液壓缸的分類和特點(diǎn)課件

第三章

液壓缸2023/8/20第三章液壓缸2023/8/51液壓缸的功用

將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)負(fù)載作功，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。2023/8/20液壓缸的功用將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而22023/8/20

按結(jié)構(gòu)不同可為三類:1.活塞缸

2.柱塞缸3.擺動(dòng)缸（擺動(dòng)液壓馬達(dá)）按運(yùn)動(dòng)形式不同:1.直線運(yùn)動(dòng)活塞缸、柱塞缸（推力和速度）2.擺動(dòng)擺動(dòng)缸（轉(zhuǎn)矩和角速度）按作用方式：

1.單作用式液壓力只能使液壓缸單向運(yùn)動(dòng)，反向依靠外力。

2.雙作用式液壓力可使液壓缸實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。第一節(jié)

液壓缸的分類和特點(diǎn)2023/8/5按結(jié)構(gòu)不同可為三類:第一3一、活塞缸

活塞缸的分類:

按結(jié)構(gòu)不同可分為：雙活塞桿、單活塞桿。

按固定方式不同可分：缸體固定、活塞桿固定。2023/8/20一、活塞缸活塞缸的分類:41.雙活塞桿缸（1）工作原理2023/8/20缸體固定式活塞桿固定式1.雙活塞桿缸（1）工作原理2023/8/5缸體固定式5雙活塞缸推力和速度計(jì)算

F=pA

F

=

2023/8/20雙活塞缸推力和速度計(jì)算F=pA2023/8/6（2）特點(diǎn)和應(yīng)用

1）特點(diǎn)：因兩腔面積相等，壓力相同時(shí)，推力相等，流量相同時(shí)，速度相等。即具有等推力等速度特性。2）應(yīng)用：常用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度和負(fù)載相同的場(chǎng)合，如磨床。2023/8/20（2）特點(diǎn)和應(yīng)用1）特點(diǎn)：因兩腔面積相等，壓力相同時(shí)，7缸體固定式進(jìn)油腔回油腔運(yùn)動(dòng)方向左右活塞右移右左活塞左移

運(yùn)動(dòng)范圍大于3倍有效行程，適用于小型液壓設(shè)備。進(jìn)油腔位置與活塞運(yùn)動(dòng)方向相反。2023/8/20缸體固定式進(jìn)油腔回油腔8活塞桿固定式

進(jìn)油腔回油腔運(yùn)動(dòng)方向左右缸體左移

右左缸體右移

運(yùn)動(dòng)范圍大于2倍有效行程，適用于行程長(zhǎng)的大、中型液壓設(shè)備，

進(jìn)油腔位置與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/8/20活塞桿固定式進(jìn)油腔回油腔92.單活塞桿缸（1）工作原理2023/8/202.單活塞桿缸2023/8/510（2）單桿活塞缸的特點(diǎn)

兩腔面積不等，A1>A2壓力相同時(shí)，推力不等。流量相同時(shí)，速度不等。即不具有等推力等速度特性。

常把無(wú)桿腔進(jìn)油作為工作行程，

把有桿腔進(jìn)油作為空載退回行程。2023/8/20（2）單桿活塞缸的特點(diǎn)兩腔面積不等，A1>A111、無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)

F1=A1p

2023/8/20速度和推力計(jì)算1、無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)2023/8/5速度和推力計(jì)算122、有桿腔進(jìn)油時(shí)

2023/8/20速度和推力計(jì)算2、有桿腔進(jìn)油時(shí)2023/8/5速度和推力計(jì)算13差動(dòng)連接

單桿活塞液壓缸兩腔同時(shí)通入油液時(shí)，兩端面積差進(jìn)行工作的連接形式。2023/8/20差動(dòng)連接單桿活塞液壓缸兩腔同時(shí)通入油液時(shí)，兩端143、差動(dòng)連接

2023/8/20速度和推力計(jì)算3、差動(dòng)連接2023/8/5速度和推力計(jì)算15差動(dòng)連接特點(diǎn)在不增加流量的前提下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)，推力減小。

差動(dòng)缸在組合機(jī)床上采用較多。2023/8/20差動(dòng)連接特點(diǎn)在不增加流量的前提下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)16單桿活塞液壓缸應(yīng)用單桿活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)：

（差動(dòng)連接）（無(wú)桿腔進(jìn)油）（有桿腔進(jìn)油）

快進(jìn)

→

工進(jìn)→

快退

v3、F3

v1、F1

v2、F22023/8/20單桿活塞液壓缸應(yīng)用單桿活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循17單活塞桿液壓缸簡(jiǎn)單連接比較∵A1>A2

∴v1

<v2F1>F2

故活塞桿伸出時(shí)，推力較大，速度較小活塞桿縮回時(shí)，推力較小，速度較大因而：活塞桿伸出時(shí)，適用于重載慢速

活塞桿縮回時(shí)，適用于輕載快速若即

快進(jìn)與快退運(yùn)動(dòng)速度相等2023/8/20單活塞桿液壓缸簡(jiǎn)單連接比較∵A1>A2∴18單活塞桿液壓缸簡(jiǎn)單連接結(jié)論活塞桿直徑越小，兩個(gè)方向速度差值越小。固定方式和工作過程皆與雙桿活塞液壓缸相同。運(yùn)動(dòng)行程皆為兩倍的活塞或缸體的有效行程。2023/8/20單活塞桿液壓缸簡(jiǎn)單連接結(jié)論活塞桿直徑越小，兩個(gè)方向192023/8/20例3-1

有一雙作用單桿活塞液壓缸，已知缸內(nèi)徑D=100mm，活塞桿直徑d=70mm，進(jìn)入液壓缸的流量q=40L/min，進(jìn)油壓力p1=5MPa，回油壓力p2=0，計(jì)算在無(wú)桿腔進(jìn)油、有桿腔進(jìn)油、差動(dòng)連接三種情況下，液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度大小和方向，推力的大小和方向。2023/8/5例3-1有一雙作用單桿活塞液壓缸，已知20解：（1）無(wú)桿腔進(jìn)油

運(yùn)動(dòng)方向由無(wú)桿腔向有桿腔運(yùn)動(dòng)，推力方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/8/20解：（1）無(wú)桿腔進(jìn)油

2023/8/5212023/8/20（2）有桿腔進(jìn)油運(yùn)動(dòng)方向由有桿腔向無(wú)桿腔運(yùn)動(dòng)，推力方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/8/5（2）有桿腔進(jìn)油222023/8/20（3）差動(dòng)連接運(yùn)動(dòng)方向由無(wú)桿腔向有桿腔運(yùn)動(dòng)，推力方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/8/5（3）差動(dòng)連接運(yùn)動(dòng)方向由無(wú)桿腔向有桿腔運(yùn)23

在缸體內(nèi)做相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的組件是柱塞的液壓缸。

2023/8/20二、柱塞缸在缸體內(nèi)做相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的組件是柱塞的液壓缸。2024柱塞缸結(jié)構(gòu)2023/8/20柱塞缸結(jié)構(gòu)2023/8/525柱塞缸工作原理

自重只能單向運(yùn)動(dòng)，回程需靠外力

彈簧力需雙向運(yùn)動(dòng)時(shí)，常成對(duì)使用。

2023/8/20柱塞缸工作原理26柱塞缸的特點(diǎn)

柱塞缸的特點(diǎn)是柱塞與缸筒無(wú)配合要求，缸筒內(nèi)孔不需精加工，甚至可不加工。運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，它特別適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。

主要用在龍門刨床、導(dǎo)軌磨床、大型拉床等大行程設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。2023/8/20柱塞缸的特點(diǎn)柱塞缸的特點(diǎn)是柱塞與缸筒無(wú)配合要求27擺動(dòng)液壓缸分類

1.葉片式擺動(dòng)缸

葉片式又分單葉片式、雙葉片

。2023/8/20擺動(dòng)液壓缸分類2023/8/528葉片式擺動(dòng)液壓缸組成缸體、定子塊、葉片、擺動(dòng)軸等

單葉片缸的擺動(dòng)角不超過280°，雙葉片缸的擺動(dòng)角不超過150°。2023/8/20葉片式擺動(dòng)液壓缸組成缸體、定子塊、葉片、擺動(dòng)軸等2023/829葉片式擺動(dòng)液壓缸工作原理當(dāng)缸的一個(gè)油口進(jìn)壓力油，另一油口回油時(shí)，葉片在壓力油作用下往一個(gè)方向擺動(dòng)，帶動(dòng)軸偏轉(zhuǎn)一定角度（小于3600），當(dāng)進(jìn)回油口互換時(shí)，擺動(dòng)缸反轉(zhuǎn)。2023/8/20葉片式擺動(dòng)液壓缸工作原理當(dāng)缸的一個(gè)油口進(jìn)壓力30雙葉片擺動(dòng)式液壓缸

T雙=2T單

ω雙=1/2·ω單

2023/8/20雙葉片擺動(dòng)式液壓缸T雙=2T單2023/8/31

2．齒輪齒條式擺動(dòng)缸

齒輪齒條式擺動(dòng)缸的原理是將液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)通過齒條帶動(dòng)齒輪，轉(zhuǎn)化成齒輪軸的正反向擺動(dòng)旋轉(zhuǎn)，將缸的推力轉(zhuǎn)化成齒輪軸的輸出扭矩。齒輪齒條式擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)有單齒條和雙齒條兩種。2023/8/20

2．齒輪齒條式擺動(dòng)缸

齒輪齒條式擺動(dòng)缸的原32齒輪齒條式擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)2023/8/20齒輪齒條式擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)2023/8/5332023/8/20

2.齒輪齒條式擺動(dòng)缸

雙齒條式單齒條式2023/8/5

2.齒輪齒條式擺動(dòng)缸

雙齒條式單齒條式34擺動(dòng)缸特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中低壓系統(tǒng)。常用于機(jī)床送料裝置、回轉(zhuǎn)夾具、機(jī)器人手臂等液壓系統(tǒng)中。2023/8/20擺動(dòng)缸特點(diǎn)結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，35四、其它形式的常用缸

增壓缸（增壓器）

伸縮缸（多級(jí)缸）

2023/8/20四、其它形式的常用缸增壓缸（增壓器）2023/8/536增壓缸的作用

增壓缸能將輸入的低壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河?，向液壓系統(tǒng)中的某一支路供油。2023/8/20增壓缸的作用增壓缸能將輸入的低壓轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河停?7增壓缸結(jié)構(gòu)

由大、小直徑分別為為D和d的復(fù)合缸筒和復(fù)合活塞組成。2023/8/20增壓缸結(jié)構(gòu)由大、小直徑分別為為D和d的復(fù)合缸筒38增壓缸增壓原理

A1p1=A2p2

p1πD2/4=p2πd2/4

p2=D2/d2p1D2/d2—增壓比

2023/8/20增壓缸增壓原理A1p1=A2p239增壓缸特點(diǎn)

在不增大pp的前提下，來(lái)增大輸出壓力，有單作用斷續(xù)增壓、雙作用連續(xù)增壓兩種方式。增壓缸不能直接作為執(zhí)行元件。2023/8/20增壓缸特點(diǎn)在不增大pp的前提下，來(lái)增大輸出壓402.伸縮缸結(jié)構(gòu)

由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸或柱塞缸套裝而成，有單作用和雙作用之分。

2023/8/202.伸縮缸結(jié)構(gòu)由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸或柱塞缸套裝而成，有單作41伸縮缸工作原理活塞或柱塞伸出時(shí)，從大到小，速度逐漸增大，推力逐漸減小?；钊蛑s回時(shí)，從小到大。2023/8/20伸縮缸工作原理活塞或柱塞伸出時(shí)，從大到小，2023/8/542伸縮缸特點(diǎn)應(yīng)用工作時(shí)可伸很長(zhǎng)，不工作時(shí)縮短，占地面積小，且推力隨行程增加而減小，起重機(jī)伸縮臂、自動(dòng)傾卸卡車、火箭發(fā)射臺(tái)等皆用。2023/8/20伸縮缸特點(diǎn)應(yīng)用工作時(shí)可伸很長(zhǎng)，不工作時(shí)縮短，占43第二節(jié)液壓缸的結(jié)構(gòu)一、缸體組件二、活塞組件三、液壓缸的緩沖四、液壓缸的排氣2023/8/20第二節(jié)液壓缸的結(jié)構(gòu)一、缸體組件2023/8/544一、缸體組件缸件組件包括缸筒、前后缸蓋和導(dǎo)向套。a.法蘭式b.半環(huán)式c.拉桿式d.螺紋式2023/8/20一、缸體組件缸件組件包括缸筒、前后缸蓋和導(dǎo)向套。2023/845二、活塞組件活塞組件包括活塞和活塞桿活塞和活塞桿的連接形式有下列幾種:a.整體式b.焊接式c.錐銷式d.螺紋式e.卡環(huán)式2023/8/20二、活塞組件活塞組件包括活塞和活塞桿2023/8/546三、液壓缸的緩沖

液壓缸的緩沖裝置是為了防止活塞在行程終了時(shí)和缸蓋發(fā)生撞擊。常見的緩沖裝置有以下三種。（1）環(huán)狀間隙式緩沖裝置：圖a為圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置、圖b為圓錐形環(huán)隙式。（2）可變節(jié)流式緩沖裝置：圖c為可變節(jié)流式緩沖裝置。（3）可調(diào)節(jié)流式緩沖裝置：圖d為可調(diào)節(jié)緩沖裝置。2023/8/20三、液壓缸的緩沖液壓缸的緩沖裝置是為了47

a.圓柱形環(huán)隙式b.圓錐形環(huán)隙式c.可變節(jié)流式d.可調(diào)節(jié)流式

2023/8/20

a.圓柱形環(huán)隙式b.圓錐形環(huán)隙式c.可變節(jié)流式48四、液壓缸排氣

液壓系統(tǒng)中混入空氣后會(huì)使其工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、噪聲、低速爬行及啟動(dòng)時(shí)突然前沖現(xiàn)象。要保證液壓缸的正常工作，需排除積留在液壓缸內(nèi)的空氣。圖示為排氣塞結(jié)構(gòu)。2023/8/20四、液壓缸排氣液壓系統(tǒng)中混入空氣后會(huì)使其49第三節(jié)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算

液壓缸的設(shè)計(jì)是在對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析、負(fù)載計(jì)算和確定系統(tǒng)的工作壓力。然后根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型，再按負(fù)載、運(yùn)動(dòng)要求和最大行程等確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，。

液壓缸的主要尺寸包括缸體的內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和液壓缸的長(zhǎng)度L等。2023/8/20第三節(jié)液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)是在對(duì)所50

一、液壓缸工作壓力的確定

液壓缸的工作壓力按負(fù)載確定，對(duì)于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。設(shè)計(jì)時(shí)，液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小或根據(jù)液壓設(shè)備的類型采用類比法選取。具體可參見表3-1和表3-2。2023/8/20

一、液壓缸工作壓力的確定

液壓缸的工作壓力51二、缸筒內(nèi)徑D和活塞桿直徑d的確定

缸筒內(nèi)徑D是根據(jù)液壓缸負(fù)載和選定的工作壓力來(lái)確定。無(wú)桿腔有桿腔2023/8/20二、缸筒內(nèi)徑D和活塞桿直