液壓傳動第8講 液壓缸

第5章液壓缸5-1液壓缸的工作原理、類型和特點(diǎn)5-2液壓缸的典型結(jié)構(gòu)5-3液壓缸的設(shè)計(jì)教學(xué)要求掌握液壓缸的作用和工作原理；掌握液壓缸的類型和參數(shù)計(jì)算；熟悉各類液壓缸的特點(diǎn)；了解各類液壓缸的結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)計(jì)算。

液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是直線速度和力。液壓缸的活塞能完成往復(fù)直線運(yùn)動，輸出有限的直線位移。液壓缸的作用和工作原理液壓缸的參數(shù)計(jì)算各類液壓缸的特點(diǎn)及應(yīng)用重點(diǎn)難點(diǎn)5-1液壓缸的工作原理、類型和特點(diǎn)一、液壓缸的組成、工作原理

活塞、缸體、活塞桿、端蓋、密封二、液壓缸的分類雙作用單作用套筒缸雙葉片單葉片擺動缸柱塞缸無出桿雙出桿單出桿活塞缸按結(jié)構(gòu)雙作用單作用按作用方式缸固定桿固定按安裝步進(jìn)缸增壓缸串聯(lián)缸按用途三、液壓缸基本參數(shù)的計(jì)算雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。雙活塞桿缸注：本章所論及的液壓缸，除特別指明外，均以缸筒固定，活塞桿運(yùn)動。雙桿活塞缸參數(shù)計(jì)算

當(dāng)缸筒固定時(shí)，運(yùn)動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍；當(dāng)活塞桿固定時(shí)，運(yùn)動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍。VlllVll單桿活塞缸單桿活塞缸只有一端帶活塞桿，它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝方式。兩種方式的運(yùn)動部件移動范圍均為活塞有效行程的兩倍，即。無桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油A1A2V1F1p1p2q參數(shù)計(jì)算兩種工作狀態(tài)比較：差動連接缸單活塞桿有桿腔排出的油再接回?zé)o桿腔參數(shù)計(jì)算應(yīng)用快慢進(jìn)、快退柱塞缸柱塞與缸筒無配合關(guān)系柱塞常做成空心。柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運(yùn)動時(shí)，需成對使用。應(yīng)用：行程較長的場合單向運(yùn)動時(shí)雙向運(yùn)動時(shí)參數(shù)計(jì)算擺動缸通入液壓油后主軸能輸出小于360°的擺動運(yùn)動。參數(shù)計(jì)算應(yīng)用分類

單葉片雙葉片常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械及手間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。增壓缸同一活塞桿上兩個(gè)活塞直徑不同。但它不是能量轉(zhuǎn)換裝增壓比：參數(shù)計(jì)算置，只是一個(gè)增壓器件。應(yīng)用：在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場合。伸縮缸

由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。各級活塞依次伸出可獲得很長的行程當(dāng)依，次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。參數(shù)計(jì)算當(dāng)通入壓力油時(shí)，活塞由大到小依次伸出；縮回時(shí)，活塞則由小到大依次收回。應(yīng)用特別適用于工程機(jī)械及自動線步進(jìn)式輸送裝置。齒輪齒條缸活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成的復(fù)合式缸。它將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，

應(yīng)用于機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位、液壓機(jī)械手等。5-2液壓缸的典型結(jié)構(gòu)一、組成缸體組件包括缸筒、缸蓋、缸底等零件?；钊M件包括活塞與活塞桿等零件。密封裝置活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。緩沖裝置排氣裝置活塞與活塞桿連接二、液壓缸共性結(jié)構(gòu)缸筒與缸蓋連接常見連接方式有法蘭連接式、半環(huán)連接式、螺紋連接式、拉桿連接式、焊接式連接等常見的有一體式、錐銷式連接外、還有螺紋式連接和半環(huán)式連接等多種型式液壓缸緩沖可變節(jié)流緩沖間隙緩沖可調(diào)節(jié)流緩沖活塞組件的密封活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏，良好的密封是液壓缸傳遞動力、正常動作的保證，根據(jù)兩個(gè)需要密封的耦合面間有無相對運(yùn)動，可把密封分為動密封和靜密封兩大類。設(shè)計(jì)或選用密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、拆裝方便。常見的密封方法有以下幾種。間隙密封間隙密封是依靠相對運(yùn)動零件配合面間的微小間隙來防止泄漏，由環(huán)形縫隙軸向流動理論可知，泄漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的辦法來減小泄漏。一般間隙為0.01～0.05mm，這就要求配合面有很高的加工精度。在活塞的外圓表面一般開幾道寬0.3~0.5mm、深0.5~lmm、間距2~5mm的環(huán)形溝槽，稱平衡槽，其作用如下:間隙密封(a)使活塞具有自位性能，由于活塞的幾何形狀和同軸度誤差，工作壓力油在密封間隙中的不對稱分布將形成一個(gè)徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，將使摩擦力增大，開平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，使活塞能夠自動對中，減小了摩擦力；(b)由于同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對中減少了油液的泄漏量，提高了密封性能；間隙密封(c)自潤滑作用，油液儲存在平衡槽內(nèi)，使活塞能自動潤滑。間隙密封的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單、摩擦力小、耐用，但對零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄漏。只適用于低壓、小直徑的快速液壓缸。

密封圈密封密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種密封，密封圈有O形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨酯等。

①O形密封圈

O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和速度較低的滑動密封，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便，價(jià)格便宜，可在-40～120°C的溫度范圍內(nèi)工作。

O形圈密封的原理如圖所示，O形圈裝入密封槽后，其截面受到壓縮后變形。普通型

②V形密封圈V形圈的截面為V形，如圖所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長，主要用于活塞桿的往復(fù)運(yùn)動密封，它適宜在工作壓力p>50MPa、溫度-40~80℃的條件下工作。壓環(huán)V型圈擋圈型

③Y形密封圈Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長的密封圈，故應(yīng)用很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動的密封，根據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式；寬斷面Y形圈一般適用于工作壓力p<20MPa。窄斷面Y形圈一般適用于工作壓力p<32MPa。寬斷面Y形密封圈。Y形圈安裝時(shí)，唇口端面應(yīng)對著壓力高的一側(cè).Y型圈帶支撐的Y型圈5.排氣裝置

液壓缸在安裝過程中或長時(shí)間停放后，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行，噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象，液壓缸結(jié)構(gòu)應(yīng)保證能及時(shí)排除積留在液壓缸內(nèi)的氣體。一般可在液壓缸內(nèi)腔的最高處設(shè)置專門的排氣裝置，如排氣螺釘、排氣閥等。 圖4-16放氣裝置5-3液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算一、液壓缸主要尺寸確定主要尺寸：缸口徑D、活塞桿直徑d、缸長度L1.根據(jù)F及設(shè)備類型選定p2.計(jì)算缸直徑D

無桿腔工作時(shí)：有桿腔工作時(shí)：3.桿徑d有速比λ要求時(shí)—按λ和D確定無速比λ

要求時(shí)—由表5-2選取，但λ

≤1.61圓整4.油缸長度L：由最大工作行程決定

1.缸筒壁厚校核二、液壓缸強(qiáng)度校核厚壁缸薄壁缸2.活塞桿直徑d3.固定螺栓直徑d穩(wěn)定性驗(yàn)算當(dāng)活塞桿的細(xì)長比當(dāng)活塞桿的細(xì)長比緩沖計(jì)算拉桿計(jì)算當(dāng)液壓缸在壓力p下工作時(shí)這時(shí)拉桿的變形