液压与气压传动技术 课件 任务3.2 液压缸的认识与选用

液压与气压传动技术1学习任务任务3.1液压马达的认识与选用任务3.2液压缸的认识与选用项目三液压执行元件的认识与选用2任务3.2液压缸的认识与选用3知识库一、液压缸的类型和特点液压缸分类：

按结构特点不同可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸三类；

按运动形式不同可分为直线运动和摆动。活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度；摆动缸用以实现小于360°的转动，输出转矩和角速度。

按作用方式不同分为单作用式和双作用式两种。单作用式液压缸是单向运动由液压驱动，反方向运动需要靠外力（如重力或弹簧力等）实现；双作用式液压缸是双向运动都由液压驱动。任务3.2液压缸的认识与选用4

1．活塞缸任务3.2液压缸的认识与选用活塞缸可分为双杆活塞缸和单杆活塞缸两种结构，其固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种形式。

（1）双杆活塞缸图3-6所示为双杆活塞缸，其活塞的两侧都有活塞杆伸出。当液压缸的两腔交替通入压力油时，压力油作用于活塞端面，驱动活动（或缸体）移动，并带动工作台实现往复移动。a）缸体固定式b）活塞杆固定式c）图形符号图3-6双杆活塞缸5任务3.2液压缸的认识与选用当两活塞杆直径相同，缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力也都相等。

液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合，如各种磨床。

缸体固定式工作台的移动范围约为活塞有效行程L的三倍，所以设备占地面积大，一般用于小型设备的液压系统上。

活塞杆固定式工作台的运动范围约为缸体有效行程L的两倍，常用于行程长的大、中型设备的液压系统上。双杆活塞缸的推力F为双杆活塞缸的运动速度v为6任务3.2液压缸的认识与选用（2）单杆活塞缸图3-7所示为单杆活塞缸，其活塞的一端有活塞杆伸出。其工作台移动范围是液压缸有效行程L的两倍，结构紧凑，应用广泛。单杆活塞缸两腔活塞的有效工作面积不同，当分别向两腔供油，且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向产生的推力和运动速度不相等，如图3-8所示。a）缸体固定式b）活塞杆固定式c）图形符号图3-7单杆活塞缸7任务3.2液压缸的认识与选用

1）当无杆腔进油，有杆腔回油时（图3-8a），活塞推力F1和运动速度v1分别为8任务3.2液压缸的认识与选用

2）当有杆腔进油，无杆腔回油时（图3-8b)，活塞推力F2和运动速度v2分别为比较可知：F1＞F2，v1＜v2。即无杆腔进压力油工作时，推力大，速度低；有杆腔进压力油工作时，推力小，速度高。因此单杆活塞缸常用于一个方向有较大负载但运行速度低，另一个方向为空载快速退回运动的设备，如各种金属切削机床、起重机、压力机、注塑机等。9任务3.2液压缸的认识与选用

3）当两腔同时进油时（图3-8c)，由于无杆腔活塞的有效工作面积大于有杆腔活塞的有效工作面积，活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移动。液压缸的这种连接方式称为差动连接。差动连接时，活塞推力F3和运动速度v3分别为比较可知，F1＞F3，v1＜v3。这说明单杆活塞缸差动连接时，能使运动部件获得较高的速度和较小的推力。因此，在实际生产中，单杆活塞缸常用在需要实现“快进（差动连接）→工进（无杆腔进压力油）→快退（有杆腔进压力油）”工作循环的组合机床等设备的液压系统中。10

2．柱塞缸图3-9所示为柱塞缸。压力油进入缸筒内，推动柱塞移动。柱塞缸只能实现单向运动，回程需靠自重（立式缸）或其它外力（如弹簧力）来实现。为了实现双向运动，柱塞缸常成对使用，如图3-9b所示。柱塞缸的柱塞与缸体内壁不接触，缸体内孔不需要精加工，工艺性好，成本低.

柱塞缸适宜于垂直安装使用。当其水平安装时，常制成空心柱塞并设置支承套和托架。

柱塞缸结构简单，制造容易，适用于行程较长的龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等设备的液压系统中。任务3.2液压缸的认识与选用a）结构图b）成对使用c）图形符号图3-9柱塞缸11

3．摆动缸摆动缸也称为摆动液压马达，它的作用是将油液的压力能转变为叶片和输出轴往复摆动的机械能。分单叶片和双叶片两种结构形式。图3-10所示为摆动缸。当两油口交替通入压力油时，叶片带动摆动轴作往复摆动。单叶片式摆动缸的摆角可达300°。双叶片式摆动缸的摆角一般小于150°，但其输出的转矩是单叶片式摆动缸的两倍。摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于机床的送料装置、回转夹具、机器人手臂及工程机械回转装置等液压系统中。任务3.2液压缸的认识与选用a）单叶片式b）双叶片式c）图形符号图3-10摆动缸1-缸体2-叶片3-定子块4-摆动轴12

4．其他液压缸（1）伸缩缸又称多级缸，它由两个或多个活塞缸套装而成，如图3-11所示。

前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸体。

工作时活塞外伸动作由大到小逐级进行，伸出时可获得很长的行程，而当由小到大依次缩回时又可保持很小的轴向尺寸。

适用于安装空间受到限制而行程要求很长的场合，如起重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。任务3.2液压缸的认识与选用a）结构图b）图形符号图3-11伸缩缸1-一级缸筒2-一级活塞3-二级缸筒4-二级活塞13

（2）增压缸增压缸将输入的低压油转变为高压油，供液压系统中的高压支路使用。

如图3-12所示的增压缸，由直径不同的两个液压缸串联而成，大缸为原动缸，小缸为输出缸。若输入增压缸大缸的油液压力为p1，由小缸输出的油液压力为p2，则任务3.2液压缸的认识与选用图3-12增压缸增压缸只是将高压端输出油液通入其他液压缸以获取大的推力，其本身不能直接作为执行元件，所以安装时应尽量使它靠近执行元件。增压缸常用于压铸机、造型机等设备的液压系统中。14二、液压缸结构尺寸的选用

1.液压缸的典型结构图3-13所示为双作用单杆活塞缸。

任务3.2液压缸的认识与选用图3-13双作用单杆活塞缸1-缸底

2-卡环

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152．液压缸主要尺寸的选用液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D、长度L，活塞杆的直径d等。

（1）液压缸内径D和活塞杆直径d的选用

1）液压缸内径D的选用通常先根据液压缸所受负载或设备类型，确定出液压缸的工作压力，然后由液压缸推力计算公式计算而得。液压缸负载与工作压力的关系见表3-3，

各类液压设备常用的工作压力见表3-4。任务3.2液压缸的认识与选用162）活塞杆直径d的选用对于活塞杆直径d可按工作时受力情况来决定，见表3-5。

对于单杆活塞缸，d值也可由液压缸活塞的往返速比λv=v2/v1=D2/（D2-d2）来确定。

最后将以上计算出的D和d值应按标准进行圆整。任务3.2液压缸的认识与选用17

（2）液压缸壁厚δ的选用在中、低压液压系统中，液压缸壁厚δ根据结构和工艺上的需要选用，一般不进行计算。当液压缸工作压力较高或直径较大时，才有必要对其最薄弱部位的壁厚进行强度校核。当D/δ≥10时，可按薄壁筒公式校核当D/δ

＜

10时，可按薄壁筒公式校核

任务3.2液压缸的认识与选用18

（3）液压缸其他尺寸的选用液压缸的长度L≤（20～30）D。活塞的宽度B为（0.6～1）D。导向套滑动面的长度当D＜80mm时，取（0.6～1）D；当D≥80mm时，取（0.6～1）d。活塞杆的长度l按缸的长度、活塞的宽度、导向套的长度、端盖的有关尺寸及它与工作台的连接方式来选用。任务3.2液压缸的认识与选用19

3.液压缸结构的选用（1）缸筒与端盖的连接方式选用何种缸筒与端盖的连接方式主要取决于液压缸的压力、缸筒的材料和具体的工作条件。缸筒与缸盖的常见连接方式很多，如图3-14所示。任务3.2液压缸的认识与选用法兰式连接常用于铸铁制的缸筒上。半环式连接常用于无缝钢管或锻钢制的缸筒上。螺纹式连接常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。拉杆式连接主要用于较短的中、低压液压缸。焊接式连接多用于较短的液压缸。20

（2）活塞与活塞杆的连接方式活塞与活塞杆的连接方式如图3-15所示。

整体式连接和焊接式连接用于活塞与活塞杆直径比较小、行程较短或尺寸不大的液压缸。锥销式连接用于轻载液压缸。螺纹式连接用于中载液压缸。卡环式连接用于高压和振动较大的液压缸。任务3.2液压缸的认识与选用21

（3）液压缸缓冲装置液压缸缓冲装置的作用是防止活塞在行程终了时和缸盖发生撞击。常见的缓冲装置如图3-16所示。任务3.2液压缸的认识与选用（1）环状间隙式缓冲装置：圆锥形环隙式缓冲装置比圆柱形环隙式缓冲装置的缓冲效果好。（2）可变节流槽式缓冲装置：缓冲效果更好，制动位置精度高。（3）可调节流孔式缓冲装置：可根据负载情况对节流口大小进行调节，来获得理想的缓冲效果，适用范围比较广。22

（4）液压缸排气装置液压系统中混入空气后会使其工作不稳定，产生振动、噪声、低速爬行及起动时突然前冲现象。排气装置的作用是将液压系统中的空气排出，如排气塞、排气阀等。

图3-17所示为排气塞，排气时先松开排气塞螺钉，让液压缸全行程空载往返多次，直到空气排出，然后再拧紧排气塞螺钉进行正常工作。任务3.2液压缸的认识与选用23三、液压缸的使用与维护任务3.2液压缸的认识与选用1．液压缸的使用1）液压缸使用工作油的黏度为29~74mm2/s，工作油温在-20℃~+80℃范围内。2）液压缸要求系统过滤精度不低于80μm要求。3）液压缸只能一端固定，另一端自由，以使热胀冷缩不受限制。4）安装时要保证活塞杆顶端连接头的方向应与缸头、耳环（或中间铰轴）的方向一致，并保证整个活塞杆在进退过程中的直线度。5）液压缸若发生漏油等故障需要拆卸时，应用液压力使活塞的