差动液压缸.PPT

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1、123456按结构分类：按结构分类：活塞式（单杆、双杆、无杆）活塞式（单杆、双杆、无杆）柱塞式柱塞式伸缩式伸缩式按作用方式分类按作用方式分类：单作用、双作用、组合式单作用、双作用、组合式 789类型：类型：单杆式、双杆式、无杆式单杆式、双杆式、无杆式 （一）单杆活塞缸（一）单杆活塞缸 类型：类型：双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸 1 1、双作用单杆活塞缸、双作用单杆活塞缸 1011工作特点：工作特点：（1 1）双向进油，故称双作用式；）双向进油，故称双作用式；（2 2）由于液压缸两腔承压面积不等，当）由于液压缸两腔承压面积不等，当p p一定时，往返运动的出力

2、不等：一定时，往返运动的出力不等：222111221211()44Fp Ap ApDpDd222212211211()44Fp Ap ApDdpD12（3 3）由于液压缸两腔承压面积不等，当）由于液压缸两腔承压面积不等，当q q一定时，往返运动的速度不等：一定时，往返运动的速度不等：1214qqvAD22224()qqvADd（4 4）工作台运动范围约等于活塞行程的）工作台运动范围约等于活塞行程的2 2倍。倍。职能符号职能符号：132 2、单作用单杆活塞缸、单作用单杆活塞缸 p,qF,v工作特点：工作特点：（1 1）单向进油，故称单作用式；）单向进油，故称单作用式；（2 2）液压缸的返回依靠重

3、力或弹簧力）液压缸的返回依靠重力或弹簧力 应用：夹紧系统、举升机构应用：夹紧系统、举升机构3 3、差动液压缸、差动液压缸 差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入压力油，由于两腔的承压面积不同，迫压力油，由于两腔的承压面积不同，迫使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔，使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔，这种连接称为差动连接。这种连接称为差动连接。差动液压缸：采用差动连接的单杆活塞缸。差动液压缸：采用差动连接的单杆活塞缸。14差动缸回程时连接差动缸回程时连接p,qF,v15工作特点：工作特点：（1 1）是双作用单杆活塞缸；）是双作用单杆活塞缸；（2 2）利用两腔的有效作

4、用面积差进行工作）利用两腔的有效作用面积差进行工作；（3 3）差动连接时的速度）差动连接时的速度v v3 3和推力和推力F F3 3：2314qqvD2231()4qvDd324qvd产生的推力产生的推力F F3 3：2222312111()()444Fp AApDpDdpd（4 4）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快退速度，须满足：）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快退速度，须满足：22211()44qqDdd2Dd16（二）双杆活塞缸（二）双杆活塞缸双杆式活塞缸：双杆式活塞缸：活塞两端都活塞两端都有一根直径相等的活塞杆的有一根直径相等的活塞杆的液压缸。液压缸。根据安装方式：

5、根据安装方式：缸筒固定式缸筒固定式（实心双出杆）、活塞杆固（实心双出杆）、活塞杆固定式（空心双出杆）两种。定式（空心双出杆）两种。17工作特点：工作特点：（1 1）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。两个方向的推力和速度相等。221212121()()()4FFppAppDd12224()qqvvADd（2 2）不能实现差动连接。）不能实现差动连接。（3 3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的3 3倍；倍；活塞杆

6、固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的2 2倍。倍。18（三）无杆活塞缸（三）无杆活塞缸 二、柱塞式液压缸（二、柱塞式液压缸（柱塞缸柱塞缸）压力能压力能往复运动机械能往复运动机械能回转运动机械能回转运动机械能1920柱塞式液压缸特点：柱塞式液压缸特点：（1 1）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用；时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用；（2 2

7、）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工即（3 3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使用较为有利。使用较为有利。通常用于长行程机床，如：龙门刨床、导轨磨床、大型拉床。通常用于长行程机床，如：龙门刨床、导轨磨床、大型拉床。2122伸缩缸又称多级缸，其特点是伸出行程长，缩回尺寸小。伸缩缸又称多级缸，其特点是伸出

8、行程长，缩回尺寸小。23结构特点：结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于起重运输车辆上。起重运输车辆上。类型：类型：单作用式如图单作用式如图(a)(a)、双作用式如图、双作用式如图 (b)(b)，前者靠外力，前者靠外力回程，后者靠液压回程。回程，后者靠液压回程。工作特点：工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。伸缩缸

9、的外伸和缩回动作是逐级进行的。24 首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。力随之升高，工作速度变快。在输入压力和流量不变前提下，其值为：在输入压力和流量不变前提下，其值为：2114iiFpD24iiqvD式中式中:i i 指指 i i 级活塞缸。级活塞缸。在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，这种推力在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，这种推力

10、的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。25mAApp2112说明：说明：1.1.增压缸不是换能元件，输入、输出均为压力能；增压缸不是换能元件，输入、输出均为压力能；2.2.增压缸增压的同时使输出的流量减小，其总能量保持不变。增压缸增压的同时使输出的流量减小，其总能量保持不变。26增压液压缸：增压液压缸：使局部油路获使局部油路获得高压，起压力放大作用，得高压，起压力放大作用，它不是执行元件。故又称为它不是执行元件。故又称为增压器。增压器。类型：类型：单作用、双作用单作用、双作用P0PDd（1 1）单作用增压缸）单作用增压缸 27工作原理：当输入活塞缸的液

11、体压力为工作原理：当输入活塞缸的液体压力为p p1 1，活塞直径为，活塞直径为D D，柱塞直径为，柱塞直径为d d时，柱塞缸中时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：输出的液体压力为高压，其值为：222122111144DpDpdppKpd式中：式中：K=DK=D2 2/d/d2 2，称为增压比，它代表其增压程度。，称为增压比，它代表其增压程度。工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的获得高压，需工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的获得高压，需采用双作用增压缸采用双作用增压缸 。（2 2）双作用增压缸）双作用增压缸28 增速缸是由活塞缸和柱塞缸复合而成。增速缸能增

12、速缸是由活塞缸和柱塞缸复合而成。增速缸能在不增加泵的流量的前提下，提高运动部件的运动速在不增加泵的流量的前提下，提高运动部件的运动速度。利用增速缸可实现快进、工进和快退的工作循环。度。利用增速缸可实现快进、工进和快退的工作循环。29 如图所示，齿条活塞缸能将活塞的直线往复运如图所示，齿条活塞缸能将活塞的直线往复运动转换为齿轮的旋转运动。动转换为齿轮的旋转运动。30331一、液压缸的典型结构和组成一、液压缸的典型结构和组成1.1.液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例 1耳环 2螺母 3防尘圈 4.17弹簧挡圈 5套 6.15卡键7.14O形密封圈 8.12Y形密封圈 9缸盖兼导向套 10缸筒

13、11活塞 13耐磨环 16卡键帽 18活塞杆 19衬套 20缸底 321活塞杆 2堵头 3托架 4、17V形密封圈 5、14排气孔 6、19导向套7O形密封圈 8活塞 9、22锥销 10缸体 11、20压板 12、21钢丝环13、23纸垫 15活塞杆 16、25压盖 18、24缸盖 2.2.液压缸的组成液压缸的组成 缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。排气装置五个部分。33(1)(1)缸筒和缸盖缸筒和缸盖 工作压力工作压力p p10MPa10MPa时，使用铸铁；时，使用铸铁；10MPa 10MPa p p20MPa20M

14、Pa时，使用无缝钢管；时，使用无缝钢管；p p20MPa20MPa时，使用铸钢或锻钢。时，使用铸钢或锻钢。(a)(a)法兰连接式法兰连接式(b)(b)半环连接式半环连接式(c)(c)螺纹连接式螺纹连接式(d)(d)拉杆连接式拉杆连接式(e)(e)焊接连接式焊接连接式 34(2)(2)活塞与活塞杆活塞与活塞杆 35(3)(3)密封装置密封装置 36(4)(4)缓冲装置缓冲装置 缓冲目的：减小机械碰撞缓冲目的：减小机械碰撞 缓冲方法：缓冲方法：缸外缓冲回路上设置减速阀或制动阀缸外缓冲回路上设置减速阀或制动阀 缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲）缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲）利用活塞或缸筒

15、在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。缓冲装置的工作原理：缓冲装置的工作原理：37 固定节流缓冲固定节流缓冲 特点：特点：在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。可变节流缓冲可变节流缓冲 特点：特点：节流口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几乎保持不变。节流

16、口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几乎保持不变。38AjPHvSHPHvAjSH固定：固定：瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为0 0时，时，v v不为不为0 0，总存在机械碰撞。总存在机械碰撞。可变：可变：速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为0 0，可避免机，可避免机械碰撞。械碰撞。(5)(5)排气装置排气装置 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，会

17、渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。需把缸中和系统中的空气排出。3940 在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制负载图，选定系统的工作压力编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章详见第九章)，然后根据，然后根据使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。后再进行结构设计。液压缸的设计内容和步骤液压

18、缸的设计内容和步骤(1)(1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。选择液压缸的类型和各部分结构形式。(2)(2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。确定液压缸的工作参数和结构尺寸。(3)(3)结构强度、刚度的计算和校核。结构强度、刚度的计算和校核。(4)(4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。(5)(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。绘制装配图、零件图、编写设计说明书。411 1、工作压力的选取、工作压力的选取 根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作力。参考下表选取适当的工

19、作力。液压缸工作压力的确定负载 缸工作压力 P1(b a r）00.76070140100140140250180210250320一、液压缸主要尺寸的确定一、液压缸主要尺寸的确定422 2、活塞杆直径、活塞杆直径d d与缸筒内径与缸筒内径D D的计算的计算 受拉时：受拉时：d=(0.3-0.5)Dd=(0.3-0.5)D 受压时：受压时：d=(0.5-0.55)D(pd=(0.5-0.55)D(p1 15mpa)5mpa)d=(0.6-0.7)D (5mpa p d=(0.6-0.7)D (5mpa p1 17mpa)7mpa)7mpa)3 3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算、液压缸缸筒壁厚和外

20、径的计算 缸筒最薄处壁厚：缸筒最薄处壁厚：ppy yD/2()D/2()缸筒壁厚；缸筒壁厚；DD缸筒内径；缸筒内径；p py y缸筒度验压力，当额定压缸筒度验压力，当额定压P Pn n160 x10160 x105 5P Pa a时，时，Py=1.25Pn Py=1.25Pn；()()缸筒材料许用应力。缸筒材料许用应力。()=()=b b/n/n。435 5、液压缸缸筒长度的确定、液压缸缸筒长度的确定 缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长

21、度与活塞杆直径之比大于长度与活塞杆直径之比大于1515时，应按材料力学有关公式时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。对活塞进行压杆稳定性验算。4 4、活塞杆的计算、活塞杆的计算直径强度校核：直径强度校核：d4F/()d4F/()1/21/2dd活塞杆直径；活塞杆直径；FF液压缸的负载；液压缸的负载；()()活塞杆材活塞杆材料许用应力，料许用应力，()=()=b b/n/n。441 1、液压缸的缓冲、液压缸的缓冲 液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式，节液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式，节流口可调式或外加缓冲回路等。流口可调式或外加缓冲回路等。i环状间隙式缓冲装置节流口可调式缓冲机构452 2、液压缸的排气、液压缸的排气 为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。高部位各装一只排气塞。排气塞结构排气塞结构排 气 塞 结 构46474849