液压缸的拆装与结构分析.液压缸的拆装与结构分析

液压气动技术及创新应用项目三执行元件任务二液压缸的拆装与结构分析【任务描述】

通过对液压执行元件液压缸的拆装与结构分析介绍，掌握液压缸的结构特点、工作原理。【技能目标要求】通过对液压缸的拆装及结构分析，掌握液压缸的工作原理。【学习目标】

掌握液压缸的工作原理，熟悉液压缸的结构。【所需设备、工具和材料】表3-2-1名称规格数量液压缸台1固定板手个1内六角扳手套1螺丝刀个1铜棒个1

概述

液压传动系统中的执行元件，是将流体的压力能转化为机械能的元件。

执行元件驱动机构作直线往复或旋转（或摆动）运动。执行元件压力流量力（转矩）速度（转速）【相关知识】液压缸的作用

液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件，它主要是用来输出直线运动（也包括摆动运动），实现直线的往复运动。1）活塞式液压缸双杆活塞缸单杆活塞缸2）柱塞式液压缸3）伸缩式液压缸按结构形式，可以分为：一、液压缸的类型和特点(1）双杆活塞缸

活塞两侧的活塞杆直径相等。工作台移动范围约为活塞有效行程的三倍。进、出油口位于缸筒两端；工作台移动范围约为活塞有效行程的二倍。进、出油口在活塞杆上，或用软管连接在缸筒两端；1.活塞式液压缸(1）双杆活塞缸

当活塞左右运动对应的油压和输入流量相同时，两个方向上输出的推力和速度就是相等的。设：A-活塞的有效面积；D、d—活塞和活塞杆的直径；

q—输入流量；

p1、p2—进、出口压力；

ηm、ηv—缸的机械效率、容积效率1.活塞式液压缸(2）单杆活塞缸

只在活塞一端有活塞杆，缸的两腔有效工作面积不相等。

安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，进、出油口根据安装方式而定。

工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。(2）单杆活塞缸速度和推力计算式1.活塞式液压缸(2）单杆活塞缸

单活塞杆液压缸左右两腔同时接通压力油，这种连接方式称为差动连接，此缸称为差动缸。

此时液压缸两腔压力相等，但两腔活塞的工作面积不相等，活塞将向有杆腔方向运动。

向液压缸右腔输油，左腔通油箱，活塞向左运动。1.活塞式液压缸（3）差动连接缸1)运动速度

在考虑了缸的容积效率后，得图3-2-3差动连接缸（3）差动连接缸2)推力

3)特点①只能向一个方向运动，反向时必须断开差动(通过控制阀来实现)；②速度快，出力小，用于增速、负载小的场合。图3-2-3差动连接缸(2）单杆活塞缸

单活塞杆液压缸左右两腔同时接通压力油，这种连接方式称为差动连接，此缸称为差动缸。1)在不增加输入流量的情况下提高活塞的运动速度；2)输出力降低了。

特点.2.柱塞式液压缸(1)柱塞液压缸1)柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或其它外力；2)用两个柱塞缸组合，也能用压力油实现往复运动；

特点2.柱塞式液压缸(1)柱塞液压缸3)柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即可。特点2.柱塞式液压缸(2)增压缸

在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大流量泵配合作用。其工作原理如图所示。1)单作用增压缸单作用增压缸不能连续向系统供油。

2.柱塞式液压缸(2)增压缸

在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压缸与低压大流量泵配合作用。2)双作用增压缸其工作原理如图所示。可由两个高压端连续向系统供油。2.柱塞式液压缸(3)伸缩式液压缸1)由两个或多个活塞套装而成，前一级活塞杆是后一级活塞缸的缸筒；2)伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸；特点2.柱塞式液压缸(3)伸缩式液压缸特点3)在各级活塞依次伸出时，液压缸的有效面积是逐级变化的。在输入流量和压力不变的情况下，液压缸的输出推力和速度逐级变化：2.柱塞式液压缸(3)伸缩式液压缸4)起动时活塞有效面积最大，输出推力也最大，随着行程逐级增长，推力随之减小；

这种推力变化情况，正适合于自动装卸车对推力的要求。特点2.柱塞式液压缸

摆动式液压缸也称摆动液压马达。当它通人压力油时，它的主轴能输出小于的摆动运动，常用于工夹具夹紧装置、送料装置、转位装置以及需要周期性进给的系统中。3.摆动式液压缸(1)单叶片式摆动缸

摆动角度较大，可达300度。

3.摆动式液压缸(2)双叶片式摆动缸

摆动角度较小，可达180°，它的输出转矩是单叶片式的两倍，而角速度则是单叶片式的一半。3.摆动式液压缸

液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。液压缸一般都是标准件，但有时也需要自行设计。设计时，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，必要时进行强度验算，最后进行结构设计。液压缸主要尺寸包括液压缸的内径D、缸的长度L、活塞杆直径d。主要根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。4.1液压缸的设计与计算

二、液压缸的设计与计算

液压缸的结构形式很多，在此以单杆活塞缸为例，说明液压缸的基本组成。1.液压缸的典型结构三、液压缸的典型结构和组成

只有一端有活塞杆，两端进出口油口都可通压力油或回油，以实现双向运动，故为双作用缸。三、液压缸的典型结构和组成

1.液压缸的典型结构

由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、缓冲装置等主要零件组成。1.液压缸的典型结构缸体组件包括缸筒、缸盖和一些连接零件。缸体组件缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。缸筒可以用铸铁（低压时）和无缝钢管（高压时）制成。2.液压缸的组成部分法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些；缸体组件半环连接，要求缸筒有足够的壁厚；螺纹连接，外形尺寸小，但拆装不方便，要有专用工具；2.液压缸的组成部分拉杆式连接，拆装容易，但外形尺寸大；缸体组件焊接连接，结构简单，尺寸小，但可能会有因焊接有一些变形。2.液压缸的组成部分

螺纹式连接结构简单，但要防止螺母脱落；活塞和活塞杆活塞和活塞杆的常见连接方式如图所示。

半环式连接结构复杂，但工作可靠。

活塞通常是用铸铁制成的，活塞杆通常用钢料制成。2.液压缸的组成部分根据密封位置不同，密封装置有密封装置

液压缸中的密封是指活塞、活塞杆和缸盖等处的密封。它是用来防止液压缸内部和外部的泄漏。

液压缸中密封设计的好坏，对液压缸的性能有着重要影响。活塞密封活塞杆密封缸盖密封2.液压缸的组成部分活塞密封

指活塞外表面与缸筒内表面之间的密封，用来防止液压缸中高压容腔的油液向低压容腔中泄漏。2.液压缸的组成部分活塞密封

在活塞上开出的若干道深0.3mm至0.5mm的环形槽，可以增大油液从高压腔向低压腔泄漏的阻力，从而减小泄漏。间隙密封

间隙密封是一种最简单的密封形式，常用在活塞直径较小、工作压力较低的液压缸中。2.液压缸的组成部分

通过在活塞外表面的环形槽中放置切了口的金属环来实现密封。活塞环密封

金属环依靠弹性变形紧贴在缸筒内表面上，在高温、高压和高速运动场合有很好的密封性能。

缺点是制造工艺比较复杂。2.液压缸的组成部分橡胶圈密封磨损后能自动补偿、并且密封性能会随着压力的加大而提高,结构简单、应用广泛。

左图采用了Y形橡胶圈，使两唇面向油压，以便在压力油作用下使两唇张开。

如果压力波动较大、运动速度较高，则须考虑在Y形密封圈中添加支撑件。2.液压缸的组成部分橡胶圈密封磨损后能自动补偿、并且密封性能会随着压力的加大而提高,结构简单、应用广泛。

上图中采用的是O形橡胶圈。2.液压缸的组成部分活塞杆密封

指活塞和活塞杆之间的密封。2.液压缸的组成部分活塞杆密封V形和Y形密封圈在安装时都须将两唇面向油压。注意2.液压缸的组成部分缸盖密封

一般采用O形圈密封。2.液压缸的组成部分缓冲装置

利用活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞和缸盖之间的一部分液体封住，迫使液体从小孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工作部件制动，避免活塞和缸盖的相互碰撞。

常用的缓冲装置有：节流口可调式缓冲装置节流口变化式缓冲装置2.液压缸的组成部分

当活塞上的凸台进入端盖凹腔后，圆环形回油腔中的液体只能通过针形节流阀流出，从而使活塞制动。

调节节流阀开口，可改变制动阻力大小。节流口可调式缓冲装置

这种缓冲装置起始缓冲效果好，随着活塞向前移动，缓冲效果逐渐减弱，因此它的制动行程较长。2.液压缸的组成部分

活塞上开有变截面的轴向三角节流槽。节流口变化式缓冲装置

活塞移近端盖时，回油腔油液只能经过三角槽流出，使活塞受到制动作用。

随着活塞的移动，三角槽通流截面逐渐变小，阻力作用增大，因此，缓冲作用均匀，冲击压力较小，制动位置精度高。2.液压缸的组成部分排气装置

由于液体中混有空气或液压缸停止使用时空气侵入，在液压缸的最高部位常会聚积空气。

若不排除就会使缸的运动不平稳，引起爬行和振动，严重时会使液体氧化腐蚀液压元件。2.液压缸的组成部分排气装置

排气阀和排气塞都要安装在液压缸的最高部位。并非所有的液压缸都设置排气装置。注意对于要求不高的液压缸往往不设专门的排气装置，而是将通油口布置在缸筒两端的最高处，使缸中的空气随油液的流动而排走。2.液压缸的组成部分【实训任务操作】一、任务实施目的:1．通过对液压缸拆装的实验，掌握液压缸的工作原理。2．加深理解液压缸的工作原理。二、任务实施要求：1．明确拆装目的2．按照要求进行拆装，注意拆装事项3．写出实验操作步骤,对液压缸进行结构分析三、任务实施步骤：步骤1.明确拆装要点(1)液压缸各部位的典型结构。(2)液压缸各组成部分的功用。(3)注意观察活塞与活塞杆、缸体与端盖、活塞杆头部，液压缸的安装形式等结构特点。(4)观察活塞与缸体、端盖与缸体、活塞杆与端盖间采用的密封形式，以及安装密封圈沟槽的结构形式。(5)观察液压缸各种零件的材料及结构特点。(6)观察缸孔内孔、活塞、活塞杆的各种加工精度，见图3-2-6所示。步骤2.先将缸右侧的连接螺钉拆下，将活塞杆和活塞整体从缸筒中轻轻拉出，再从缸盖中向左拉出活塞杆，使缸盖、压盖均成为单体。步骤3.从缸盖中取出导向套,再取密封和防尘圈。步骤4.在缸头中拆卸下缓冲节流阀门和O形密封圈。步骤5.取出左侧直销，旋出缓冲套，将活塞与活塞杆脱离，按顺序卸下密封圈和导