液壓傳動(dòng)第8講 液壓缸

第5章液壓缸5-1液壓缸的工作原理、類型和特點(diǎn)5-2液壓缸的典型結(jié)構(gòu)5-3液壓缸的設(shè)計(jì)教學(xué)要求掌握液壓缸的作用和工作原理；掌握液壓缸的類型和參數(shù)計(jì)算；熟悉各類液壓缸的特點(diǎn)；了解各類液壓缸的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算。

液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力。液壓缸的活塞能完成往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，輸出有限的直線位移。液壓缸的作用和工作原理液壓缸的參數(shù)計(jì)算各類液壓缸的特點(diǎn)及應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)5-1液壓缸的工作原理、類型和特點(diǎn)一、液壓缸的組成、工作原理

活塞、缸體、活塞桿、端蓋、密封二、液壓缸的分類雙作用單作用套筒缸雙葉片單葉片擺動(dòng)缸柱塞缸無出桿雙出桿單出桿活塞缸按結(jié)構(gòu)雙作用單作用按作用方式缸固定桿固定按安裝步進(jìn)缸增壓缸串聯(lián)缸按用途三、液壓缸基本參數(shù)的計(jì)算雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。雙活塞桿缸注：本章所論及的液壓缸，除特別指明外，均以缸筒固定，活塞桿運(yùn)動(dòng)。雙桿活塞缸參數(shù)計(jì)算

當(dāng)缸筒固定時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)范圍是活塞有效行程的三倍；當(dāng)活塞桿固定時(shí)，運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)范圍是活塞有效行程的兩倍。VlllVll單桿活塞缸單桿活塞缸只有一端帶活塞桿，它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝方式。兩種方式的運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)范圍均為活塞有效行程的兩倍，即。無桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油A1A2V1F1p1p2q參數(shù)計(jì)算兩種工作狀態(tài)比較：差動(dòng)連接缸單活塞桿有桿腔排出的油再接回?zé)o桿腔參數(shù)計(jì)算應(yīng)用快慢進(jìn)、快退柱塞缸柱塞與缸筒無配合關(guān)系柱塞常做成空心。柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，需成對(duì)使用。應(yīng)用：行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合單向運(yùn)動(dòng)時(shí)雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)參數(shù)計(jì)算擺動(dòng)缸通入液壓油后主軸能輸出小于360°的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。參數(shù)計(jì)算應(yīng)用分類

單葉片雙葉片常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械及手間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。增壓缸同一活塞桿上兩個(gè)活塞直徑不同。但它不是能量轉(zhuǎn)換裝增壓比：參數(shù)計(jì)算置，只是一個(gè)增壓器件。應(yīng)用：在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場(chǎng)合。伸縮缸

由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒。各級(jí)活塞依次伸出可獲得很長(zhǎng)的行程當(dāng)依，次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。參數(shù)計(jì)算當(dāng)通入壓力油時(shí)，活塞由大到小依次伸出；縮回時(shí)，活塞則由小到大依次收回。應(yīng)用特別適用于工程機(jī)械及自動(dòng)線步進(jìn)式輸送裝置。齒輪齒條缸活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成的復(fù)合式缸。它將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，

應(yīng)用于機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、液壓機(jī)械手等。5-2液壓缸的典型結(jié)構(gòu)一、組成缸體組件包括缸筒、缸蓋、缸底等零件?；钊M件包括活塞與活塞桿等零件。密封裝置活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。緩沖裝置排氣裝置活塞與活塞桿連接二、液壓缸共性結(jié)構(gòu)缸筒與缸蓋連接常見連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式、螺紋連接式、拉桿連接式、焊接式連接等常見的有一體式、錐銷式連接外、還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種型式液壓缸緩沖可變節(jié)流緩沖間隙緩沖可調(diào)節(jié)流緩沖活塞組件的密封活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏，良好的密封是液壓缸傳遞動(dòng)力、正常動(dòng)作的保證，根據(jù)兩個(gè)需要密封的耦合面間有無相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把密封分為動(dòng)密封和靜密封兩大類。設(shè)計(jì)或選用密封裝置的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)提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、耐磨、壽命長(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、拆裝方便。常見的密封方法有以下幾種。間隙密封間隙密封是依靠相對(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來防止泄漏，由環(huán)形縫隙軸向流動(dòng)理論可知，泄漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的辦法來減小泄漏。一般間隙為0.01～0.05mm，這就要求配合面有很高的加工精度。在活塞的外圓表面一般開幾道寬0.3~0.5mm、深0.5~lmm、間距2~5mm的環(huán)形溝槽，稱平衡槽，其作用如下:間隙密封(a)使活塞具有自位性能，由于活塞的幾何形狀和同軸度誤差，工作壓力油在密封間隙中的不對(duì)稱分布將形成一個(gè)徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，將使摩擦力增大，開平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，使活塞能夠自動(dòng)對(duì)中，減小了摩擦力；(b)由于同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對(duì)中減少了油液的泄漏量，提高了密封性能；間隙密封(c)自潤(rùn)滑作用，油液儲(chǔ)存在平衡槽內(nèi)，使活塞能自動(dòng)潤(rùn)滑。間隙密封的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、摩擦力小、耐用，但對(duì)零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄漏。只適用于低壓、小直徑的快速液壓缸。

密封圈密封密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種密封，密封圈有O形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨酯等。

①O形密封圈

O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和速度較低的滑動(dòng)密封，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝方便，價(jià)格便宜，可在-40～120°C的溫度范圍內(nèi)工作。

O形圈密封的原理如圖所示，O形圈裝入密封槽后，其截面受到壓縮后變形。普通型

②V形密封圈V形圈的截面為V形，如圖所示，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)。V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長(zhǎng)，主要用于活塞桿的往復(fù)運(yùn)動(dòng)密封，它適宜在工作壓力p>50MPa、溫度-40~80℃的條件下工作。壓環(huán)V型圈擋圈型

③Y形密封圈Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長(zhǎng)的密封圈，故應(yīng)用很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式；寬斷面Y形圈一般適用于工作壓力p<20MPa。窄斷面Y形圈一般適用于工作壓力p<32MPa。寬斷面Y形密封圈。Y形圈安裝時(shí)，唇口端面應(yīng)對(duì)著壓力高的一側(cè).Y型圈帶支撐的Y型圈5.排氣裝置

液壓缸在安裝過程中或長(zhǎng)時(shí)間停放后，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象，液壓缸結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能及時(shí)排除積留在液壓缸內(nèi)的氣體。一般可在液壓缸內(nèi)腔的最高處設(shè)置專門的排氣裝置，如排氣螺釘、排氣閥等。 圖4-16放氣裝置5-3液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算一、液壓缸主要尺寸確定主要尺寸：缸口徑D、活塞桿直徑d、缸長(zhǎng)度L1.根據(jù)F及設(shè)備類型選定p2.計(jì)算缸直徑D

無桿腔工作時(shí)：有桿腔工作時(shí)：3.桿徑d有速比λ要求時(shí)—按λ和D確定無速比λ

要求時(shí)—由表5-2選取，但λ

≤1.61圓整4.油缸長(zhǎng)度L：由最大工作行程決定

1.缸筒壁厚校核二、液壓缸強(qiáng)度校核厚壁缸薄壁缸2.活塞桿直徑d3.固定螺栓直徑d穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比緩沖計(jì)算拉桿計(jì)算當(dāng)液壓缸在壓力p下工作時(shí)這時(shí)拉桿的變形