4第四章液壓執(zhí)行元件解析

4第四章---液壓執(zhí)行元件解析4第四章---液壓執(zhí)行元件解析4第四章---液壓執(zhí)行元件解析一、活塞式液壓缸雙桿活塞式液壓缸和單桿活塞式液壓缸兩類雙桿活塞式液壓缸由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件構(gòu)成。根據(jù)安裝方式不同可分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種，但它們的工作臺(tái)移動(dòng)范圍有差別。maojian@4第四章---液壓執(zhí)行元件解析4第四章---液壓執(zhí)行元件解析1一、活塞式液壓缸雙桿活塞式液壓缸和單桿活塞式液壓缸兩類雙桿活塞式液壓缸由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件構(gòu)成。根據(jù)安裝方式不同可分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種，但它們的工作臺(tái)移動(dòng)范圍有差別。maojian@一、活塞式液壓缸maojian@2雙桿活塞式液壓缸特性:maojian@雙桿活塞式液壓缸特性:maojian@32.單桿式活塞缸活塞只有一端帶活塞桿，單桿液壓缸也有缸體固定和活塞桿固定兩種形式，它們的工作臺(tái)移動(dòng)范圍都是活塞有效行程的兩倍。maojian@2.單桿式活塞缸maojian@4由以上公式可知，由于A1＞A2,所以F1＞F2，v1＜v2。如把兩個(gè)方向上的輸出速度v2和v1的比值稱為速度比，記作λv，則因此，在已知D和λv時(shí)，可確定d值。maojian@由以上公式可知，由于A1＞A2,所以F1＞F5

3.差動(dòng)油缸

單桿活塞缸在其左右兩腔都接通高壓油時(shí)稱為“差動(dòng)連接”思考:如何才能使差動(dòng)缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度一致?maojian@3.差動(dòng)油缸思考:maojian@6二、柱塞缸1.結(jié)構(gòu)和特性

maojian@二、柱塞缸maojian@7三、擺動(dòng)式液壓缸maojian@三、擺動(dòng)式液壓缸maojian@8四、其他液壓缸1、增壓液壓缸

maojian@四、其他液壓缸1、增壓液壓缸maojian@92、伸縮缸

maojian@2、伸縮缸maojian@103、齒輪缸maojian@3、齒輪缸maojian@11二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成

1—耳環(huán)；2—螺母；3—防塵圈；4、17—彈簧擋圈；5—套；6、15—卡鍵；7、14—O形密封圈；8、12—Y形密封圈；9—缸蓋兼導(dǎo)向套；10—缸筒；11—活塞；13—耐磨環(huán)；16—卡鍵帽；18—活塞桿；19—襯套；20—缸底。1、雙作用單活塞桿液壓缸maojian@二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成1、雙作用單活塞桿液壓缸maoj122、空心雙活塞桿式液壓缸的結(jié)構(gòu)

1—活塞桿2—堵頭3—托架4、17—V形密封圈5、14—排氣孔6、19—導(dǎo)向套7—O形密封圈8—活塞9、22—錐銷10—缸體11、20—壓板12、21—鋼絲環(huán)13、23—紙墊15—活塞桿16、25—壓蓋18、24—缸蓋maojian@2、空心雙活塞桿式液壓缸的結(jié)構(gòu)1—活塞桿2—堵頭3—托架4133、液壓缸的組成

液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個(gè)部分。(1)缸筒和缸蓋

缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力p＜10MPa時(shí)，使用鑄鐵；工作壓力p＜20MPa時(shí)，使用無(wú)縫鋼管；工作壓力p＞20MPa時(shí)，使用鑄鋼或鍛鋼。maojian@3、液壓缸的組成(1)缸筒和缸蓋maojian@zjnu14缸筒和缸蓋連接有如下五種：(a)法蘭連接式；(b)半環(huán)連接式；(c)螺紋連接式；(d)拉桿連接式；(e)焊接連接式。maojian@缸筒和缸蓋連接有如下五種：maojian@15

(2)活塞與活塞桿短行程--液壓缸的活塞桿與活塞一體式行程較長(zhǎng)--活塞與活塞桿分開(kāi)制造再連接成一體。maojian@(2)活塞與活塞桿maojian@16(3)密封裝置

密封裝置(a)間隙密封；(b)摩擦環(huán)密封；(c)O形圈密封；(d)V形圈密封。maojian@(3)密封裝置密封裝置maojian@17(4)緩沖裝置

液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對(duì)大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點(diǎn)時(shí)和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，則必須設(shè)置緩沖裝置。緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。

maojian@(4)緩沖裝置maojian@18緩沖裝置的形式(a)圓柱形環(huán)隙式；(b)圓錐形環(huán)隙式；(c)節(jié)流口可調(diào)式；(d)節(jié)流口變化式。maojian@緩沖裝置的形式maojian@19(5)放氣裝置

液壓缸在安裝過(guò)程中或長(zhǎng)時(shí)間停放重新工作時(shí)，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，需把缸和系統(tǒng)中的空氣排出。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走。

放氣裝置a-排氣閥；b、c-排氣塞maojian@(5)放氣裝置放氣裝置20三、液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算

1.液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟(1)選擇液壓缸的類型和各部分結(jié)構(gòu)形式。(2)確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。(3)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、剛度的計(jì)算和校核。(4)導(dǎo)向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設(shè)計(jì)。(5)繪制裝配圖、零件圖、編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。maojian@三、液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算1.液壓缸的設(shè)計(jì)內(nèi)容和步驟maoji212.計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸主要有三個(gè)：缸筒內(nèi)徑D、活塞桿外徑d和缸筒長(zhǎng)度L。(1)缸筒內(nèi)徑D

①以無(wú)桿腔作工作腔時(shí)②以有桿腔作工作腔時(shí)式中：pI為缸工作腔的工作壓力，可根據(jù)機(jī)床類型或負(fù)載的大小來(lái)確定；Fmax為最大作用負(fù)載。maojian@2.計(jì)算液壓缸的結(jié)構(gòu)尺寸maojian@22(2)活塞桿外徑d

活塞桿外徑d通常先從滿足速度或速度比的要求來(lái)選擇，然后再校核其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性。

也可根據(jù)活塞桿受力狀況來(lái)確定，一般為受拉力作用時(shí):d=0.3~0.5D。受壓力作用時(shí)：工作腔的工作壓力pIpI＜5MPa時(shí)，d=0.5~0.55D5MPa＜pI＜7MPa時(shí)，d=0.6~0.7DpI＞7MPa時(shí),d=0.7Dmaojian@(2)活塞桿外徑d也可根據(jù)活塞桿受力狀況來(lái)確定，一般為ma23(3)缸筒長(zhǎng)度L缸筒長(zhǎng)度L由最大工作行程長(zhǎng)度加上各種結(jié)構(gòu)需要來(lái)確定，即：L=l+B+A+M+C式中：l--活塞的最大工作行程；B--活塞寬度，一般為(0.6-1)D;A--活塞桿導(dǎo)向長(zhǎng)度，取(0.6-1.5)D;M--活塞桿密封長(zhǎng)度，由密封方式定；C--其他長(zhǎng)度。maojian@(3)缸筒長(zhǎng)度Lmaojian@24(4)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H。如果導(dǎo)向長(zhǎng)度過(guò)小，將使液壓缸的初始撓度(間隙引起的撓度)增大，影響液壓缸的穩(wěn)定性，因此設(shè)計(jì)時(shí)必須保證有一最小導(dǎo)向長(zhǎng)度。maojian@(4)最小導(dǎo)向長(zhǎng)度的確定maojian@25對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式：H≥L/20+D/2式中：L為液壓缸最大工作行程(m);D為缸筒內(nèi)徑(m)。maojian@對(duì)于一般的液壓缸，其最小導(dǎo)向長(zhǎng)度應(yīng)滿足下式：H≥L/20+D26

3.強(qiáng)度校核對(duì)液壓缸的缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋固定螺栓的直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。

(1)缸筒壁厚校核。缸筒壁厚校核時(shí)分薄壁和厚壁兩種情況，當(dāng)D/δ≥10時(shí)為薄壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：式中:D為缸筒內(nèi)徑；py為缸筒試驗(yàn)壓力，當(dāng)缸的額定壓力pn≤16MPa時(shí)，取py=1.5pn，pn為缸生產(chǎn)時(shí)的試驗(yàn)壓力;當(dāng)pn＞16MPa時(shí)，取pv=1.25pn;［σ］為缸筒材料的許用應(yīng)力，［σ］=σb/n,σb為材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n=5。maojian@3.強(qiáng)度校核(1)缸筒壁厚校核。式中:D為缸筒內(nèi)徑；27當(dāng)D/σ＜10時(shí)為厚壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：(2)活塞桿直徑校核?；钊麠U的直徑d按下式進(jìn)行校核：式中：F為活塞桿上的作用力；［σ］為活塞桿材料的許用應(yīng)力，［σ］=σb/1.4。maojian@當(dāng)D/σ＜10時(shí)為厚壁，壁厚按下式進(jìn)行校核：(2)活塞桿直徑28(3)液壓缸蓋固定螺栓直徑校核。液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式計(jì)算：式中：F為液壓缸負(fù)載；Z為固定螺栓個(gè)數(shù)；k為螺紋擰緊系數(shù)，k=1.12~1.5,［σ］=σs/(1.2-2.5),σs為材料的屈服極限。maojian@(3)液壓缸蓋固定螺栓直徑校核。maojian@29液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題

(1)盡量使液壓缸的活塞桿在受拉狀態(tài)下承受最大負(fù)載，或在受壓狀態(tài)下具有良好的穩(wěn)定性。

(2)考慮液壓缸行程終了處的制動(dòng)問(wèn)題和液壓缸的排氣問(wèn)題。(3)正確確定液壓缸的安裝、固定方式。(4)液壓缸各部分的結(jié)構(gòu)需根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，盡可能做到結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、加工、裝配