內(nèi)孔直徑；d 擺動(dòng)軸直徑；b 葉片寬度；)(822dDbqv（4-11）Dd1234432411q 單葉片擺動(dòng)液壓缸單葉片擺動(dòng)液壓缸的的擺角擺角一般不超過一般不超過 ，雙葉雙葉片擺動(dòng)液壓缸片擺動(dòng)液壓缸的的擺角擺角一般不超過一般不超過 。 當(dāng)輸入壓力和流量不變時(shí)，雙葉片擺動(dòng)缸擺動(dòng)軸當(dāng)輸入壓力和流量不變時(shí)，雙葉片擺動(dòng)缸擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動(dòng)缸的兩倍，而擺動(dòng)角速度則是單葉片擺動(dòng)缸的一是單葉片擺動(dòng)缸的兩倍，而擺動(dòng)角速度則是單葉片擺動(dòng)缸的一

20、半。半。Dd1234432411q 擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動(dòng)，轉(zhuǎn)難，一般只用于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動(dòng)，轉(zhuǎn) 位或間歇運(yùn)動(dòng)的地方。位或間歇運(yùn)動(dòng)的地方。3.4.3 齒條活塞缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，活塞往復(fù)移動(dòng)經(jīng)齒條、齒輪機(jī)構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。876543211211109行程圖圖4-12 4-12 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1 緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；3 端蓋；4 墊圈；5 O形密封圈；6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞；9 齒輪；l0 傳動(dòng)軸；11 缸體；12

21、螺釘q 圖圖 3-13 3-13 雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l 缸底；2 卡鍵；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞桿；8 導(dǎo)向套；10 缸蓋；12 防塵圈；13 耳軸 單活塞桿液壓缸主要由缸底1、缸筒6、缸蓋10、活塞4、活塞桿7和導(dǎo)向套8等組成。缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接?；钊c活塞桿采用卡鍵連接。為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng)部位設(shè)置了密封圈3、5、9、11和防塵圈12。3.5 3.5 缸的結(jié)構(gòu)缸的結(jié)構(gòu) 缸筒缸筒 是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙度在0.1m0.4m。 端蓋

22、端蓋 裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 導(dǎo)向套導(dǎo)向套 對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有 些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向。 缸筒，端蓋和導(dǎo)向套的材料選擇和技術(shù)要求可參缸筒，端蓋和導(dǎo)向套的材料選擇和技術(shù)要求可參考液壓設(shè)計(jì)手冊?？家簤涸O(shè)計(jì)手冊。3.5.1 缸體組件3.5.1.1 缸筒與端蓋缸筒與端蓋缸筒與端蓋的連接缸筒與端蓋的連接圖圖3-143-14缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)（2 2）半環(huán)式連接）半環(huán)式連接 (1）法蘭式連接）法蘭式連接 要求缸筒端部有直徑足夠螺釘。是一種常用的連接方大的凸緣，用以安裝螺栓或式。分為外

23、半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式。用于無縫鋼管缸筒與端蓋的連接。（3）螺紋式連接）螺紋式連接外螺紋連接內(nèi)螺紋連接 分為外螺紋和內(nèi)螺紋連接兩種形式。缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜。一般用于外形尺寸小，重量輕的場合。（5）焊接式連接）焊接式連接（4）拉桿式連接）拉桿式連接 易于拆裝，但端蓋的體積和較大，只適用于長度不大重量的中低壓缸連接強(qiáng)度高，制造簡單，焊接時(shí)易引起缸筒變形。3.5.2.1 活塞和活塞桿活塞和活塞桿 活塞受壓力在缸筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞必須具有一定的強(qiáng)度和良好的耐磨性?；钊话阌描T鐵或鋼制造。活塞的結(jié)構(gòu)通常分為整體式和組合式。 活塞桿是連接活塞和工作部件的傳力零件，必須有足夠的強(qiáng)度和剛度?；钊麠U無

24、論是實(shí)心還是空心的，通常用鋼制造。活塞在導(dǎo) 向套內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其外圓表面應(yīng)當(dāng)耐磨并具有防腐性能，因此活塞桿外圓表面有時(shí)需鍍鉻。活塞和活塞桿的技術(shù)要求可參考有關(guān)手冊。活塞和活塞桿的技術(shù)要求可參考有關(guān)手冊。3.5.2 活塞組件 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。3.5.2.2 3.5.2.2 活塞與活塞桿的連接形式活塞與活塞桿的連接形式 如 圖 所 示 ， 活 塞 與 活 塞 桿 的 連 接 最 常 用 的 有 螺 紋連接和半環(huán)連接形式，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷式結(jié)構(gòu)等。12345(a)(b) 1一活塞桿；2一活塞；3一密封圈；4一彈簧圈；5一螺母1一卡鍵；2一套環(huán)；3一彈簧卡圈

25、3.5.3 緩沖裝置緩沖裝置 為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖措施，對液壓缸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。 當(dāng)缸拖動(dòng)負(fù)載質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，因此當(dāng)活塞運(yùn)動(dòng)到液壓缸終端時(shí)，會(huì)與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的損壞，而且會(huì)引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。 緩沖的原理是使活塞或缸筒在運(yùn)動(dòng)到行程終端時(shí)，在出口腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，從而降低缸的運(yùn)動(dòng)速度，避免活塞與缸蓋相撞，實(shí)現(xiàn)緩沖。 （1） 圓柱形環(huán)隙式 如圖4-19a所示，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，缸蓋和活塞見形成緩沖油腔，被封閉油液只能從環(huán)形間隙 d 排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實(shí)現(xiàn)緩沖

26、減速。在緩沖過程中， 由于其節(jié)流面積不變，故緩沖 開始時(shí)產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，很快就會(huì)降低，緩沖效果差，應(yīng)用于一般系列化的成品液壓缸中。udu( b )u( a )（ c）u( d )圖圖3-19 液壓缸緩沖裝置液壓缸緩沖裝置常見緩沖裝置（2） 圓錐形環(huán)隙緩沖裝置圓錐形環(huán)隙緩沖裝置 如圖19b所示，由于緩沖柱塞為圓形，所以緩沖環(huán)形間隙隨位移量而改變，即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而縮小，使機(jī)械能吸收均勻，緩沖效果好。（3） 可變節(jié)流槽式緩沖裝置可變節(jié)流槽式緩沖裝置 如圖19c所示，在緩沖柱塞上開由淺到深的三角節(jié)流溝槽，節(jié)流面積隨著緩沖行程的增大而減小，緩沖壓力變化平緩。（4） 可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置

27、可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置 如圖4-19d，在緩沖過程中，緩沖腔油液經(jīng)小孔節(jié)流排出，調(diào)節(jié)節(jié)流孔的大小，可控制緩沖腔內(nèi)緩沖壓力的大小，以適應(yīng)不同的負(fù)載和不同工況對緩沖的要求。3.5.4 排氣裝置排氣裝置液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作。工作。 因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。 對于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，常在液壓缸的最高處設(shè)置專門的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥等。當(dāng)松開排氣塞或閥

28、的鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次，帶有氣泡的油液就會(huì)排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常工作。3.6 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸的計(jì)算及驗(yàn)算方法 首先根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型，再按負(fù)載和運(yùn)首先根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型，再按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，必要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，必要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。算，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 液壓缸的主要 尺 寸 包 括 液 壓 缸 的 內(nèi) 徑液壓缸的主要 尺 寸 包 括 液 壓 缸 的 內(nèi) 徑D D、 缸 的 長 度、 缸 的 長 度L L、活塞桿直徑、活塞桿直徑d d。主要根據(jù)液壓缸

29、的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來確定上述參數(shù)。和行程等因素來確定上述參數(shù)。液壓缸工作壓力的確定 液壓缸要承受的負(fù)載包括有效工作負(fù)載、摩擦阻力和慣性力等。液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定。對于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小及液壓設(shè)備類型參考油管手冊來確定。3.6.1 缸主要尺寸的確定缸主要尺寸的確定 液壓缸內(nèi)徑液壓缸內(nèi)徑D D和活塞桿直徑和活塞桿直徑d d可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來定，對單桿缸而言，有：2124dpFD有桿腔進(jìn)油時(shí)：有桿腔進(jìn)油時(shí)：（3-13）114pFD（3-12）無桿腔進(jìn)油

30、時(shí)無桿腔進(jìn)油時(shí)2124dpFD有桿腔進(jìn)油時(shí)：有桿腔進(jìn)油時(shí)：（3-16）114pFD（3-15）無桿腔進(jìn)油時(shí)：無桿腔進(jìn)油時(shí)：式（4-13）中的桿徑d可根據(jù)工作壓力選取，當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比有一定要求時(shí)，得桿徑為1 Dd（3-14） 計(jì)算所得的計(jì)算所得的液壓缸內(nèi)經(jīng)液壓缸內(nèi)經(jīng)D和活塞桿直經(jīng)和活塞桿直經(jīng)d應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列，參見系列，參見新編液壓工程手冊新編液壓工程手冊。 液壓缸的缸筒長度由活塞最大行程、活塞長度、活塞桿導(dǎo)向套長度、活塞桿密封長度和特殊要求的長度確定。其中活塞長度為（0.6-1.0）D，導(dǎo)向套長度為（0.6-1.5）d。為減少加工難度，一般液壓缸缸筒長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-3

31、0倍。3.6.2 缸強(qiáng)度計(jì)算與校核缸強(qiáng)度計(jì)算與校核3.6.2.1 缸筒壁厚的計(jì)算缸筒壁厚的計(jì)算 中、高壓液壓缸一般用無縫鋼管做缸筒，大多屬薄壁筒，即/D0.08。此時(shí)，可根據(jù)材料力學(xué)中薄壁圓筒的計(jì)算公式驗(yàn)算缸筒的壁厚，即 2maxDp（3-17） 當(dāng)/D0.3時(shí)，可用下式校核缸筒壁厚) 13 . 14 . 0(2maxmaxppD(3-18) 當(dāng)液壓缸采用鑄造缸筒時(shí)，壁厚由鑄造工藝確定，這時(shí)應(yīng)按厚壁圓筒計(jì)算公式驗(yàn)算壁厚。當(dāng)/D=0.08-0.3時(shí)，可用下式校核缸筒的壁厚：maxmax3 3 . 2pDp(3-19)maxp式中: 缸筒內(nèi)的最高工作壓力 缸筒材料的許允應(yīng)力 活塞桿長度根據(jù)液壓缸最

32、大行程L而定。對于工作行程中受壓的活塞桿，當(dāng)活塞桿長度L與其直徑d之比大于15時(shí)，應(yīng)對活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算。 關(guān)于穩(wěn)定性驗(yàn)算的內(nèi)容可查閱液壓設(shè)計(jì)手冊。3.6.2.2 活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算 液壓缸用于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)，是液壓系統(tǒng)中最液壓缸用于實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)，是液壓系統(tǒng)中最廣泛應(yīng)用的一種液壓執(zhí)行元件。液壓缸有時(shí)需專門設(shè)計(jì)。廣泛應(yīng)用的一種液壓執(zhí)行元件。液壓缸有時(shí)需專門設(shè)計(jì)。1掌握根據(jù)需要的推力計(jì)算液壓缸內(nèi)徑及活塞桿掌握根據(jù)需要的推力計(jì)算液壓缸內(nèi)徑及活塞桿直徑等主要參數(shù)；直徑等主要參數(shù)；2了解對缸壁厚度、活塞桿直徑、螺紋連接的強(qiáng)了解對缸壁厚度、活塞桿直徑、螺紋連接的強(qiáng)度及

33、油缸的穩(wěn)定性等進(jìn)行必要的校核；度及油缸的穩(wěn)定性等進(jìn)行必要的校核；3了解各部分結(jié)構(gòu)，其中包括密封裝置、缸筒與缸了解各部分結(jié)構(gòu)，其中包括密封裝置、缸筒與缸蓋的連接、活塞結(jié)構(gòu)以及缸筒的固定形式等，進(jìn)行蓋的連接、活塞結(jié)構(gòu)以及缸筒的固定形式等，進(jìn)行工作圖設(shè)計(jì)。工作圖設(shè)計(jì)。 密封裝置主要用來防止液壓油的泄漏。對密封裝置的對密封裝置的基本要求基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)提高密封性提高密封性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。 油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y型及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。 （1）O形密封圈 O形密

34、封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運(yùn)動(dòng)阻力較大，作運(yùn)動(dòng)密封時(shí)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨(dú)用于油缸運(yùn)動(dòng)密封。3.3.2.3 活塞的密封形式活塞的密封形式 （1）O形密封圈(a) 圖圖4-15 O4-15 O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理型密封圈的結(jié)構(gòu)原理 （a）普通型（b)（b）有擋板型 O形圈密封的原理：任何形狀的密封圈在安裝時(shí)，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過小不能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞。因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。 在動(dòng)密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時(shí)，O形圈就會(huì)被擠入間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，雙向受

35、高壓時(shí)，兩側(cè)都要加擋圈。(a) （b) （a）普通型 （b）有擋圈型圖圖4-16 O4-16 O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理型密封圈的結(jié)構(gòu)原理 V形圈的截面為V形，如圖4-17所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。（2）V形密封圈（ a ) （ b ) （ c ） a)壓環(huán) b)V型圈 c)支承環(huán)圖圖4-17 4-17 V形密封圈形密封圈 Y 形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種摩擦阻力小、壽命較長的密封圈，應(yīng)用普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。根據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬

36、斷面和窄斷面兩種形式，圖4-18所示為寬斷面Y形密封圈。 Y 形圈安裝時(shí)，唇口端面應(yīng)對著液壓力高的一側(cè)。當(dāng)壓力變化較大，滑動(dòng)速度較高時(shí)，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖4-18（b）所示。（3） Y 形密封圈 (a)(b)圖圖4-18 4-18 Y Y形密封圈形密封圈故障現(xiàn)象原因分析消除方法(一)活塞桿不能動(dòng)作1、壓力不足 （1）油液未進(jìn)入液壓缸 1）換向閥未換向 2）系統(tǒng)未供油 （2）雖有油，但沒有壓力 1）系統(tǒng)有故障，主要是泵或溢流閥有故障 2）內(nèi)部泄漏嚴(yán)重，活塞與活塞桿松脫，密封件損壞嚴(yán)重。 (3）壓力達(dá)不到規(guī)定值 1）密封件老化，失效，密封圈唇口裝反或有破損 2）活塞環(huán)損壞 3）系統(tǒng)調(diào)

37、定壓力過低 4）壓力調(diào)節(jié)閥有故障 5）通過調(diào)速閥的流量過小，液壓缸內(nèi)泄漏量增大時(shí)，流量不足，造成壓力不足 1)檢查換向閥未換向的原因并排除 2)檢查液壓泵和主要液壓閥的故障原因并排除 1)檢查泵或溢流閥的故障原因并排除 2)緊固活塞與活塞桿并更換密封件 1)更換密封件,并正確安裝 2)更換活塞環(huán) 3)重新調(diào)整壓力,直至達(dá)到要求值 4)檢查原因并排除 5)調(diào)速閥的通過流量必須大于液壓缸內(nèi)泄漏量液壓缸常見故障和排除方法 (一)活塞桿不能動(dòng)作2、壓力已達(dá)到要求但仍不動(dòng)作 （1）液壓缸結(jié)構(gòu)上的問題 1）活塞端面與缸筒端面緊貼在一起，工作面積不足，故不能啟動(dòng)。 2）具有緩沖裝置不缸筒上單向閥回路被活塞堵

38、住 （2）活塞桿移動(dòng)“別勁” 1）缸筒與活塞，導(dǎo)向套與活塞桿配合間隙過小 2）活塞桿與與夾布膠木導(dǎo)向套之間的配合間隙過小 3)液壓缸裝配不良 (3)液壓回路引起的原因,主要是液壓缸背壓腔油液未與油箱相通,回油路上的調(diào)速閥節(jié)流口調(diào)節(jié)過小或連通回油的換向閥未動(dòng)作 1)端面上要加一條通油槽,使工作液體迅速流向活塞的工作端面 2)缸筒的進(jìn)出油口位置應(yīng)與活塞端面錯(cuò)開 1)檢查配合間隙,并配研到規(guī)定值 2)檢查配合間隙,修刮導(dǎo)向套孔,達(dá)到要求的配合間隙 3)重新裝配和安裝,不合格零件應(yīng)更換 檢查原因并消除（二）速度達(dá)不到規(guī)定值、內(nèi)泄漏嚴(yán)重 （）密封件破損嚴(yán)重 （）油的粘度太低 （）油溫過高 （）更換密封件

39、 （）更換適宜粘度的液壓油 （）檢查原因并排除、外載荷過大 （）設(shè)計(jì)錯(cuò)誤，選用壓力過低 （）工藝和使用錯(cuò)誤，造成外載比預(yù)定值大 （）核算后更換元件，調(diào)大工作壓力 （）按設(shè)備規(guī)定值使用、活塞移動(dòng)時(shí)“別勁” （）加工精度差，缸筒孔錐度和圓度超差 ）活塞桿與活塞不同軸 ）活塞桿全長或局部彎曲）液壓缸內(nèi)孔直線性不良 ）缸內(nèi)腐蝕，拉毛 （）裝配質(zhì)量差 ）活塞、活塞桿與缸蓋之間同軸度差 ）液壓缸與工作臺(tái)平行度差 ）活塞桿與導(dǎo)向套配合間隙過小（）液壓缸端蓋密封圈壓得太緊或過松 （）雙活塞桿兩端螺母擰得太緊，使其同軸度不良 （）檢查零件尺寸，更換無法修復(fù)的零件 ）校正二者同軸度 ）校直活塞桿 ）鏜磨修復(fù)，重配

40、活塞 ）輕微者修去銹蝕和毛刺，嚴(yán)重者必須鏜磨 （）嚴(yán)格按裝配工藝裝配 ）按要求重新裝配 ）按要求重新裝配 ）檢查配合間隙，修刮導(dǎo)向套孔，達(dá)到要求的配合間隙 （）調(diào)整密封圈，使它不緊不松，保證活塞桿能來回用手平衡地拉動(dòng)而無泄漏 （）螺母不宜擰得太緊，一般用于旋緊即可，以保持活塞桿處于自然狀態(tài) (三)液壓缸產(chǎn)生爬行、液壓缸活塞桿運(yùn)動(dòng)“別勁”參見本表(二)參見本表(二)、缸內(nèi)進(jìn)入空氣 （）新液壓缸，修理后的液壓缸或設(shè)備停機(jī)時(shí)間過長的缸，缸內(nèi)有氣或液壓缸管道中排氣未排凈 （）缸內(nèi)部形成負(fù)壓，從外部吸入空氣 （）從缸到換向閥之間管道的容積比液壓缸容積大得多，液壓缸工作時(shí)，這段管道上油液未排完，所以空氣也很難排凈 （）泵吸入空氣 （）油液中混入空氣 （）空載大行程往復(fù)運(yùn)動(dòng)，直到把空氣排完 （）先用