液压气压传动与控制

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1、第四章第四章 液压缸液压缸本章重点：本章重点：1 1、单杆活塞缸的工作原理及特点、单杆活塞缸的工作原理及特点；2 2、液压缸基本参数的确定；、液压缸基本参数的确定；本章难点：本章难点：单活塞杆液压缸的差动连接单活塞杆液压缸的差动连接第一节第一节 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点 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功功能能：是是液液压压系系统统中中的的一一种种执执行行元元件件，其其功功能能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。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、

2、双作用、组合式 一、活塞式液压缸一、活塞式液压缸 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、双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸差动液压缸 1 1、双作用单杆活塞缸、双作用单杆活塞缸 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，往返运动一定时，往返运动的出力不等：的出力不等：（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，往返运动一定时，往返运动的速度不

3、等：的速度不等：（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：2 2、单作用单杆活塞缸、单作用单杆活塞缸 p,qF,v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力或弹簧力）液压缸的返回依靠重力或弹簧力 应用：应用：夹紧系统、举升机构夹紧系统、举升机构3 3、差动液压缸、差动液压缸 差差动动连连接接：单单杆杆活活塞塞缸缸的的两两腔腔同同时时通通入入压压力力油油，由由于于两两腔腔的的承承压压面面积积不不同同，迫迫使使有有杆杆腔腔的的回回油油重重新新进进入入油油缸缸的的无无杆杆腔腔，这种

4、连接称为这种连接称为差动连接。差动连接。差动液压缸差动液压缸：采用采用差动连接差动连接的的单杆活塞缸单杆活塞缸。差动缸回程时连接差动缸回程时连接p,qF,v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）差动连接时的速度）差动连接时的速度v3和推力和推力F3：产生的推力产生的推力F3：（4 4）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快进快退快退速速度，须满足：度，须满足：（二）双杆活塞缸（二）双杆活塞缸双杆式活塞缸：双杆式活塞缸：活塞两活塞两端都有一根直径

5、相等的端都有一根直径相等的活塞杆的液压缸。活塞杆的液压缸。根根据据安安装装方方式式：缸缸筒筒固固定定式式（实实心心双双出出杆杆）、活活塞塞杆杆固固定定式式（空空心心双双出出杆杆）两种。两种。工作特点：工作特点：（1）当当分分别别向向左左、右右腔腔输输入入相相同同压压力力和和相相同同流流量量的的油油液液时时，液液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。压缸左、右两个方向的推力和速度相等。（2）不能实现差动连接。）不能实现差动连接。（3 3）缸体固定缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的程的3倍；倍；活塞杆固定活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等

6、于液压时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的缸有效行程的2倍。倍。（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成对使用成对使用工作特点：工作特点：（1 1）单单向向进进油油，是是单单作作用用缸缸，只只能能实实现现一一个个方方向向的的液液压压传传动，反向运动要靠外力。动，反向运动要靠外力。（2 2）若需要实现双向运动，则必须）若需要实现双向运动，则必须成对使用成对使用。（3）在）在p,q作用下，柱塞缸（柱塞直径为作用下，柱塞缸（柱塞直径为d）输出的推力和输出的推力和速度各为：速度各为

7、：由于缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程由于缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。较长的场合。应用：应用：三、其它类型液压缸三、其它类型液压缸 1 1、增压液压缸、增压液压缸增压液压缸：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（1 1）单作用增压缸）单作用增压缸 工作原理：工作原理：当输入活塞缸的液体压力为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，柱塞柱塞直径为直径为d d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其

8、值为：时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：式中：式中：K=D2/d2，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。工工作作特特点点：不不能能连连续续输输出出高高压压液液体体；增增压压行行程程短短。为为连连续续的的获得高压，需采用获得高压，需采用双作用增压缸双作用增压缸 。（2 2）双作用增压缸）双作用增压缸(3)(3)伸缩缸伸缩缸结结构构特特点点：伸伸缩缩缸缸由由两两个个或或多多个个活活塞塞缸缸套套装装而而成成，前前一一级级活活塞塞缸缸的的活活塞塞杆杆内内孔孔是是后后一一级级活活塞塞缸缸的的缸缸筒筒，伸伸出出时时可可获获得得很很长长的的工工作作行行程程，缩缩回回时时可可保

9、保持持很很小小的的结结构构尺尺寸寸，伸伸缩缩缸缸被被广广泛泛用用于于起重运输车辆上。起重运输车辆上。类类型型：单单作作用用式式如如图图(a)a)、双双作作用用式式如如图图 (b)b)，前前者者靠靠外外力力回程，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。伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸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。出。推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，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。工作油液压力

10、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：式中式中:i 指指 i 级活塞缸。级活塞缸。在在输输入入压压力力不不变变前前提提下下，随随着着行行程程逐逐级级增增大大，推推力力逐逐渐渐减减小小，这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。第二节第二节 液压缸的典型结构与组成液压缸的典型结构与组成 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

11、 9缸盖兼导向套 10缸筒11活塞 13耐磨环 16卡键帽 18活塞杆 19衬套 20缸底 1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.液压缸的组成液压缸的组成 缸缸筒筒和和缸缸盖盖、活活塞塞和和活活塞塞杆杆、密密封封装装置置、缓缓冲冲装装置和排气装置五个部分。置和排气装置五个部分。(1)(1)缸筒和缸盖缸筒和缸盖 工作压力工作压力p10MPa时，使用铸铁；时，使用铸铁；10MPa p20MPa时，使用无缝钢管；时，使用无

12、缝钢管；p20MPa时，使用铸钢或锻钢时，使用铸钢或锻钢.(a)法兰连接式法兰连接式(b)半环连接式半环连接式(c)螺纹连接式螺纹连接式(d)拉杆连接式拉杆连接式(e)焊接连接式焊接连接式(2)(2)活塞与活塞杆活塞与活塞杆(3)(3)密封装置密封装置(4)(4)缓冲装置缓冲装置 缓冲目的：缓冲目的：减小机械碰撞减小机械碰撞 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）利利用用活活塞塞或或缸缸筒筒在在其其走走向向行行程程终终端端时时封封住住活活塞塞和和缸缸盖盖之之间间的的部部分

13、分油油液液，强强迫迫它它从从小小孔孔或或细细缝缝中中挤挤出出，以以产产生生很很大大的的阻阻力力，使使工工作作部部件件受受到到制制动动，逐逐渐渐减减慢慢运运动动速速度度，达达到到避避免免活活塞塞和和缸缸盖盖相互撞击的目的。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：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。乎保持不变。AjPHvSHPHvAjSH固固定定：瞬瞬时时缓缓冲冲压

14、压力力大大，易易产产生生液液压压冲冲击击；外外力力不不为为0 0时时，v v不不为为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，可避免机械碰撞。免机械碰撞。(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，需把缸中和系统中的空气排出。和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。三、液

15、压缸的设计和计算三、液压缸的设计和计算在在设设计计液液压压缸缸之之前前，必必须须对对整整个个液液压压系系统统进进行行工工况况分分析析，编编制制负负载载图图，选选定定系系统统的的工工作作压压力力(详详见见第第九九章章)，然然后后根根据据使使用用要要求求选选择择结结构构类类型型，按按负负载载情情况况、运运动动要要求求、最最大大行行程程等等确确定定其其主主要要工工作作尺尺寸寸，进进行行强强度度、稳稳定定性性和和缓缓冲冲验验算算，最最后后再再进进行行结结构设计。构设计。液压缸的设计内容和步骤液压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确定液压缸的工作参数和结构尺寸结构尺寸。(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。