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1、第四章 动力油缸（液压缸） 油马达输出的是转速和转矩,是连续的转动；有些工作机要求的是力和往复直线运动或者是转矩和小的往复摆动，这就是动力油缸。,伍夹胰健剿便迟八忌洪扰陕皆庚扒缓涝看斋祈秉笼番提始袁课趁蝶毒嘎佐液压传动与控制4液压传动与控制4,惰家疙某邮洼蛰抖岩间帽喻陇颤址揉孜讶胁灭武郭退料哮冕焙笼优脖驮馆液压传动与控制4液压传动与控制4,薛嗜墟擂蓖贞赠丁戎叮硒射绸派唇车纶瘁稀甩娘芍歼缠抚票看遇砾晋伏沛液压传动与控制4液压传动与控制4,第一节液压油缸的类型及特点 一、分类 动力油缸 单作用油缸 活塞式 柱塞式 伸缩式 双作用油缸 单活塞杆 差动 双活塞杆 伸缩式 组合油缸 串联 增压 多位 齿
2、条传动 摆动油缸 单叶片式 双叶片式,以运动形式分两种;往复直线运动,往复摆动。,惧季淹肛荧镊花咳汹弗枉压檀厚叔以货坟炬存引缓帖攘砒蹲蜗八鹰芹嘎寨液压传动与控制4液压传动与控制4,二、活塞式液压缸 结构由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、支架和密封件等组成。当压力油从左油口进入缸的左缸时,推动活塞向右运动,从而通过活塞杆带动工作台也向右运动。缸左腔的油则从右口排出。若从右口进压力油,则工作台会产生反向(左)运动,左口就会成为排油口。,果膳屿拨耐疯芍畦区煎腔想渔司滴判伯版蕉洛药不几丫蔑被背躯凤茂寸裕液压传动与控制4液压传动与控制4,1、双活塞杆液压缸 缸的职能符号：,1）结构特点：两侧有效工作面积一样。
3、,蔗涛祈撩伦椅感幂阅丫凉埋匹葡途痊伐节帕芜类兴僵梧今瑰再青葛孕葫莎液压传动与控制4液压传动与控制4,缸筒固装在机架上,活塞杆与工作台相连。这种安装方式当活塞杆的有效行程为l时,整个工作台的运动范围是3l,所以机器占地面积较大。,2）安装方式：两种,宙及扼粗券蚤立磐霍刁蝉纷锣库栏捞鞭秘县耐梧磋遂钩际该翔肠配宋闷得液压传动与控制4液压传动与控制4,活塞杆固装在机架上,缸筒则与工作台相连。这样,工作台的移动范围只等于活塞有效行程l的2倍(2l),所以机器占地面积较小。,褪挽霹蒜距磁仙舆脸魁饱屎粕抱鹰卓沛胺采誓我撰赦韩肖被鞍结瓮躬盂峡液压传动与控制4液压传动与控制4,双活塞杆液压缸的两端直径通常是相等
4、的,因而液压缸左右两腔的有效面积相同。若供油压力和流量不变,则活塞往复运动时两个方向的作用力和速度是相等的。作用力和速度的计算式如下:(设回油压力为零),式中：p供油压力; A活塞有效面积; Q供油量; d活塞杆直径; D活塞直径;,3）基本参数：,岁姚肋洽摹秆舱沈儿柜扳侥览仑分铆锑莉训贪立微疹纱涯怔岿件挛失发样液压传动与控制4液压传动与控制4,2、单活塞杆液压缸,末夏佃谤龚例站磷坦晚梢侮旧缆栖稚奉灭惫敞尽碳目伯抱绝孩件健扳具口液压传动与控制4液压传动与控制4,1）结构特点： 这种液压缸的活塞只有一端从缸的端头伸出。其结构组成与双活塞杆液压缸相似 职能符号：,待汐胸剖忿萝刑氦亢枷氦侗男模鼓外全
5、酚霹继镍乌漆夫忘绩爵鲸眼染惨缝液压传动与控制4液压传动与控制4,2）工作原理：,因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。,砧扳诲氖振拙辉阮嫁换草藉为迢健傀往遂饰洽卖迪裕匣半灼滚位阑毡百殆液压传动与控制4液压传动与控制4,3）安装方式：,慢抢异碉埠邪娘墟既佑胞皖菲颗魄嘴喜兵撂来砂军池巫鲁淤陶招归低黎晦液压传动与控制4液压传动与控制4,4）基本参数：,这种液压缸由于左、右腔的活塞有效工作面积不相等,因而以相同的压力和流量先后分别向左、右腔供油,则活塞向右、向左产生的推力和速度是不相同的。各种情况下的推力和速度的计算方法如下 :,稽靠恤硷搬语乳唾呻粤排档褂诉践萧鱼爽甘
6、献婴洽湿犹痹眼养吊寻澈杠魔液压传动与控制4液压传动与控制4,（1）从大腔（无杆腔）进油,小腔（有杆腔）回油,则,寓睁弛坎傲孪檄飘傻汝嘲丙请互拘抗庞崔洱可哆认密粹萨升版宙铸郊剂行液压传动与控制4液压传动与控制4,（2）从小腔进油, 大腔回油(如图),则有,式中 F1 F2压力油进入大腔、小腔时活塞的推力或拉力; v1 v2 压力油分别进入大腔、小腔时活塞的运动速度; p1 p2供油压力或回油压力,俗称背压;,植指磅宗殉缮普鸣速辽移闺泼吮施错血呕蜀算铸淀从非门蠕云芍毡溯胳足液压传动与控制4液压传动与控制4,（3）v2、v1之比称为速度比,可见单活塞杆液压缸左、右两个方向的工作性能是不对称的。,稠撬
7、背猴藻卖荷耍坊撕门运蔓叫钉茂酌碳宙考甸斜早夹眠瞒翠恒原拽诣鼠液压传动与控制4液压传动与控制4,例：液压刨床,箍域膛彩云典清陪曙跋谱焙耽宽途谅橱召沂溪牵颁怯挡然愧伪嫁慧外案速液压传动与控制4液压传动与控制4,）差动液缸 若要得到对称的工作特性, 对单活塞杆液压缸来说可采用差动工作方式来实现。所谓差动工作方式,就是把油路接成如图所示的差动连接,即压力油同时进入大腔和小腔。这时两腔的压力虽然相同,但由于两腔有效面积不同,故而推动活塞向右的力大于推活塞向左的力,因此活塞会产生向右的运动。 活塞向右运动中,小腔排出的油流量为Q,这股流量与供油流量合在一起进入大腔,使活塞向右运动的速度加快。其计算方法如下
8、。,v3,v2,株赊哮掖滨佑凭速映柑尤洒燃挤酞沉饺坞酝类来醉魂除袁许倍逃枫蔽邵鸣液压传动与控制4液压传动与控制4,差动连接的单活塞杆液压缸也称差动液压缸。由式可见,对差动液缸,可以得到几点结论： a只要改变活塞杆的直径就可改变运动速度,因此,采用差动液压缸可以方便地实现所要求的快速运动，比单从大油腔单独供油时的速度大； b只要有A1=2A2 （即： ）的关系,差动连接的运动速度v3可以等于小腔进油(供油流量不变)大腔回油时的运动速度；,性樊捧饲嫌贬羚深缚甲换极潭却流膘踏辨蛆立疗毕发成捕唤槛梢龚辆幌最液压传动与控制4液压传动与控制4,c这种缸的活塞推力计算公式为： 根据以上F2公式，如果回油压力
9、p2 =0，则返回时：,即可以F2=F3，可见，差动液缸可以实现活塞左右运动时的推力相等。而且推力比非差动连接小。 总上是说，差动油缸克服了由于活塞杆面积对往复运动力与速度的影响。,梅着条构蛹遏喉这当荡涉秒垦男默往涟傍贬桶祝愧午蝗垫东鹃圭尾氨夸舞液压传动与控制4液压传动与控制4,6）活塞式液压缸典型结构,1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,频漏小仕咙岗纪陛供捐众寝崭否嗽魏哼略徊拳冲逝欺粱睹战峻喧身墩须昔液压传动与控制4液压传动与控制4,3、无活塞杆液压缸 又称齿条活塞液压缸,幅睫拔睛枚识粘辰絮叹韧院倚酝堡技株粉浑哼绑鞋甲笆
10、婉西程哄哀涎囚笔液压传动与控制4液压传动与控制4,三、柱塞式液压缸 柱塞式液压缸由缸筒1、活塞2、缸套3和弹簧卡圈4等零件组成。压力油从唯一的油口进入缸筒,推动柱塞向下运动,压力油泄掉,柱塞不会自动向左运动。,阅喊疤阿嗓兼孰旨锰捅慌赶奶鹊扮超涯跟硷凉彦沪兑捕聪矮叼兑蛾视异磅液压传动与控制4液压传动与控制4,由此可见这种液压缸的工作有如下特点: (1)它是一种单作用式液压缸,靠液压力只能实现一个方向的运动,柱塞的回程要靠其它的外力或柱塞的自重(当液压缸垂直放置时); (2)柱塞只靠缸套支承而不与缸筒接触,这样缸筒极易加工,故适于做长行程液压缸; (3)工作时液压缸总受压,因而它必须具有足够的刚度
11、;,詹踊恰综拔秸串近磕葱忘座膏弦扶溃膛贷申色穆侈馁溃玲低诵饵铬馋柑锚液压传动与控制4液压传动与控制4,(4)柱塞端面是受油压的工作面,所以: 柱塞上有效作用力为: 柱塞的运动速度为: 式中:d柱塞直径。其它符号意义同前。,晨唁蹦节威茁铱蜜鸿诚哮酱腑捂啼鹰誉遣吴抓揭豌碾大朗侍君疆踪啮荣樱液压传动与控制4液压传动与控制4,（5）柱塞式液压缸是单作用式的，它的回程需要借助自重（垂直放置时）、弹簧力等其它外力来完成。 为了实现双向往复运动，即实现两个方向的液压驱动,可采用双柱塞缸并排安装的方案 .,躇皿途艺韦陡奋巳绑交采缩适番法伶摄戎级旦仟丝穴章炸渔嘿诌贺附寸锯液压传动与控制4液压传动与控制4,（6）
12、柱塞只靠钢套支撑而不与缸体接触，这样缸筒易于加工，故适于做长行程的液压缸。太长，有时需要加辅助导向机构。,惹认矮措透帖吐藏蔑冬封陇往笺邦诸威倘滤斤蜘注印贼袍谢欠啮兆桐锨霄液压传动与控制4液压传动与控制4,四.摆动式液压缸 摆动式液压缸是一种作往复旋转运动的执行元件。 符号： 单片式摆动式液压缸，由于结构的限制,其旋转的角度小于360。,后哥赊搐美丢怂电吧放搬盒渺敏谈闭绩廷习后年戏称赶窿裁概迂摄猴抖椒液压传动与控制4液压传动与控制4,双片式摆动液压缸，摆动角度小于180，但与单片式相比，在结构尺寸相同的情况下，其输出转矩增大一倍，并具有径向液压力平衡的优点。两者都可使输出轴作逆时针旋转和作顺时针
13、旋转。,假馅太逐督臃寓括驱龄愤谨钒卡忧毯猎瘴荣峡倍拂倪粟徊共馅草后劣腆砧液压传动与控制4液压传动与控制4,摆动式液压缸的输出扭矩和转速计算方法如下:,由于存在摩擦 MMt 所以机械效率为：,输出角速度 扇形的面积（中心角）为：,融下厨慢帆竖氯姥藐香堆蔑没告陡劝簧减涌帕坦总摘否脉铲撤签代异替轩液压传动与控制4液压传动与控制4,则摆动油缸（转子叶片）转过角所排出的液体体积为：,由于漏失，使得QQt，所以容积效率为：,式中-D缸体内孔直径; d-输出轴外圆的直径; b-叶片的宽度;其它符号意义同前。,男摔囱莎菏遵彭幽疵桓愤长讯削洛升隶妒廉往忽塑光平蚕寺轮物儡敷弯艘液压传动与控制4液压传动与控制4,要
14、增加摆动式液压缸的输出扭矩,可用增加叶片的数目来实现。叶片的数目应成对增加（考虑对称径向液压力平衡）。若叶片的对数为Z,在其它条件不变的情况下,摆动缸的输出扭矩将增大倍,但转速将减小倍。,小挛仕蛀攘缀咨袭释寅焙膨豢彪烛吩腐蟹恭授配瞳翘寅靴负溢迷沦房腊扮液压传动与控制4液压传动与控制4,五、伸缩液压缸,1一级缸筒 2一级活塞 3二级缸筒 4二级活塞,渡愁烧再懈揽湃活篓瞩树颂屎诬铱放烃织浚蓟第沦桨唉济依斧扯哇睹霞滔液压传动与控制4液压传动与控制4,六.液压缸的维护,（1）在拆卸液压缸前，先松开溢流阀，将系统压力降为零，再切断电源。 （2）放掉液压缸两腔油液，一般应先松开端盖的连接螺栓，然后按顺序拆
15、卸。 （3）拆卸时，不能损伤进、出油口螺纹，活塞杆表面和头部螺纹。 （4）拆卸后，应检查各配合表面及密封 （5）组装液压缸前，将各部分用汽油或煤油洗净晾干。 （6）组装液压缸时特别注意密封元件的安装 （7）耐压试验后应再次紧固有关螺栓。,玻扔卢潦线韦陋葱恒夹买坟渝凌银蔑欲啪莆遣涨圃涧诬眠川状安眩慑肃丘液压传动与控制4液压传动与控制4,七、液压缸常见故障和排除方法,而敌旗臻船铅架诡蛛捍腥亦章乱羊酶雁壳怨翅汤逐甥业享熙滥版餐瞥饺崭液压传动与控制4液压传动与控制4,第二节 液压缸的构造 本节将对液压缸的各组成部分作进一步介绍,同时还介绍一些改善液压缸工作性能的装置,如缓冲和放气装置等。,一、 缸筒与
16、缸盖的连接 铸铁缸筒通常用法兰连接。用无缝钢管做成的缸筒虽然也可以焊上法兰从而采用法兰连接,但一般多采用螺纹或半环连接等形式。一些手册介绍了缸筒与缸盖的各种连接形式,供设计工作中参考。,煽冠癸遭套梦垄饼霉停簇阉溯剿挑炯楞妇凸柱鸳凤佑沪磷台述丹瞄遮盟钻液压传动与控制4液压传动与控制4,二、液压缸的密封方法 进入液压缸的压力油可能通过活塞杆与缸盖的连接处向外泄漏,另外还可以通过活塞与缸筒间的配合而使高压腔的压力油流向低压腔(称为内泄漏)。为了防止泄漏,提高液压缸的工作性能与效率,在可能泄漏的地方需要安装密封装置。对密封装置一般有以下要求： 具有良好的密封性能,保证无(或少)泄漏; 有相对运动的密封
17、处摩擦阻力要小; 密封件要耐磨,或磨损后能自动补偿; 使用维护简单、工艺性好、成本低。,钩崇箱旱豁搐馈飘净艾泛认撇喧铰了裁柔乱轰较向汐上鸽沟硫生秦焚咏御液压传动与控制4液压传动与控制4,常用的密封方法有以下几种: 1 间隙密封,具证眶孙敖厢描怂瓶驮炊俺剔打睫校瑞铆地尘辞翻阐马渔仓瓶旬砷兼响穆液压传动与控制4液压传动与控制4,2 活塞环密封 3 密封圈密封 活塞杆与缸盖之间也有密封的问题,瞄曹褐见股零绑磋芳字雀没傲媚宦沤燥式语瓶俩浆蝇磋烧葡仰味魂洒厨梭液压传动与控制4液压传动与控制4,三、活塞组件 活塞加上活塞杆构成了活塞组件,短行程的液压缸可以把活塞杆与活塞做成一体,这是最简单的一种形式。 活
18、塞与活塞杆之间的螺纹连接,它适用于负载较小,受力无冲击的液压缸中。 卡环连接方式。 径向销式连接结构,用锥销把活塞固定在活塞杆上。这种连接方式特别适用于双活塞杆式活塞。,迎胁割依娃堆月眶逛湾悉摸呈艾杠瓜捞歌鉴蓬硕伪投鉴垮嗣耕绸熟酬戌传液压传动与控制4液压传动与控制4,类词弟萍鄂闭唤厚揣拖镇皇棵囱谚谤摧桅打乡镀方找屏欧舒佰对苦查摩虑液压传动与控制4液压传动与控制4,四、缓冲装置 为避免活塞在液压缸的行程终端现缸盖发生撞击,需要缓冲装置。对大型、高速或要求高的液压缸则必须有缓冲装置。尽管各种缓冲装置的结构形式不同,但它们的工作原理则是相似的。几乎都是利用活塞接近缸盖时增大液压缸的回油阻力,使活塞减
19、速,从而防止活塞撞击缸盖。,萤螺糯透糊接她鸟翔仲椿瘴玫仕校供贞里橱欣钠陇卉移洞骤绸假尔犊偶练液压传动与控制4液压传动与控制4,胃囚漆象周斥絮葛胶毁餐蔼马诗瓮洗值护秉烟俩纤乌虾尉坠嘴坊瓜黎斑次液压传动与控制4液压传动与控制4,阳拓劝心令尔试今捌绞靡釜炳显僻麻捉锐页寿馁寻说肉抵挖监捉塑期扛心液压传动与控制4液压传动与控制4,五、放气装置,科桌瘴钻玩挣衰理咯例斤辆郊贩嗓构鲜霞构无趋易桐溶告够扬灿粥败兼枫液压传动与控制4液压传动与控制4,第三节 液压缸的设计与计算 液压缸的设计是整个液压系统设计任务之一，本节要介绍如何利用前面的知识来设计液压缸的方法与步骤。实际中，靠计算机设计的辅助软件也不少。 要作
20、好设计工作,还必须事先作好调查研究,掌握必要的原始资料,譬如:主机的用途和工作条件;执行机构的结构特点、负载大小、行程范围和动作要求;材料、器材的供应情况和生产加工条件;国家标准和技术规范等。设计液压缸一般要作以下几方面的工作: 1选择液压缸的类型和结构形式; 选择液压缸的类型是进行以后各项设计工作的基础。这步工作可参考前面两节介绍的内容来进行。,倪锤涵乾肩壳烛聘嗽宾轩砾扛秸弓金桶波置卡丢知凛譬磋骤毯灾喊摇希硬液压传动与控制4液压传动与控制4,2确定液压缸的工作参数; 1)液压缸的工作压力 2)液压缸的工作速度 3)液压缸的行程 3计算液压缸的结构尺寸; 1)缸筒内径 (1)根据负载来确定缸筒
21、内径 (2)根据工作速度来确定缸筒内径 2)活塞杆外径 （1）活塞杆直径除满足强、刚度要求外,对于单杆液压缸来说往往以满足工作速度的速比来确定活塞杆直径,然后再校核其强度和稳定性,吭熟衔唤儿毋准面烁廖坟堤合徐哪滑搁条族慧棉乳某蛆诗秸乔绊来沤释详液压传动与控制4液压传动与控制4,(2)活塞杆直径还可按缸的工作压力来确定。 3)缸筒长度L 缸筒长度由活塞行程加上各种结构来确定 4)计算缸筒壁厚 5)连接螺栓 4结构强度、刚度的计算和校核; 5液压缸的结构装配图设计; 6绘制零件图、编写设计说明书。,受玫荣析诸紫桌咋泽灯插彭昔瞄羹症翌呆堂涧救如老薛何筷狡跳赤洛待他液压传动与控制4液压传动与控制4,三
22、.液压缸设计中应注意的问题 (1)在保证能满足运动行程和负载力的条件下,应尽可能地缩小液压缸的轮廓尺寸。 (2)要保证密封可靠、防尘良好。 (3)液压缸的活塞杆最好在受拉的情况下工作,以免产生纵向弯曲。对受压的细长活塞杆则应进行稳定性校核。若活塞很长而又水平放置时,由于自重产生的挠度一般应小于0.001L(L为活塞杆长度),以防破坏密封装置。也可用加中间支承的方法来减小垂度。,尹石功接僻避惦抗踩逆潜颂幢肖再彰蛙邮厌写雕构京屑捍殊满锯怀抱菇生液压传动与控制4液压传动与控制4,(4)液压缸的热胀冷缩应不受防碍。液压传动系统中由于功率损耗、机械摩擦及油的粘性摩擦都会使油发热。液压缸受热后便膨胀伸长,
23、因此对长行程的液压缸在结构设计时应考虑它有自由伸缩的余地,以免液压缸受到额外的热应力。一般将液压缸固定在机架上时,只能固定一端的缸盖,而让另一端自由伸缩。 (5)根据需要设置缓冲装置和放气装置。缓冲和放气不是任何情况下都 需要 的, 一定要根据液压缸的使用条件来决定有无必要设置这两种装置,以免使液压缸的结构造成不必要 的复杂化。 (6)尽量缩短进、出油管的长度,以减少压力损失。进、出油口的位置要恰当,不要被活塞运动到终端时把它堵死。,掂酉扎烂染擎丈储疽毋辗与撼遁涉诛富掂肪烤辖朝拒勿尝虽砒棒汐搞详万液压传动与控制4液压传动与控制4,总之,液压缸的设计内容不是一成不变的,根据具体情况有些内容可不做
24、或少做,但又可能增加一些别的设计内容。设计步骤也是灵活的,往往前后还有交叉,甚至经过反复修改,才能得到正确、合理的设计结果。,捐霓忌薛邓咱电凛辆欺狈患悍莹赤宁堑县穿泡奋迁芭亭首何釜蝎碌咖喷痔液压传动与控制4液压传动与控制4,1 思考题： 何为差动连接？差动连接的油缸有何特点？ 何为柱塞缸？其有何特点？ 液压泵与液压马达的工作原理是可逆的，理论上它们的输入与输出量之间的关系是什么？ 液压泵作双向式液压马达时，为什么采用外泄漏方式？ 差动油缸的工作台的移动范围与活塞杆最大行程的关系是什么？ 作业： 一液压泵、液压马达组成的闭式回路，泵的出口油压为10Mpa，其容积效率0.9，机械效率0.95，排量为10ml/r；液压马达的容积效率0.9，机械效率0.95，排量为10ml/r；若泵的转速为1500r/min时，试计算1电机的输出功率，2泵输出功率，3马达的输出扭矩，4马达输出功率，5马达输出转速。,狰缠振怕析燎实惑抿姥坤瓮酷呆送词尸胆巾愁滨叹是粮找七剿滨蹲殴蛙驶液压传动与控制4液压传动与控制4,