液壓與氣壓傳動 課件 4.2 液壓缸

第4章

液壓馬達與液壓缸液壓與氣壓傳動4.2液壓缸本節(jié)重點內(nèi)容1.液壓缸的作用2.液壓缸的基本組成3.液壓缸的推力及速度計算4.液壓缸的特點和應(yīng)用

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的執(zhí)行裝置，將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能。液壓缸輸入為壓力和流量，輸出為力和速度按結(jié)構(gòu)形式分為活塞式柱塞式回轉(zhuǎn)式雙作用式按作用方式分單作用式

4.2.1常用液壓缸的類型和速度推力特性（1）雙桿活塞液壓缸基本組成：兩側(cè)都有活塞桿伸出缸筒固定活塞桿固定1.活塞缸

分為雙桿活塞液壓缸和單桿活塞液壓缸兩種工作原理運動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍運動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍缸筒固定活塞桿固定雙活塞桿液壓缸的速度、推力特性推力特性速度特性適用于要求往復(fù)運動速度和輸出力相同的工況。應(yīng)用

當兩活塞桿直徑相同、缸兩腔的供油壓力和流量都相等時，活塞(或缸體)兩個方向的推力和運動速度也都相等。特點缸筒固定：活塞桿帶動工作臺移動活塞桿固定：缸筒與工作臺相連（2）單桿活塞液壓缸缸筒固定活塞桿固定活塞桿固定工作原理

缸筒固定：左腔連續(xù)輸入壓力油時，當油的壓力足以克服活塞桿上的所有負載時，活塞桿以一定速度向右伸出，活塞桿對外界做功。反之亦然?；钊麠U固定：左腔連續(xù)輸入壓力油時，則缸筒向左方向運動。反之亦然。缸筒固定活塞桿固定工作臺移動范圍是活塞有效行程的兩倍。單桿活塞缸的三種工作形式無桿腔進油有桿腔進油

差動連接單活塞桿液壓缸的速度、推力特性1）無桿腔進油速度推力

2）有桿腔進油速度推力由上式知：由于A1>A2，故F1>F2，V1<V2，即：活塞桿伸出時，推力較大，速度較??；

活塞桿縮回時，推力較小，速度較大。兩種工作方式比較速度推力特點和應(yīng)用

供油壓力和流量不變時，活塞在兩個方向的運動速度和輸出推力皆不相等。適用于伸出時承受工作載荷，縮回時為空載或輕載的場合。（3）差動連接

單活塞桿缸兩腔同時通壓力油差動連接的缸能雙向運動？圖示運動方向？向右運動差動連接時實際起有效作用的面積是活塞桿的橫截面積?；钊屏\動速度由此可知，差動連接時的推力F3

比非差動連接時的推力F1

要小。前進（伸出）差動前進（伸出）后退（縮回）三種工作方式推力分析（不考慮損失）可見，差動連接時的速度v3

比非差動連接時的速度v1

要快。三種工作方式速度分析（不考慮損失）要使活塞往返運動速度相等，即V2=V3，則A1=2A2前進（伸出）后退（縮回）差動前進（伸出）差動缸差動連接特點在不增加油源流量的情況下，可以提高運行速度差動連接時，只能單方向運動退回時，必須解除差動連接2.柱塞缸柱塞缸的工作原理與特點圖形符號向右運動雙向運動1）是一種單作用式液壓缸，柱塞回程靠其它外力或柱塞的自重；柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運動時，需成對使用；2）柱塞只靠缸套支承而不與缸筒接觸，這樣缸筒內(nèi)孔不需精加工，故適于做長行程液壓缸；3）工作時柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；4）為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。

柱塞缸的推力和速度計算（不考慮效率）推力速度1.增壓液壓缸

增壓缸=活塞缸+柱塞缸增壓缸不是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，而是液壓能的傳遞，使之增壓，是一個增壓器件，不是執(zhí)行元件。4.2.2其他形式液壓缸K：增壓比K＝D2/d2增壓原理增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。輸出壓力輸出流量局部區(qū)域獲得高壓特點增壓缸作為油路中間環(huán)節(jié)，用在低壓系統(tǒng)能滿足有局部高壓油路的場合。如粉末冶金行業(yè)，壓力機，金剛石壓機等。

應(yīng)用由兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒。分類：雙作用伸縮缸:回程靠液壓作用力單作用伸縮缸:回程靠外力2.伸縮液壓缸圖形符號單作用伸縮液壓缸雙作用伸縮液壓缸特點1）伸縮缸中各級活塞依次伸出可獲得很長的行程，當依次縮回時缸的軸向尺寸很小。2）當輸入流量相同時，外伸速度逐次增大；3）當負載恒定時，液壓缸的工作壓力逐次增高。

應(yīng)用常用于安裝空間小而行程要求很長的場合，特別適用于工程機械及自動線步進式輸送裝置。3.齒條活塞液壓缸活塞缸與齒輪齒條機構(gòu)組成的復(fù)合式缸。它將活塞的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運動，用在機床的進刀機構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位、液壓機械手等。圖形符號4.擺動液壓缸

工作原理圖形符號

（a）單葉片式(b)雙葉片式擺動液壓缸的特點

當通入液壓油，它的主軸能輸出小于360°的擺動運動的缸。常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機械手及間歇進給機構(gòu)。單葉片式擺動角度較大，可達300°雙葉片式擺動角度一般小于150°。在相同條件下，雙葉片式的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動缸的兩倍，輸出角速度是單葉片缸的一半。4.2.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)活塞桿活塞缸體油口油口密封密封端蓋雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)缸筒2.液壓缸的組成(1)缸筒和缸蓋(a)法蘭連接式(b)半環(huán)連接式(c)螺紋連接式

(d)拉桿連接式(e)焊接連接式1-缸蓋；2-缸筒；3-壓板；4-半環(huán)；5-防松螺帽；6-拉桿缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)2.液壓缸的組成(2)活塞與活塞桿可以把短行程的液壓缸的活塞桿與活塞做成一體，這是最簡單的形式。但當行程較長時，這種整體式活塞組件的加工較費事，所以常把活塞與活塞桿分開制造，然后再連接成一體。2.液壓缸的組成(3)密封裝置液壓缸中需要密封的部位有活塞、活塞桿和端蓋等處。(a)間隙密封(b)橡膠組合密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封

普通型防塵圈1-內(nèi)唇2-防塵唇3-防塵圈4-軸（活塞桿）1-格萊圈2-O型圈

3-斯特圈2.液壓缸的組成(4)緩沖裝置液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點時和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，則必須設(shè)置緩沖裝置。2.液壓缸的組成(5)排氣裝置液壓缸在安裝過程中或長時間停放重新工作時，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，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。1-缸蓋；2-放氣小孔；3-缸體；4-活塞桿4.2.4液壓缸的應(yīng)用實例1.液壓龍門吊液壓系統(tǒng)：液壓龍門吊，又名液壓頂升門式起重機，是由液壓頂升裝置（支腿）、軌道、橫梁、吊鉤、高壓油管、液壓控制站等組成的，能實現(xiàn)帶載同步伸縮、負載穩(wěn)定平移等功能的液壓龍門式起重機。它具有移動方便、性能安全、組裝、拆卸快速等特點，特別適合在較矮的廠房和吊裝空間比較小的場所施工，用于大型盾構(gòu)的拆裝、汽車廠大型沖壓生產(chǎn)線安裝（壓力機、沖床）、鋼鐵廠粗軋主電機安裝、鋼鐵廠軋板安裝等各類大型機械設(shè)備的吊裝，最大起重1000噸。液壓頂升裝置（支腿）采用多級液壓缸，頂升高度可達12m，是典型的長大多級缸應(yīng)用案例。2.盾構(gòu)推進液壓系統(tǒng)如圖4-33所示，推進系統(tǒng)負責(zé)盾構(gòu)