液压传动第8讲 液压缸

第5章液压缸5-1液压缸的工作原理、类型和特点5-2液压缸的典型结构5-3液压缸的设计教学要求掌握液压缸的作用和工作原理；掌握液压缸的类型和参数计算；熟悉各类液压缸的特点；了解各类液压缸的结构和设计计算。

液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。液压缸的作用和工作原理液压缸的参数计算各类液压缸的特点及应用重点难点5-1液压缸的工作原理、类型和特点一、液压缸的组成、工作原理

活塞、缸体、活塞杆、端盖、密封二、液压缸的分类双作用单作用套筒缸双叶片单叶片摆动缸柱塞缸无出杆双出杆单出杆活塞缸按结构双作用单作用按作用方式缸固定杆固定按安装步进缸增压缸串联缸按用途三、液压缸基本参数的计算双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出。双活塞杆缸注：本章所论及的液压缸，除特别指明外，均以缸筒固定，活塞杆运动。双杆活塞缸参数计算

当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍。VlllVll单杆活塞缸单杆活塞缸只有一端带活塞杆，它也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式。两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍，即。无杆腔进油有杆腔进油A1A2V1F1p1p2q参数计算两种工作状态比较：差动连接缸单活塞杆有杆腔排出的油再接回无杆腔参数计算应用快慢进、快退柱塞缸柱塞与缸筒无配合关系柱塞常做成空心。柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。应用：行程较长的场合单向运动时双向运动时参数计算摆动缸通入液压油后主轴能输出小于360°的摆动运动。参数计算应用分类

单叶片双叶片常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械及手间歇进给机构。增压缸同一活塞杆上两个活塞直径不同。但它不是能量转换装增压比：参数计算置，只是一个增压器件。应用：在低压系统要求有局部高压油路的场合。伸缩缸

由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程当依，次缩回时缸的轴向尺寸很小。参数计算当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。应用特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。齿轮齿条缸活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，

应用于机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。5-2液压缸的典型结构一、组成缸体组件包括缸筒、缸盖、缸底等零件。活塞组件包括活塞与活塞杆等零件。密封装置活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。缓冲装置排气装置活塞与活塞杆连接二、液压缸共性结构缸筒与缸盖连接常见连接方式有法兰连接式、半环连接式、螺纹连接式、拉杆连接式、焊接式连接等常见的有一体式、锥销式连接外、还有螺纹式连接和半环式连接等多种型式液压缸缓冲可变节流缓冲间隙缓冲可调节流缓冲活塞组件的密封活塞装置主要用来防止液压油的泄漏，良好的密封是液压缸传递动力、正常动作的保证，根据两个需要密封的耦合面间有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类。设计或选用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、抗腐蚀、耐磨、寿命长、制造简单、拆装方便。常见的密封方法有以下几种。间隙密封间隙密封是依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏，由环形缝隙轴向流动理论可知，泄漏量与间隙的三次方成正比，因此可用减小间隙的办法来减小泄漏。一般间隙为0.01～0.05mm，这就要求配合面有很高的加工精度。在活塞的外圆表面一般开几道宽0.3~0.5mm、深0.5~lmm、间距2~5mm的环形沟槽，称平衡槽，其作用如下:间隙密封(a)使活塞具有自位性能，由于活塞的几何形状和同轴度误差，工作压力油在密封间隙中的不对称分布将形成一个径向不平衡力，称为液压卡紧力，将使摩擦力增大，开平衡槽后，使得径向油压力趋于平衡，使活塞能够自动对中，减小了摩擦力；(b)由于同心环缝的泄漏要比偏心环缝小得多，活塞的对中减少了油液的泄漏量，提高了密封性能；间隙密封(c)自润滑作用，油液储存在平衡槽内，使活塞能自动润滑。间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄漏。只适用于低压、小直径的快速液压缸。

密封圈密封密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封，密封圈有O形、V形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨酯等。

①O形密封圈

O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封和速度较低的滑动密封，其结构简单紧凑，安装方便，价格便宜，可在-40～120°C的温度范围内工作。

O形圈密封的原理如图所示，O形圈装入密封槽后，其截面受到压缩后变形。普通型

②V形密封圈V形圈的截面为V形，如图所示，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。V形圈密封性能良好，耐高压，寿命长，主要用于活塞杆的往复运动密封，它适宜在工作压力p>50MPa、温度-40~80℃的条件下工作。压环V型圈挡圈型

③Y形密封圈Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小，寿命较长的密封圈，故应用很普遍。Y形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；宽断面Y形圈一般适用于工作压力p<20MPa。窄断面Y形圈一般适用于工作压力p<32MPa。宽断面Y形密封圈。Y形圈安装时，唇口端面应对着压力高的一侧.Y型圈带支撑的Y型圈5.排气装置

液压缸在安装过程中或长时间停放后，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，噪声和发热等不正常现象，液压缸结构应保证能及时排除积留在液压缸内的气体。一般可在液压缸内腔的最高处设置专门的排气装置，如排气螺钉、排气阀等。 图4-16放气装置5-3液压缸的设计和计算一、液压缸主要尺寸确定主要尺寸：缸口径D、活塞杆直径d、缸长度L1.根据F及设备类型选定p2.计算缸直径D

无杆腔工作时：有杆腔工作时：3.杆径d有速比λ要求时—按λ和D确定无速比λ

要求时—由表5-2选取，但λ

≤1.61圆整4.油缸长度L：由最大工作行程决定

1.缸筒壁厚校核二、液压缸强度校核厚壁缸薄壁缸2.活塞杆直径d3.固定螺栓直径d稳定性验算当活塞杆的细长比当活塞杆的细长比缓冲计算拉杆计算当液压缸在压力p下工作时这时拉杆的变形