任务三液压缸

1、 液压缸是液压系统的执行元件，它是将液体的液压缸是液压系统的执行元件，它是将液体的压力能转换成工作机构的机械能，用来实现直线往压力能转换成工作机构的机械能，用来实现直线往复运动或小于复运动或小于360360的摆动。液压缸结构简单、配制的摆动。液压缸结构简单、配制灵活、设计、制造比较容易、使用维护方便，所以灵活、设计、制造比较容易、使用维护方便，所以得到了广泛的应用。得到了广泛的应用。 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 液压缸的典型结构液压缸的典型结构 液压缸的密封本章主要内容为：3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点液压缸的类型液压缸的类型名称名称图型图型说

2、明说明活活塞塞式式液液压压缸缸单单杆杆单作用单作用活塞单向作用，依靠弹簧使活塞单向作用，依靠弹簧使活塞复位活塞复位 双作用双作用活塞双向作用，左、右移动活塞双向作用，左、右移动速度不等，差动连接时，可速度不等，差动连接时，可提高运动速度提高运动速度 双双 杆杆活塞左、右运动速度相等活塞左、右运动速度相等 柱柱塞塞式式液液压压缸缸 单柱塞单柱塞 柱塞单向作用，依靠外力柱塞单向作用，依靠外力使柱塞复位使柱塞复位 双柱塞双柱塞 双柱塞双向作用双柱塞双向作用 摆摆动动式式液液压压缸缸单叶片单叶片 输出转轴摆动角度小于输出转轴摆动角度小于300300 双叶片双叶片 输出转轴摆动角度小于输出转轴摆动角度小

3、于150150 3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点其其他他液液压压缸缸增力液压缸增力液压缸 当液压缸直径受到限制而当液压缸直径受到限制而长度不受限制时，可获得长度不受限制时，可获得大的推力大的推力 增压液压缸增压液压缸 由两种不同直径的液压缸由两种不同直径的液压缸组成，可提高组成，可提高B B腔中的液腔中的液压力压力 伸缩液压缸伸缩液压缸 由两层或多层液压缸组成，由两层或多层液压缸组成，可增加活塞行程可增加活塞行程 多位液压缸多位液压缸 活塞活塞A A有三个确定的位置有三个确定的位置 齿条液压缸齿条液压缸 活塞经齿条带动小齿轮，活塞经齿条带动小齿轮，使它产生旋转运动使它产生旋

4、转运动 3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点活塞式液压缸活塞式液压缸 活塞式液压缸由缸筒、活塞和活塞杆、端盖等活塞式液压缸由缸筒、活塞和活塞杆、端盖等主要部件组成。主要部件组成。 活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又有缸筒固定、活塞移动与活塞杆固定、缸筒移动两有缸筒固定、活塞移动与活塞杆固定、缸筒移动两种运动方式。种运动方式。 3.1 3.1 液压缸的类型、特点算液压缸的类型、特点算1.1.双杆活塞式液压缸双杆活塞式液压缸3.1 3.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算液压缸的类型、特点和基本参数计算 双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活

5、塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种固定形式，如图4.1所示。(a)缸体固定，活缸体固定，活塞杆移动塞杆移动(b)活塞杆固定缸体活塞杆固定缸体移动，移动，AFqv1P2PAFqv1P2Plllll v F A v F v F v F A A A q p2 p1 q p1 q q p2 双杆活塞式液压缸及其安装形式双杆活塞式液压缸及其安装形式 3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点双杆活塞缸缸筒固定与活塞杆固定的比较：双杆活塞缸缸筒固定与活塞杆固定的比较：进油腔进油腔回油腔回油腔运动方向运动方向占地范围应用场合占地范围应用场合左左右右缸体左移缸体左移两倍于两倍于L，占地面积小，占地面

6、积小，大中型设备大中型设备右右左左缸体右移缸体右移lllll v F A v F v F v F A A A q p2 p1 q p1 q q p2 杆固定式杆固定式进油腔进油腔回油腔回油腔运动方向运动方向占地范围应用场合占地范围应用场合左左右右活塞右移活塞右移三倍于三倍于L，占地面积大，占地面积大，中小型设备中小型设备右右左左活塞左移活塞左移lllll v F A v F v F v F A A A q p2 p1 q p1 q q p2 缸固定式缸固定式2.2.单杆活塞式液压缸单杆活塞式液压缸3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点 单杆活塞式液压缸有缸体固定和活塞杆固单杆活塞

7、式液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞运动行程的两倍。由于单杆液压缸左右两腔塞运动行程的两倍。由于单杆液压缸左右两腔的活塞有效作用面积的活塞有效作用面积A A1 1和和A A2 2不相等，所以，这种不相等，所以，这种液压缸具有三种连接方式，如图所示。液压缸具有三种连接方式，如图所示。 DdDdDd v1 A1 A2 A2 A1 F1qq p2 p1 p2 p1 v21v F2v31v F3A1 A2 qq qq q+q qq 单杆活塞式液压缸单杆活塞式液压缸3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点1.1.单杆活

8、塞式液压缸单杆活塞式液压缸 DdDdDd v1 A1 A2 A2 A1 F1qq p2 p1 p2 p1 v21v F2v31v F3A1 A2 qq qq q+q qq 快进快进 工进工进 快退快退v3、F3 v1、F1 v2、F2单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循 环：环：（差动连接）（差动连接） （无杆腔进油）（无杆腔进油） （有杆腔进油）（有杆腔进油）DdDdDd v v1 1 A A1 1 A A2 2 A A2 2 A A1 1 F F1 1q qq q p p2 2 p p1 1 p p2 2 p p1 1 v v2 21 1v v

9、F F2 2v v3 31 1v v F F3 3A A1 1 A A2 2 q qq q q qq q q q+ + q q q q q q 工作循环动画工作循环动画柱塞式液压缸柱塞式液压缸3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点 活塞式液压缸的内壁要求精加工，当液压缸较活塞式液压缸的内壁要求精加工，当液压缸较长时加工就显得比较困难，因此在行程较长时多采长时加工就显得比较困难，因此在行程较长时多采用柱塞缸。柱塞缸的内壁不需要精加工，只需要对用柱塞缸。柱塞缸的内壁不需要精加工，只需要对柱塞杆进行精加工，它结构简单，制造方便，成本柱塞杆进行精加工，它结构简单，制造方便，成本低。低。

10、p q v F v F v F 柱塞式液压缸示意图柱塞式液压缸示意图 3.1 3.1 液压缸的类型、特点液压缸的类型、特点 柱塞缸的结构如图所示。它由缸体、柱塞、导套、密封圈、压盖柱塞缸的结构如图所示。它由缸体、柱塞、导套、密封圈、压盖等零件组成。等零件组成。 1 2 3 B A 伸缩式液压缸示意图伸缩式液压缸示意图 11活塞活塞 22活塞活塞 33缸体缸体 3.1 3.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算液压缸的类型、特点和基本参数计算3. 3. 伸缩式液压缸伸缩式液压缸 伸出伸出缩回缩回 伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小

11、，适用于翻斗汽车，起重机的伸收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。缩臂等。3.2 3.2 缸的结构缸的结构 图图 4-13 4-13 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；2 卡键；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞杆；8 导向套；10 缸盖；12 防尘圈；13 耳轴 图图 4-13 4-13 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；2 卡键；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞杆；8 导向套；10 缸盖；12 防尘圈；13 耳轴 单活塞杆液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和

12、导向套8等组成。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。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12。(一一) 缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接图图4-144-14缸体与缸盖的连接结构缸体与缸盖的连接结构3.2.2 缸体组件（2 2）半环式连接）半环式连接 (1）法兰式连接）法兰式连接 要求缸筒端部有直径足够螺钉。是一种常用的连接方大的凸缘，用以安装螺栓或式。分为外半环连接和内半环连接两种连接形式。用于无缝钢管缸筒与端盖的连接。（3）螺纹式连接）螺纹式连接外螺纹连接内螺纹连接 分为外螺纹和内螺纹连接两种形式。缸筒端部结构复杂。一分

13、为外螺纹和内螺纹连接两种形式。缸筒端部结构复杂。一般用于外形尺寸小，重量轻的场合。般用于外形尺寸小，重量轻的场合。（5）焊接式连接）焊接式连接（4）拉杆式连接）拉杆式连接 易于拆装，但端盖的体积和易于拆装，但端盖的体积和较大，只适用于长度不大较大，只适用于长度不大重量重量的中低压缸的中低压缸连接强度高，制造简单，焊连接强度高，制造简单，焊接时易引起缸筒变形。接时易引起缸筒变形。 缸筒缸筒 是液压缸的主体，其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要求表面粗糙度在0.1m0.4m。 端盖端盖 装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够的强

14、度。 导向套导向套 对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有 些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向。 缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参缸筒，端盖和导向套的材料选择和技术要求可参考液压设计手冊。考液压设计手冊。（二）（二） 活塞组件活塞组件 活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。活塞与活塞杆的连接形式活塞与活塞杆的连接形式 如图4-14所示，活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹有螺纹连接和半环连接形式连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等。12345(a)(b) 1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈；4一弹簧圈；5一螺母1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈活塞和活塞杆活塞和

15、活塞杆 活塞受压力在缸筒内作往复运动，活塞必须具有一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁或钢制造。活塞的结构通常分为整体式和组合式。 活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，必须有足够的强度 和刚度。活塞杆无论是实心还是空心的，通常用钢制造。活塞在导 向套内往复运动，其外圆表面应当耐磨并具有防腐性能，因此活塞杆外圆表面有时需镀铬。活塞和活塞杆的技术要求可参考有关手册。活塞和活塞杆的技术要求可参考有关手册。 活塞装置主要用来防止液压油的泄漏。对密封装置的基本要求是具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高密封性。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

16、组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨脂等。 （1）O形密封圈 O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封。与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。(3)活塞的密封形式活塞的密封形式 （1）O形密封圈(a) 图图4-15 O4-15 O型密封圈的结构原理型密封圈的结构原理 （a）普通型（b)（b）有挡板型 O形圈密封的原理：任何形状的密封圈在安装时，必须保证适当的预压缩量，过小不能密封，过大则摩擦力增大，且易于损坏。因此，安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。 在动密封中，当压力大于10MPa时，O形圈就会被挤入间隙中而

17、损坏，为此需在O形圈低压侧设置聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈，双向受高压时，两侧都要加挡圈。(a) （b) （a）普通型 （b）有挡圈型图图4-16 O4-16 O型密封圈的结构原理型密封圈的结构原理 V形圈的截面为V形，如图4-17所示，V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压力高于10MPa时，可增加V形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高的一侧。（2）V形密封圈（ a ) （ b ) （ c ） a)压环 b)V型圈 c)支承环图图4-17 4-17 V形密封圈形密封圈 Y 形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。Y形

18、圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式，图4-18所示为宽断面Y形密封圈。 Y 形圈安装时，唇口端面应对着液压力高的一侧。当压力变化较大，滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈，如图4-18（b）所示。（3） Y 形密封圈 (a)(b)图图4-18 4-18 Y Y形密封圈形密封圈（四）（四） 缓冲装置缓冲装置 为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲措施，对液压缸运动速度进行控制。 当缸拖动负载质量较大的部件作快速往复运动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。 缓冲的原理是使活塞或缸筒在运动到行程终端时，在出口腔内产生足够的缓冲压力，从而降低缸的运动速度，避免活塞与缸盖相撞，实现缓冲。 （1） 圆柱形环隙式 如图4-19a所示，当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和活塞见形成缓冲油腔缓冲油腔，被封闭油液只能从环形间隙 d 排出，产生缓冲压力缓冲压力，从而实现缓冲减速。在缓冲过程中， 由于其节流面积不变，故缓冲 开始时产生的缓冲制动力很大，很快就会降低，缓冲效果差，应用于一般系列化的成品液压缸中。udu( b )