第3章

液壓缸河南機(jī)電職業(yè)學(xué)院劉建明2023/1/17教學(xué)目的掌握：1.液壓缸的主要類型及結(jié)構(gòu)。2.活塞缸的工作特點(diǎn)、速度與推力的計(jì)算。理解：1.差動(dòng)缸的特點(diǎn)。

2.活塞式、柱塞式、擺動(dòng)式液壓缸的特點(diǎn)與應(yīng)用。了解：增壓缸和伸縮缸的工作特點(diǎn)。技能要求掌握：缸體與缸筒的連接、活塞與活塞桿的連接。了解：液壓缸的緩沖與排氣。2023/1/17

重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：1.活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)。2.活塞液壓缸的速度與推力的計(jì)算。難點(diǎn)：1.活塞液壓缸的速度與推力的計(jì)算。2.差動(dòng)缸、密封、緩沖、排氣。2023/1/17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)。2023/1/173.1液壓缸的類型及特點(diǎn)

按結(jié)構(gòu)不同可為三類:1.活塞式液壓缸2.柱塞式液壓缸3.擺動(dòng)液壓缸〔擺動(dòng)液壓馬達(dá)〕

2023/1/17

液壓缸的類型按運(yùn)動(dòng)形式不同:1.直線運(yùn)動(dòng)活塞缸、柱塞缸2.擺動(dòng)擺動(dòng)缸按作用方式：

1.單作用液壓力只能使液壓缸單向運(yùn)動(dòng)，反向依靠外力。

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

2023/1/17活塞缸

活塞缸的分類:

按伸出活塞桿不同可分為：雙桿、單桿、無桿。

按固定方式不同可分：為缸體固定、活塞桿固定

演示動(dòng)畫

動(dòng)畫演示2023/1/171.雙活塞桿缸〔1〕工作原理2023/1/17推力、速度計(jì)算

F=pA

F

=

2023/1/17〔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)載相同的場合，如磨床。2023/1/17工作過程

實(shí)心雙桿活塞式液壓缸—

缸體固定式

空心雙桿活塞式液壓缸—

桿固定式2023/1/17

實(shí)心雙桿活塞式液壓缸—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)范圍等于3倍有效行程，適用于小型液壓設(shè)備。油腔位置與活塞運(yùn)動(dòng)方向相反。2023/1/17空心雙桿活塞式液壓缸——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)范圍等于2倍有效行程，適用于行程長的大、中型液壓設(shè)備，

進(jìn)油腔位置與活塞運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/1/172.單活塞桿缸〔1〕工作原理2023/1/17〔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。

2023/1/17速度、推力計(jì)算

無桿腔進(jìn)油時(shí)

有桿腔進(jìn)油時(shí)

差動(dòng)連接

2023/1/17無桿腔進(jìn)油時(shí)

F1=A1p

2023/1/17有桿腔進(jìn)油時(shí)

2023/1/17〔3〕差動(dòng)連接式液壓缸差動(dòng)連接速度、推力計(jì)算特點(diǎn)

應(yīng)用2023/1/17差動(dòng)連接

單桿活塞液壓缸兩腔同時(shí)通入流體時(shí)，兩端面積差進(jìn)行工作的連接形式。2023/1/17差動(dòng)連接速度、推力計(jì)算

2023/1/17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。2023/1/17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〕〔無桿腔進(jìn)油〕〔有桿腔進(jìn)油〕

快進(jìn)→工進(jìn)→快退v3、F3v1、F1v2、F2動(dòng)畫演示2023/1/17單活塞桿液壓缸簡單連接比較∵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)，適用于輕載快速假設(shè)即快進(jìn)與快退運(yùn)動(dòng)速度相等2023/1/17單活塞桿液壓缸簡單連接結(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。2023/1/172023/1/17例3-1有一雙作用單桿活塞液壓缸，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。解：〔1〕無桿腔進(jìn)油

運(yùn)動(dòng)方向由無桿腔向有桿腔運(yùn)動(dòng)，推力方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/1/172023/1/17〔2〕有桿腔進(jìn)油運(yùn)動(dòng)方向由有桿腔向無桿腔運(yùn)動(dòng)，推力方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。2023/1/17〔3〕差動(dòng)連接運(yùn)動(dòng)方向由無桿腔向有桿腔運(yùn)動(dòng)，推力方向和運(yùn)動(dòng)方向相同。3.1.2柱塞式液壓缸定義結(jié)構(gòu)工作原理速度、推力計(jì)算特點(diǎn)2023/1/17定義在缸體內(nèi)做相對往復(fù)運(yùn)動(dòng)的組件是柱塞的液壓缸。

2023/1/17柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)2023/1/17柱塞式液壓缸工作原理

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)，常成對使用。

動(dòng)畫演示2023/1/17柱塞式液壓缸速度、推力計(jì)算

v=q/A=4q/πd2

F=pA=πd2p/42023/1/17柱塞缸的特點(diǎn)

柱塞缸的特點(diǎn)是柱塞與缸筒無配合要求，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)向套來導(dǎo)向，它特別適用于行程較長的場合。

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。2023/1/17擺動(dòng)液壓缸〔擺動(dòng)液壓馬達(dá)〕分類組成雙葉片擺動(dòng)式液壓馬達(dá)特點(diǎn)2023/1/17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

。2023/1/17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°。2023/1/17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)。2023/1/17雙葉片擺動(dòng)式液壓缸

T雙=2T單

ω雙=1/2·ω單

2023/1/17

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)，同時(shí)將往復(fù)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。2023/1/17齒輪齒條式擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)2023/1/172023/1/17

2.齒輪齒條式擺動(dòng)缸

雙齒條式單齒條式擺動(dòng)液壓缸特點(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。2023/1/17其它形式的常用缸

增壓缸〔增壓器〕伸縮缸〔多級缸〕

2023/1/171.增壓缸〔增壓器〕作用

結(jié)構(gòu)

增壓原理2023/1/17增壓缸作用

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。2023/1/17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。2023/1/17增壓缸增壓原理

A1p1=A2p2

p1πD2/4=p2πd2/4

p2=A1/A2p1

=D2/d2p1D2/d2—增壓比

2023/1/17增壓缸特點(diǎn)

在不增大pp的前提下，來增大輸出壓力，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。2023/1/172.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。

2023/1/17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。活塞或柱塞縮回時(shí)，從小到大。

動(dòng)畫演示2023/1/17伸縮缸特點(diǎn)應(yīng)用工作時(shí)可伸很長，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。2023/1/173.2液壓缸的結(jié)構(gòu)缸體組件活塞組件液壓缸的緩沖液壓缸的排氣2023/1/17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2023/1/17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以下幾種:a.整體式b.焊接式c.錐銷式d.螺紋式e.卡環(huán)式2023/1/17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?！?〕環(huán)狀間隙