1、第第4章液压缸章液压缸主讲教师：张主讲教师：张 萌萌中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学2主要内容主要内容4.1 4.1 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点4.24.2液压缸的典型结构及组成液压缸的典型结构及组成4.34.3液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学34.1液压缸类型及特点液压缸类型及特点作用：作用：压力能压力能机械能机械能, ,用于实现直线往复运动用于实现直线往复运动液压缸的类型液压缸的类型直线运动摆动运动活塞缸单杆双杆双作用差动柱塞缸伸缩缸摆动缸（摆动马达）齿轮缸单作用中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学44.1.14.1.1活塞
2、式液压缸活塞式液压缸1 1. .单杆双作用活塞式液压缸单杆双作用活塞式液压缸缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等 (1).结构结构中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学51 1. .单杆双作用活塞式液压缸单杆双作用活塞式液压缸工作原理：工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，因两侧有效作用面积或油液压力不等， 活塞在液压力的作用下，作直线往复运动活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。无杆腔进油腔回油腔有杆腔 (2).2).工作原理工作原理中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学61 1、单杆双作用活塞式液压缸单杆双作用活塞式液压缸（续（续1 1）n单杆单作用活
3、塞缸单杆单作用活塞缸n单杆双作用活塞缸单杆双作用活塞缸双向液压驱动双向液压驱动 单向液压驱动，单向液压驱动， 回程靠外力。回程靠外力。 (3).3).职能符号职能符号 中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学71 1、单杆双作用活塞式液压缸单杆双作用活塞式液压缸（续（续2 2）同样同样 q时，时，v1 F F2 2 结论结论2 2P1P2P1P2 (4).4).主要参数及计算主要参数及计算中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学9(5).(5).差动缸差动缸差动连接后，速度大，推力小差动连接后，速度大，推力小 q1q2p q代入上式：代入上式：推力：推力：速度：速度：32124qqqvAAAd
4、杆12qqq11 3223qAvqAv1 323AvqAv312()qvAA特点：特点：v3 v1 ；F3 F1 。4)(221213dppAAAppApAF 杆杆活塞只有一个，设此时的速度为活塞只有一个，设此时的速度为v v3 3结论结论PP中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学10(5).(5).差动缸（续）差动缸（续）q1q2p qPP3qvA杆22qvA32vv 22244dDd 2AA 杆杆则有：则有：结论：结论：当当dD2时，快进、快退速度相等。时，快进、快退速度相等。222dDd 222dD dD2 Dd707. 0 或或如令：如令：中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学11
5、2 2. .双杆活塞缸双杆活塞缸(1)(1). .结构特点结构特点 两侧有效工作面积一样。两侧有效工作面积一样。22121212FFp Ap A(Dd )(pp )412224()qqvvADd(2).(2).基本参数基本参数中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学122 2. .双杆活塞缸双杆活塞缸（续（续1 1）(3)(3). .应用应用 职能符号：职能符号：L L活塞有效工作行程。活塞有效工作行程。缸固定缸固定 L L=3 =3 l l杆固定杆固定 L L=2 =2 l l两个方向力和速度一样的场合。两个方向力和速度一样的场合。(4).(4).安装方式安装方式中国地质大学远程教学中国地质
6、大学远程教学132 2. .双杆活塞缸双杆活塞缸( (续续2 2）缸固定缸固定L L = 3 = 3 l lL杆固定杆固定L L = 2 = 2 l lL 中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学144.1.24.1.2单作用柱塞缸单作用柱塞缸单向液压驱动，回程靠外力。单向液压驱动，回程靠外力。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学154.1.24.1.2单作用柱塞缸单作用柱塞缸( (续）续）1.1.参数计算参数计算42dppAF 推力：推力：速度速度：24qqvAd2.2.特点及应用：特点及应用：职能符号职能符号：柱塞粗、受力好。柱塞粗、受力好。简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不需精
7、加工；简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不需精加工； 柱塞外圆面比内孔加工容易。）柱塞外圆面比内孔加工容易。） 应用于行程较长的场合。应用于行程较长的场合。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学164.1.34.1.3摆动式液压缸摆动式液压缸当通入液压油，它的主轴能当通入液压油，它的主轴能输出小于输出小于360360的摆动运动的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇位装置、液压机械手及间歇进给机构。进给机构。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学174.1.44.1.4其它液压缸其它液压缸1.1.
8、增压缸增压缸增压比为大活塞与小柱塞的面积比增压比为大活塞与小柱塞的面积比KD 2/d 2 小柱塞缸输出的压力小柱塞缸输出的压力 pb paKm增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。其本身不能直接作为执行元件其本身不能直接作为执行元件 增压缸是活塞缸增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合与柱塞缸组成的复合缸，但缸，但它不是能量转它不是能量转换装置，只是一个增换装置，只是一个增压器件。压器件。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学184.1.44
9、.1.4其它液压缸其它液压缸( (续续1 1）2.2.伸缩液压缸伸缩液压缸 它由两个或多个活塞式缸它由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。向尺寸很小。 除除双作用伸缩液压缸双作用伸缩液压缸外，外，还有还有单作用伸缩液压缸单作用伸缩液压缸，它与，它与双作用不同点是回程靠外力，双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。而双作用靠液压作用力。单作用式单作用式 双作用式双作用式 中国地质大学远程教
10、学中国地质大学远程教学194.1.44.1.4其它液压缸其它液压缸( (续续2 2）3.3.齿条活塞缸齿条活塞缸 齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。构、回转工作台转位、液压机械手等。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学204.2液压缸的典型结构及组成液压缸的典型结构及组成. . 双作用单活塞杆液压缸双作用单活塞杆液压缸 1耳环 2螺母 3防尘圈 4、17弹簧挡圈 5套 6、15
11、卡键7、14O形密封圈 8、12Y形密封圈 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4.2.14.2.1液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学214.2.14.2.1液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例2.2.空心双活塞杆式液压缸空心双活塞杆式液压缸 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1 8、24缸盖中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学2
12、24.2.24.2.2液压缸的组成液压缸的组成1.1.缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构 (a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式(d)拉杆连接式(e)焊接连接式1缸盖2缸筒3压板4半环5防松螺帽6拉杆中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学234.2.24.2.2液压缸的组成液压缸的组成( (续续1 1）2.2.活塞组件结构形式活塞组件结构形式 常见的活塞组件结构形式常见的活塞组件结构形式 中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学244.2.24.2.2液压缸的组成液压缸的组成( (续续2 2）3.3.密封装置密封装置 (a)间隙密封(b)摩擦环密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封中国地质
13、大学远程教学中国地质大学远程教学254.2.24.2.2液压缸的组成液压缸的组成( (续续3 3）4.4.缓冲装置缓冲装置 液压缸的缓冲装置1节流阀中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学26放气装置1缸盖2放气小孔3缸体4活塞杆4.2.24.2.2液压缸的组成液压缸的组成( (续续4 4）5.5.放气装置放气装置 中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学274.3液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算液压缸的设计内容和步骤：液压缸的设计内容和步骤：(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)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
14、)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)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)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。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学284.3.14.3.1液压缸这主要参数确定液压缸这主要参数确定1.1.缸筒内径缸筒内径D D液压缸的缸筒内径液压缸的缸筒内径D D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运是根据负载的大小来选定工作压力或往返运动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D D，再从再从GB2
15、34880GB234880标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内径。根据负载和工作压力的大小确定径。根据负载和工作压力的大小确定D D：以无杆腔作工作腔时以无杆腔作工作腔时以有杆腔作工作腔时以有杆腔作工作腔时式中：式中：pIpI为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来确定；确定；FmaxFmax为最大作用负载。为最大作用负载。 max4IFDp2max4dpFDI中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学294.3.14.3.1液压缸这主要参数确定（续液压缸这主要参数确定（续1 1）2.2.活塞
16、杆外径活塞杆外径d d 活塞杆外径活塞杆外径d d通常先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其通常先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其结构强度和稳定性。若速度比为结构强度和稳定性。若速度比为vv，则该处应有一个带根号的式子：，则该处应有一个带根号的式子：vvD1也可根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，也可根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.3d=0.30.5D0.5D。受压力作用时：受压力作用时：pI5MPa时，时， d=0.50.55D5MPapI7MPa时，时， d=0.60.7DpI7MPa时时, d=0.7D中国地质大学远程教学中国地质大学远
17、程教学304.3.14.3.1液压缸这主要参数确定（续液压缸这主要参数确定（续2 2）3.3.缸筒长度缸筒长度L L 缸筒长度缸筒长度L L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即（一般缸由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即（一般缸筒的长度最好不超过内径的筒的长度最好不超过内径的2020倍）倍） ：式中：式中：l l为活塞的最大工作行程；为活塞的最大工作行程；B B为活塞宽度，一般为为活塞宽度，一般为(0.6-1)D;(0.6-1)D;A A为活塞杆导向长度，取为活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D;(0.6-1.5)D;M M为活塞杆密封长度，由密封方式定；为活塞杆密封长度，由
18、密封方式定；C C为其他长度。为其他长度。L=l+B+A+M+C中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学314.3.14.3.1液压缸这主要参数确定（续液压缸这主要参数确定（续3 3）4.4.最小导向长度的确定最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的距离称为最小导向长度距离称为最小导向长度H H。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度( (间隙引起的挠度间隙引起的挠度) )增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证有一
19、最小导向长度。有一最小导向长度。对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式：对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式：HL/20+D/2 HL/20+D/2 式中：式中：L L为液压缸最大工作行程为液压缸最大工作行程(m);D(m);D为缸筒内径为缸筒内径(m)(m)。油缸的导向长度油缸的导向长度KK隔套隔套中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学324.3.24.3.2液压缸主要零部件的校核液压缸主要零部件的校核1.1.强度校核强度校核 ( () )缸筒壁厚校核缸筒壁厚校核 。( () )活塞杆直径校核活塞杆直径校核 。( () )液压缸盖固定螺栓直径校核液压缸盖固定螺栓直径校核 。( (
20、) )液压缸稳定性校核液压缸稳定性校核 。( () )缓冲计算缓冲计算 。中国地质大学远程教学中国地质大学远程教学334.3.24.3.2液压缸主要零部件的校核液压缸主要零部件的校核（续）（续）2.2.液压缸设计中应注意的问题液压缸设计中应注意的问题 ( () )尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载 。( () )考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题 。( () )需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计 。( () )在保证性能的条件下，应尽可能缩小液压缸的轮廓尺寸在保证性能的条件下，应尽可能缩小液压缸的轮廓尺寸 。( () ) )要保证密封可靠，防尘良好要保证密封可靠，防尘良好 。
