液压与传动 第四章

1、本章重点：本章重点： 1 1、单杆活塞缸的工作原理及特点；、单杆活塞缸的工作原理及特点；2 2、液压缸基本参数的确定；、液压缸基本参数的确定； 本章难点：本章难点： 单活塞杆液压缸的差动连接单活塞杆液压缸的差动连接第一节第一节 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点 按结构分类：按结构分类： 活塞式（单杆、双杆、无杆）活塞式（单杆、双杆、无杆）柱塞式柱塞式伸缩式伸缩式功能：功能：是液压系统中的一种是液压系统中的一种执行元件执行元件，其功能，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。按作用方式分类按作用方式分类：单作用、双作用、组合式单作用、双作用、组合

2、式 一、活塞式液压缸一、活塞式液压缸 类型：类型：单杆式、双杆式、无杆式单杆式、双杆式、无杆式 （一）单杆活塞缸（一）单杆活塞缸 类型：类型：双作用单杆、单作用单杆、双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸差动液压缸 1 1、双作用单杆活塞缸、双作用单杆活塞缸 工作特点：工作特点： （1 1）双向进油，故称双作用式；）双向进油，故称双作用式； （2 2）由于液压缸两腔承压面积不等，当）由于液压缸两腔承压面积不等，当p p一定时，往返运动一定时，往返运动的出力不等：的出力不等： 222111221211()44Fp Ap ApDpDd222212211211()44Fp Ap ApDdpD（3 3）由

3、于液压缸两腔承压面积不等，当）由于液压缸两腔承压面积不等，当q q一定时，往返运动一定时，往返运动的速度不等：的速度不等： 1214qqvAD22224()qqvADd（4 4）工作台运动范围约等于活塞行程的）工作台运动范围约等于活塞行程的2 2倍。倍。 职能符号职能符号：2 2、单作用单杆活塞缸、单作用单杆活塞缸 p,qF,v工作特点： （1 1）单向进油，故称单作用式；）单向进油，故称单作用式；（2 2）液压缸的返回依靠重力或弹簧力）液压缸的返回依靠重力或弹簧力 应用：应用：夹紧系统、举升机构夹紧系统、举升机构3 3、差动液压缸、差动液压缸 差动连接差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入：单杆

4、活塞缸的两腔同时通入压力油，由于两腔的承压面积不同，迫压力油，由于两腔的承压面积不同，迫使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔，使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔，这种连接称为这种连接称为差动连接。差动连接。差动液压缸差动液压缸：采用采用差动连接差动连接的的单杆活塞缸单杆活塞缸。 差动缸回程时连接差动缸回程时连接p, qF, v工作特点： （1 1）是双作用单杆活塞缸；）是双作用单杆活塞缸； （2 2）利用两腔的有效作用面积差进行工作；）利用两腔的有效作用面积差进行工作； （3）差动连接时的速度）差动连接时的速度v3和推力和推力F3： 2314qqvD2231()4qvDd324qvd产生的推力产

5、生的推力F3： 2222312111()()444Fp AApDpDdpd（4 4）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快进快退快退速速度，须满足：度，须满足： 22211()44qqDdd2Dd（二）双杆活塞缸（二）双杆活塞缸双杆式活塞缸：双杆式活塞缸：活塞两活塞两端都有一根直径相等的端都有一根直径相等的活塞杆的液压缸。活塞杆的液压缸。根据安装方式：根据安装方式：缸筒固定缸筒固定式（实心双出杆）、活塞式（实心双出杆）、活塞杆固定式（空心双出杆）杆固定式（空心双出杆）两种。两种。工作特点：工作特点：（1）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，

6、液）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。压缸左、右两个方向的推力和速度相等。221212121()()()4FFppAppDd12224()qqvvADd（2）不能实现差动连接。）不能实现差动连接。（3 3）缸体固定缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的程的3倍；倍；活塞杆固定活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的缸有效行程的2倍。倍。（三）无杆活塞缸（三）无杆活塞缸 二、柱塞式液压缸二、柱塞式液压缸（柱塞缸柱塞缸） 压力能压力能往复运动机

7、械能往复运动机械能回转运动机械能回转运动机械能成对使用成对使用工作特点：工作特点： （1 1）单向进油，是单作用缸，只能实现一个方向的液压传）单向进油，是单作用缸，只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。动，反向运动要靠外力。（2 2）若需要实现双向运动，则必须成对使用。）若需要实现双向运动，则必须成对使用。 （3）在）在p,q作用下，柱塞缸（柱塞直径为作用下，柱塞缸（柱塞直径为d）输出的推力和）输出的推力和速度各为：速度各为： 214Fpd24qvd由于缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程由于缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。较长的场合。 应用：应用：三、其它类型液压

8、缸三、其它类型液压缸 1 1、增压液压缸、增压液压缸增压液压缸：增压液压缸：使局部油路获使局部油路获得高压，起压力放大作用，得高压，起压力放大作用，它不是执行元件。故又称为它不是执行元件。故又称为增压器。增压器。 类型：类型：单作用、双作用单作用、双作用（1 1）单作用增压缸）单作用增压缸 P0PDd工作原理：工作原理：当输入活塞缸的液体压力为当输入活塞缸的液体压力为p p1 1，活塞直径为，活塞直径为D D，柱塞，柱塞直径为直径为d d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为： 222122111144DpDpdppKpd式中：式中：K=D2/d2，

9、称为增压比，它代表其增压程度。，称为增压比，它代表其增压程度。 工作特点：工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的获得高压，需采用获得高压，需采用双作用增压缸双作用增压缸 。（2 2）双作用增压缸）双作用增压缸(3)(3)伸缩缸伸缩缸结构特点：结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩

10、缸被广泛用于起重运输车辆上。起重运输车辆上。类型：类型：单作用式如图单作用式如图(a) (a) 、双作用式如图、双作用式如图 (b)(b)，前者靠外力，前者靠外力回程，后者靠液压回程。回程，后者靠液压回程。工作特点：工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。 首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。出。 推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。工作油液压力随之升高，工作速度变快。 在输入压力和

11、流量不变前提下，其值为：在输入压力和流量不变前提下，其值为： 2114iiFpD24iiqvD式中式中: i 指指 i 级活塞缸。级活塞缸。 在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。第二节第二节 液压缸的典型结构与组成液压缸的典型结构与组成 一、液压缸的典型结构和组成一、液压缸的典型结构和组成1.1.液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例 1耳环 2螺母 3防尘圈 4.17弹簧挡圈 5套 6.15卡键7.14O形密封圈 8.12Y

12、形密封圈 9缸盖兼导向套 10缸筒11活塞 13耐磨环 16卡键帽 18活塞杆 19衬套 20缸底 1活塞杆 2堵头 3托架 4、17V形密封圈 5、14排气孔 6、19导向套7O形密封圈 8活塞 9、22锥销 10缸体 11、20压板 12、21钢丝环13、23纸垫 15活塞杆 16、25压盖 18、24缸盖 2.液压缸的组成液压缸的组成 缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。置和排气装置五个部分。(1)(1)缸筒和缸盖缸筒和缸盖 工作压力工作压力p10MPa时，使用铸铁；时，使用铸铁； 10MPa p20MPa时，使用无缝

13、钢管；时，使用无缝钢管； p20MPa时，使用铸钢或锻钢时，使用铸钢或锻钢.(a)法兰连接式法兰连接式(b)半环连接式半环连接式(c)螺纹连接式螺纹连接式(d)拉杆连接式拉杆连接式(e)焊接连接式焊接连接式 (2)(2)活塞与活塞杆活塞与活塞杆 (3)(3)密封装置密封装置 (4)(4)缓冲装置缓冲装置 缓冲目的：缓冲目的：减小机械碰撞减小机械碰撞 缓冲方法：缓冲方法： 缸外缓冲回路上设置减速阀或制动阀缸外缓冲回路上设置减速阀或制动阀 缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲）缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲） 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利用活塞或缸筒在其走向行程终

14、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，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。相互撞击的目的。缓冲装置的工作原理：缓冲装置的工作原理： 固定节流缓冲固定节流缓冲 特点：特点：在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。 可变节流缓冲可变节流缓冲 特点：特点：节流口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几节流口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几乎保持不变。乎保持不变。 AjPHvS

15、HPHvAjSH固定：固定：瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为0 0时，时，v v不不为为0 0，总存在机械碰撞。，总存在机械碰撞。可变：可变：速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为0 0，可避，可避免机械碰撞。免机械碰撞。 (5)(5)排气装置排气装置 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。 三、液压缸的设计和计算三、液压缸的设计和计算在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力负载图，选定系统的工作压力( (详见第九章详见第九章) )，然后根据使用要，然后根据使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结主要工作尺寸，进行强