液压传动第四章

1、华北水利水电学院 机械学院液压与气压传动液压与气压传动2021-12-272第四章液压缸第四章液压缸液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 液压缸的典型结构液压缸的典型结构 液压缸的密封、缓冲和排气液压缸的密封、缓冲和排气 通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑的主要问题，包括的主要问题，包括和和等，为等，为液压缸设计打下基础。液压缸设计打下基础。本章主要内容为：本章主要内容为：2021-12-273 液压缸（油缸）主要用于实现机构的液压缸（油缸）主要用于实现机构的，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。也

2、可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。液压缸和液压马达都是液压执行元件，其职能是将液液压缸和液压马达都是液压执行元件，其职能是将液压能转换为机械能。压能转换为机械能。液压马达实现液压马达实现连续的回转运动连续的回转运动，而液压缸实现，而液压缸实现直线往直线往复运动或摆动复运动或摆动。4.1 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点2021-12-2744.1 4.1 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点按运动形式分：摆动液压缸、往复直线运动液压缸。按运动形式分：摆动液压缸、往复直线运动液压缸。按供油方向分：单作用缸和双作用缸。按供油方向分：单作用缸和双作用缸。按结构形式分：活塞缸、柱塞缸等

3、。按结构形式分：活塞缸、柱塞缸等。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。2021-12-2754.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸缸筒固定缸筒固定活塞杆固定活塞杆固定活塞缸活塞缸单杆单杆双杆双杆按形式按形式按安装形式按安装形式2021-12-2764.1.1.1 双杆活塞液压缸双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式。固定和活塞杆固定两种安装形式。双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等。双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等。AFqv(a)缸筒固定式缸筒固定式1P2PAF

4、qv(b)活塞杆固定式活塞杆固定式1P2P2021-12-277缸的运动速度缸的运动速度V V和推力和推力F F分别为：分别为：vvdDqAqv)(422mppdDF)(42122这种液压缸常用于要求这种液压缸常用于要求往返运动速度和输出力相同往返运动速度和输出力相同的场合。的场合。AFqv向左运动向左运动1P2Pq1P2PAFv向右运动向右运动2021-12-2784.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸 单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞两单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞两腔有效作用面积不同。腔有效作用面积不同。2A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油1P2P1ADdq2

5、A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vq2021-12-279无杆腔进油无杆腔进油vvDqAqv2114mmpdDpDApApF)(4)(22212221111v1F活塞的运动速度活塞的运动速度 和推力和推力 分别为分别为:2A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油1P2P1ADdq2021-12-2710有杆腔进油有杆腔进油活塞的运动速度活塞的运动速度 和推力和推力 分别为分别为:2v2F2A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vqvvdDqAqv)(422222222221121()()4mmFp Ap ADdpD p2021-12-271122212dDDvv往复速比：往复

6、速比：vvdDqAqv)(42222vvDqAqv21142A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油1P2P1ADdq2A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vq2021-12-2712两腔进油两腔进油,差动联接差动联接2A3F(c)差动联接差动联接1P1A3vq单杆活塞缸两腔同时通入压力油，这种连接方式被称单杆活塞缸两腔同时通入压力油，这种连接方式被称为差动连接。为差动连接。由于由于A A1 1AA2 2，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将；与此同时，又将有杆腔的

7、油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度。的伸出速度。2021-12-2713(c)差动联接差动联接vvdqAAqv22134（3.8）vmpdAApF1221134)(（3.9） 在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为：压缸的推力为：活塞的运动速度为：活塞的运动速度为：2A3F(c)差动联接差动联接1P1A3vqvvdqAAqv22134dD2vvdDqAqv)(422222A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油1P2P1A2vq结论：当结论：当dD2时，快进、快退速度相

8、等。时，快进、快退速度相等。2021-12-27154.1.24.1.2单作用柱塞式液压缸单作用柱塞式液压缸 mmpdApF24FPAvqvvdqAqv242021-12-2716（）它是一种（）它是一种单作用式单作用式液压缸，靠液压力只能实现一液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；（）柱塞只靠缸筒支承而不与缸筒接触，这样缸筒极易（）柱塞只靠缸筒支承而不与缸筒接触，这样缸筒极易加工，故适于做加工，故适于做长行程长行程液压缸；常用于长行程机床，如液压缸；常用于长行程机床，如龙门刨、导轨磨、大型拉床等。龙门刨、导轨

9、磨、大型拉床等。（）工作时柱塞总受压，因而它必须有（）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度足够的刚度；（）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，（）柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用垂直使用更有利。更有利。柱塞式液压缸特点：柱塞式液压缸特点：2021-12-2717应用：行程较长的场合。应用：行程较长的场合。职能符号：职能符号：2021-12-27184.1.3 其他液压缸其他液压缸 4.1.3.1. 增压液压缸增压液压缸2211pApA1222pdDp 221244pdpD2021-12-2719缸体

10、缸体伸伸出出缩缩回回套筒活塞套筒活塞活塞活塞伸缩式单作用缸伸缩式单作用缸2021-12-2720伸缩式双作用缸伸缩式双作用缸伸出伸出BA二级活塞二级活塞 活塞或柱塞伸出时，从大到小，速度逐渐活塞或柱塞伸出时，从大到小，速度逐渐增大，推力逐渐减小。增大，推力逐渐减小。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。活塞或柱塞缩回时，从小到大。2021-12-2721876543211211109行程4.1.3.3 齿条活塞缸齿条活塞缸 齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构组成，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。组成，活塞往复移动经齿条、

11、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。q 齿条液压缸的最大特点是将直线运动转换为回转运齿条液压缸的最大特点是将直线运动转换为回转运动，其结构简单，制造容易，常用于机械手和磨床的进动，其结构简单，制造容易，常用于机械手和磨床的进刀机构、组合机床的回转工作台、回转夹具及自动线的刀机构、组合机床的回转工作台、回转夹具及自动线的转位机构。转位机构。 右腔进油，左腔回油时，齿条左移，右腔进油，左腔回油时，齿条左移，齿齿 轮带动工作台顺转轮带动工作台顺转 。 左腔进油，右腔回油时，齿条右移，左腔进油，右腔回油时，齿条右移，齿轮带动工作台逆转。齿轮带动工作台逆转。2021-12-27224.2 液压缸的结构液压缸的结

12、构 图图 3.9 双作用单活塞杆液压缸结构图双作用单活塞杆液压缸结构图l 缸底；缸底；2 卡键；卡键；3、5、9、11 密封圈；密封圈；4 活塞；活塞；6 缸筒；缸筒；7 活塞杆；活塞杆；8 导向套；导向套；10 缸盖；缸盖；12 防尘圈；防尘圈；13 耳轴耳轴单活塞杆液压缸主要由缸底单活塞杆液压缸主要由缸底1 1、缸筒、缸筒6 6、缸盖、缸盖1010、活塞活塞4 4、活塞杆、活塞杆7 7和导向套和导向套8 8等组成。等组成。2021-12-2723 图图 3.9 双作用单活塞杆液压缸结构图双作用单活塞杆液压缸结构图l 缸底；缸底；2 卡键；卡键；3、5、9、11 密封圈；密封圈；4 活塞；活

13、塞；6 缸筒；缸筒；7 活塞杆；活塞杆；8 导向套；导向套；10 缸盖；缸盖；12 防尘圈；防尘圈；13 耳轴耳轴缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接。活塞与活塞杆采用卡键连接。为改善活塞杆和缸盖孔的摩擦，在缸盖一端设置了用耐磨材料制为改善活塞杆和缸盖孔的摩擦，在缸盖一端设置了用耐磨材料制成的导向套成的导向套8。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密封圈为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈和防尘圈12。2021-12-27244.2.3 密封装置密封装置(a)间隙密封间隙密

14、封(b)摩擦环密封摩擦环密封(c)O形圈密封形圈密封(d)V形圈密封形圈密封 2021-12-2725缓冲装置的缓冲装置的工作原理工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。常见的缓冲装置：常见的缓冲装置：a间隙缓冲装置间隙缓冲装置b可调节流缓冲装置可调节流缓冲装置c可变节流

15、缓冲装置可变节流缓冲装置4.2.4 缓冲装置缓冲装置2021-12-2726a a间隙缓冲装置：间隙缓冲装置：2021-12-2727b b可调节流缓冲装置：可调节流缓冲装置：2021-12-2728c c可变节流缓冲装置：可变节流缓冲装置：2021-12-27294.2.4 排气装置排气装置液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。工作。 因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。2021-12-2730液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础况分析，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础上进行的。上进行的。首先根据使用要求确定液压缸的类型，再按负载首先根据使用要求确定液压缸的类型，再按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时需进和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时需进行强度验算，最后进行结构设计。行强度验算，最后进行