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1、第四章 液 压 缸 液压缸是将液体的压力能转换成机械能，实现往复直线运动或往复摆动的执行元件。它具有结构简单、工作可靠和制造容易等优点，被广泛应用于各种液压机械设备中。,物流工程学院,4.1 液压缸的分类与工作原理 按照结构不同，液压缸可分为活塞缸、柱塞缸、组合缸和摆动缸四类。活塞缸、柱塞缸实现往复直线运动，输出力和速度；摆动缸实现小于360的往复摆动，输出扭矩和角速度；组合液压缸具有较特殊的结构和功用。 液压缸按液体压力的作用方式，又可分为单作用液压缸和双作用液压缸。单作用液压缸是利用液体压力产生的推力推动活塞向一个方向运动，反向复位则靠弹簧力、重力或其它外力来实现。双作用液压缸则是利用液体
2、压力产生的推力推动活塞作正反两个方向的运动。,物流工程学院,4.1.1 活塞缸 活塞缸可分为双杆活塞缸和单杆活塞缸两种。,物流工程学院,一、双杆活塞缸 双杆活塞缸是活塞两端都带活塞杆的液压缸。它有两种安装形式，图 (a)所示是缸筒固定，活塞杆移动的安装形式。图 (b)所示是活塞杆固定，缸筒移动的安装形式。,物流工程学院,物流工程学院,双杆活塞缸两个方向上输出的推力F1、 F2相等，其值为： 活塞往复运动的速度v1、 v2相等，其值为：,物流工程学院,二、单杆活塞缸 图所示是活塞只有一端带活塞杆的液压缸，称为单杆活塞缸。单杆活塞缸也有缸筒固定、活塞杆移动和活塞杆固定、缸筒移动两种安装形式。 当压
3、力油以相同的压力p1和流量q分别进入缸的左右两腔时，活塞杆左右运动时的推力和速度不相等，其值分别为：,物流工程学院,物流工程学院,将单杆活塞缸的两腔连通，并同时输入压力油，这种连接形式称为差动连接，如图（c）所示。作差动连接时的单杆活塞缸也称为差动液压缸。作差动连接时，进入液压缸两腔压力油的压力相同，但由于两腔有效工作面积不等，A1A2，产生的液压作用力不等，故活塞向右运动，有杆腔中的油液便会流入无杆腔。此时，差动液压缸产生的推力F3和活塞向右运动的速度v3分别为： 上式表明，单杆活塞缸差动连接时的推力比非差动连接时要小；而活塞向右移动时的速度，在供油量q相同的情况下要比非差动连接时的速度大得
4、多。,物流工程学院,4.1.2 柱塞缸 如图所示为一柱塞缸。其特点是，缸筒内壁与柱塞没有配合要求，因此缸筒内孔可只作粗加工或不加工，仅柱塞与导向套有配合要求，这样就大大简化了缸筒的加工工艺。为减轻柱塞重量以减小柱塞弯曲变形，柱塞一般做成空心的。,物流工程学院,柱塞缸产生的推力和运动速度为：,物流工程学院,4.1.3 摆动液压缸 摆动液压缸是输出转矩并实现往复摆动的一种液压缸。 叶片式摆动液压缸如图44所示，按叶片数量可分为单叶片、双叶片和多叶片摆动缸。如图所示为单叶片摆动液压缸。,物流工程学院,物流工程学院,摆动液压缸的输出扭矩T 和角速度为：,物流工程学院,4.1.4 组合液压缸 组合液压缸
5、的结构形式很多，这里仅简要介绍较为常见的三种组合液压缸。 一、 齿条传动液压缸 齿条传动液压缸结构形式很多，如图所示是一种用于驱动回转工作台回转的齿条传动液压缸。,物流工程学院,物流工程学院,二、伸缩式液压缸 图所示为一种伸缩式液压缸。 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。,物流工程学院,三、增压缸 如图所示为一种由活塞缸和柱塞缸组合而成的增压缸，常应用于在局部区域需要获得高压的液压系统中。 该增压缸利用活塞的有效面积大于柱塞的有效面积，使输出压力p2大于输入压力p1，其值为：,物流工程学院,液压缸是液压系统中的执行元件，用来执行直线往复运动或小于360的回转摆动。,
6、液压缸的作用,结构简单，制造容易，维修方便，工作可靠； 重量轻，传力大，寿命长； 运动惯性小，制动精度高，可作频繁换向； 易于实现远控和自控。,液压缸的特点,按结构形式分为：活塞式，柱塞式，组合式等。 按液压力的作用方式：单作用式（液体只控制缸一腔单向运动），双作用式（液体控制缸两腔实现双向运动） 按使用压力分：低压、中压、中高压、高压液压缸。,液压缸的类型,活塞式液压缸是指在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸。按伸出活塞杆不同，分为：双杆，单杆，无杆；按固定方式不同：缸体固定，活塞杆固定。,活塞缸,双杆活塞缸,单杆活塞缸,柱塞较粗，受力较好，且柱塞在缸体内不接触缸壁，对缸体内壁无特殊要
7、求，尤其对长行程液压缸更突出。 只能单向运动，回程需靠外力（弹簧力、自重）。 应用：汽车变幅和伸缩机构、叉车举升机构等。,柱塞缸,实现叶片及输出轴的往复回转摆动（小于360）。,摆动缸,双叶片摆动缸,单叶片摆动缸,液压缸的工作原理,双作用柱塞缸工作原理,液压缸的工作原理,液压缸的工作原理,三种型式的单杆液压缸性能比较,单杆活塞缸的构造,液压缸的五个组成部分： (1) 缸筒组件 (2) 活塞组件 (3) 密封装置 (4) 缓冲装置 (5) 排气装置,单杆活塞缸的构造,缸筒组件,a)法兰连接 b)半环连接 c)拉杆连接 d)螺纹连接 e)焊接连接,包括缸筒、端盖等。缸筒和端盖的连接形式有：,单杆活
8、塞缸的构造,活塞组件,包括活塞、活塞杆等。活塞和活塞杆的连接形式有：,a) b) c) 螺纹连接； d) e) f ) 卡环连接； 此外还有径向销连接和整体式结构等。,单杆活塞缸的构造,密封装置 液压缸泄漏的途径,间隙密封 O形圈密封 Y型密封圈 V形密封圈 组合式密封圈,单杆活塞缸的构造,密封装置间隙密封,特点：配合面间隙小 （001005mm）而实现密封。,应用：尺寸较小的密封面。,单杆活塞缸的构造,密封装置O型密封圈,特点：截面为圆形； 材料：耐油橡胶。,应用：径向密封、端面密封等。,单杆活塞缸的构造,密封装置 Y型密封圈,特点：截面为Y型； 材料：耐油橡胶或聚氨酯。 安装：开口应对着压
9、力油的方向。,应用：径向密封。,单杆活塞缸的构造,密封装置 V型密封圈,特点：截面为V形； 材料：耐油橡胶。,应用：径向密封。 安装：开口应对着压力油的方 向。 调整不能太紧。,单杆活塞缸的构造,密封装置组合式密封圈,特点：截面为V形； 材料：耐油橡胶。,1 -O形（或矩形）密封圈 （材料：耐油橡胶有弹性）； 2-滑环（材料：聚四氟乙烯）； 耐磨,应用：动作循环频率很高的场合。 例如，混凝土拖泵、泵车的液压 缸等。,单杆活塞缸的构造,缓冲装置,（1）缓冲原理：利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力， 减慢活塞运动速度，避免活塞撞击端盖等。,（2）缓冲装置类型： a）圆柱形环隙式 b）圆锥形环隙式
10、 c）可变节流槽式 d）可调节流阀式,单杆活塞缸的构造,排气装置,必要性：油液混入空气后使液压缸产生爬行、振动和前冲， 换向精度降低。 排气方法： 1)排气孔。油口设置在液压缸最高处。 2)排气塞。象螺钉(如暖气包上的放气阀)。 3)排气阀。使液压缸两腔经该阀与油箱相通。,排气塞,单杆活塞缸的参数计算,液压油对活塞产生的推力F，活塞运动速度V,1)简单连接无杆腔进油 F1 = p1A1p2A2 =D2 p1 - (D2-d2)p2/4 D2 p1 /4 v1 = q/A1 = 4q/D2 2)简单连接有杆腔进油 F2=p1A2- p2A1 = (D2-d2) p1-D2 p2/4 (D2-d2
11、) p1/4 v2 =q/A2=4q/(D2-d2),单杆活塞缸的参数计算,液压油对活塞产生的推力F，活塞运动速度V,3）差动连接 F3=p1(A1-A2)=d2p1/4 v3A1=q +v3A推， v3=q/(A1-A2)=4q/d2 结论 ：在不增加流量的前提下，采用差动连接，可实现快速运动。,通过单杆活塞缸的不同连接形式可实现快进（差动连接）工进（无杆腔进油）快退（有杆腔进油）的工作循环。,液压缸拆装,单杆活塞缸构造拆装,单杆活塞缸的拆装,1、松开缸筒与缸盖的连接螺栓；,拆卸步骤,2、从缸筒上拉出缸盖和活塞杆总成；（当从油缸上拆下活塞杆总成时，在油 下放置一个容器接油。）,单杆活塞缸的拆装,3、拆卸缸盖和活塞杆总成。,拆卸步骤,b:从活塞杆13拆下O型圈和挡圈14，从活塞上拆下密封环15和支承环16 。,a:把缸盖和活塞杆总成放到夹具N上拆下活塞固定螺母10，然后拆下挡圈11、活塞12和缸盖5；,单杆活塞缸的拆装,拆下卡环22，然后拆下防尘圈23；拆下活塞杆密封件24；然后从缸盖上拆下衬套25；拆下O型圈和卡环26。,拆卸步骤,4、拆卸缸盖总成,单杆活塞缸的拆装,组装前，擦净所有的部件，检查有无污损，用百分表检查活塞与活塞杆的同轴度，活塞杆的直线度；然后用液压油涂抹所有滑动表面，小心安装，不要损害活塞杆、密封圈、防尘圈等。 按拆卸的反顺序进行装配。,组装步骤,