1、液压与气压传动第4版 二0一九年九月二十九日第一节 液压缸的类型及其特点第二节 液压缸的结构第三节 液压缸的安装、调整、维护与常见故障分析小结第三章 液压缸第三章第三章 液压缸液压缸 液压缸是完成往复直线运动的执行元件，它是将液体的压力能转换成机械能的能量转换装置，其输入参数主要是压力和流量，输出参数主要是力和位移。液压缸结构简单、工作可靠，应用广泛。双作用单杆活塞式液压缸剖面结构及实物图第一节第一节 液压缸的类型及其特点液压缸的类型及其特点 液压缸的类型较多，按其作用方式分类，可分为单作用式和双作用式两大类。单作用式液压缸在液压力作用下只能朝着个方向运动，其反向运动需要依靠重力或弹簧等外力实
2、现。双作用式液压缸依靠液压力可实现正、反两个方向的运动。液压缸按其结构形式的不同，可分为活塞式、柱塞式，其中以活塞式液压缸应用最广泛。一一 、活塞、活塞式液压缸式液压缸 活塞活塞式液压缸有双杆活塞缸和单杆活塞缸两种式液压缸有双杆活塞缸和单杆活塞缸两种结构结构 （一）双活塞杆液压缸 双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸的两端都有活塞杆伸出，按其安装方式的不同，有的两端都有活塞杆伸出，按其安装方式的不同，有缸体缸体固定和活塞杆固定固定和活塞杆固定两种。两种。其中活塞杆固定常做成空心其中活塞杆固定常做成空心双杆双杆液压缸，液压缸，缸缸体体固定常做成实心固定常做成实心双杆双杆液压缸。液压缸。1.实心双杆液压缸
3、实心双杆液压缸3-1 实心双杆液压缸结构 实心双杆液压缸的工作原理：当压力油通过油道a(或b)分别进入液压缸两腔时，就推动活塞带动工作台作往复运动。缸体固定双活塞杆液压缸缸体固定双活塞杆液压缸 实心双杆液压缸的占地面积，由工作原理可知：双杆活塞缸采用缸固定其工作台的最大活动范围约为活塞有效行程的三倍。因此这种安装方式占地面积较大，常用于小型机床设备。2.2.空心双杆液压缸空心双杆液压缸 液压缸的工作台与缸筒连接液压缸的工作台与缸筒连接成成一体一体，主要由缸主要由缸体、活塞、活塞杆、体、活塞、活塞杆、端盖、托架等端盖、托架等组成，组成，活塞杆固定在床身活塞杆固定在床身上。上。工作工作原理原理：当
4、压力油通过活塞杆：当压力油通过活塞杆2 2的中心孔和径向孔的中心孔和径向孔b(b(或或a)a)分别进入分别进入液压缸两腔时，就推动缸体带动工作台作往复运动液压缸两腔时，就推动缸体带动工作台作往复运动。2.2.空心双杆液压缸空心双杆液压缸 空心空心双杆液压缸采用活塞固定，其双杆液压缸采用活塞固定，其工作台的最大活动范围约为活塞工作台的最大活动范围约为活塞有效行程的两倍有效行程的两倍。因此占地面积较小，适用于中型及大型机床。因此占地面积较小，适用于中型及大型机床。双杆活塞缸的推力及速度的计算 由于活塞两腔有效面积相等，如果供油压力和流量不变，两个方向的运动速度和推力是相等的。当油液的输入流量为 q
5、、输入压力为p1 和输出压力为p2时，液压缸的推力F 和速度v 分别为：双杆活塞缸的推力及速度的计算 式中 A 活塞的有效工作面积，A=(D 2-d 2)/4；p1 液压缸的进油腔压力；p2 液压缸的回油腔压力，若液压缸的出口直接接油箱，p20；D 活塞的直径；d 活塞杆的直径；F 液压缸的推力；v 液压缸的运动速度；q 输入液压缸的流量。若液压缸的出口直接接油箱，p20，p1=p 则2122214ppdDpAppF22214dDpAppF （二）单活塞杆液压缸（二）单活塞杆液压缸 1.结构结构 单单活塞杆活塞杆液压液压缸由缸体、端盖、活塞、活塞杆、导向套、密封圈等缸由缸体、端盖、活塞、活塞杆
6、、导向套、密封圈等组成，如图所示组成，如图所示。单活塞杆液压缸的应用-自卸汽车 2.工作原理 单活塞杆液压缸的活塞只有一端带活塞杆，因而左右两腔有效作用面积不同。单杆液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式，如图所示。它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。3.单活塞杆液压缸的速度及推力 当供给液压缸的流量q一定时、供油压力p一定，回油压力为零时，活塞两个方向的运动速度、两个方向的作用力为：以无杆腔进油时：以有杆腔进油时：2114DqAqv2114DppAF22224dDqAqv22224dDppAF 单活塞杆液压缸的差动连接 当压力油同时供给单活塞杆液压缸的两腔时，由于无杆腔的总作用力较大，
7、活塞以一定的速度向右运动。此时，有杆腔排出的油液与系统供给的油液汇合后进入液压缸的无杆腔。这种连接方式称为差动连接。差动连接时作用力和速度为：22134dqAAqv22134dpAApF单活塞杆液压缸差动连接的应用 通过上述分析可知:无杆腔进压力油工作时，推力大，速度低；有杆腔进压力油工作时，推力小，速度高。因此，单杆活塞式液压缸常用于一个方向有较大负载、运行速度较低，另一个方向为空载、快速退回运动的设备，如各种金属切削机床、压力机、起重机的液压系统。在实际生产中，单活塞杆液压缸的差动连接常用在需要实现：“快速接近-慢速进给-快速退回”工作循环的组合机床液压传动系统中。若要求“快速接近”与“快
8、速退回”的速度相等，这可以通过选择D与d的尺寸来实现，D与d的关系为d=0.7D。二、柱塞缸 柱塞式液压缸是单作用缸，它的回程需要借助自重或弹簧等其他外力来完成，如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用，如图所示。为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，一般柱塞较粗，重量较大，水平安装时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。柱塞缸主要用在龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液压系统中。三、组合式液压缸三、组合式液压缸 1增压器 增压器将输入的低压油转变为高压油，供液压系统中的高压支路使用，其工作原理如图3-12所示。它由直径不同的两个液压缸串联而成
9、，大缸为原动缸，小缸为输出缸，其增压后的压力为p2。根据力平衡关系有：4D4222211pDp12212p)（DDp整理有 2.伸缩缸 伸缩缸又称多级缸，它由两个或多个活塞缸套装而成。前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸体。工作时活塞外伸动作逐级进行，首先是最大直径的活塞外伸，当其达到终点的时候，稍小直径的活塞开始外伸，这样各级活塞依次外伸。它适用于安装空间受到限制而行程要求很长的场合，如起重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。伸缩液压缸 2.2.齿条缸齿条缸 齿条缸又称无杆式液压缸，由一根带有齿条杆的双活塞缸1和一套齿轮齿条传动机构2组成，如图所示。压力油推动活塞左右往复运动时，经齿条推动
10、齿轮轴往复转动，齿轮便驱动工作部件做周期性的往复旋转运动。齿条缸多用于自动生产线、组合机床等转位或分度机构的液压系统中。齿条液压缸1柱塞缸；2-齿轮齿条传动机构第二节第二节 液压缸的结构液压缸的结构 液压缸由缸体组件、活塞组件、密封件、连接件等基本部分组成。此外，还有缓冲装置和排气装置。本节主要介绍密封、缓冲装置和排气装置。双作用单出杆活塞液压缸的典型结构举例：1-螺钉；2-缸底；3-弹簧卡圈；4-挡环；5-卡环（由2个半圆组成）；6-密封圈；7-挡圈；8-活塞；9-支承环；10-活塞与活塞杆之间的密封圈；11-缸筒；12-活塞杆；13-导向套；14-导向套和缸筒之间的密封圈；15-端盖；16
11、-导向套和活塞杆之间的密封圈；17-挡圈；18-锁紧螺钉；19-防尘圈；20-锁紧螺帽；21-耳环；22-耳环衬套圈 一、液压缸的密封 液压缸泄漏有内泄漏和外泄漏，如图3-15所示，液压装置的内、外泄漏直接影响系统的性能和效率，外泄漏还会污染工作环境。泄漏严重时会使整个系统无法工作，泄漏的原因是配合间隙两侧有压力差或相对运动，因此，必须采用适当的密封装置来防止和减少泄漏。常见的密封方法有以下两种。配合间隙两侧有压力差：压差流动 配合间隙有相对运动：剪切流动 （一）间隙间隙密封密封 间隙密封是间隙密封是利用运动副间的配合间隙起密封作用的。为了减少泄漏，利用运动副间的配合间隙起密封作用的。为了减少
12、泄漏，相对运动部件的配合间隙必须足够小，故对配合面的加工精度和表面粗相对运动部件的配合间隙必须足够小，故对配合面的加工精度和表面粗糙度提出了较高的要求。图中活塞外圆表面上开有若干个环形槽，主要糙度提出了较高的要求。图中活塞外圆表面上开有若干个环形槽，主要是为了使活塞四周都有压力油的作用，这有利于活塞的对中以减小活塞是为了使活塞四周都有压力油的作用，这有利于活塞的对中以减小活塞移动的摩擦力。这种密封形式主要用于速度较高的低压液压缸与活塞配移动的摩擦力。这种密封形式主要用于速度较高的低压液压缸与活塞配合处，此外也广泛用于各种泵、阀的柱塞配合中。合处，此外也广泛用于各种泵、阀的柱塞配合中。（二）（二
13、）密封圈密封圈密封密封 密封圈密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封方法，它通过密封密封是液压系统中应用最广泛的一种密封方法，它通过密封圈本身的受压变形来实现密封。橡胶密封圈的断面通常做成圈本身的受压变形来实现密封。橡胶密封圈的断面通常做成0 0形、形、Y Y形和形和V V形等。形等。V形密封圈的应用 二、液压缸的缓冲液压缸的缓冲 液压缸设置缓冲装置可以使活塞部件行程至末端时减速并使速度接近于零，以便减少活塞运动部件的惯性力，减轻活塞与端盖之间的机械撞击，从而减少噪声和振动，防止液压缸损坏。常见常见的缓冲的缓冲装置装置 环状间隙式缓冲装置：节流口可变式缓冲装置：节流口可调式缓冲装置：缓冲装
14、置要解决的问题：缓冲工作过程 反向启动 三、液压缸的排气液压缸的排气 液压缸内最高部位常常会聚积空气，这是由于液压油中混有空气，或者液压缸长期不用而空气侵入液压缸所致，空气的存在会使液压缸运动不平稳，产生振动或爬行。为此，设计液压缸时要考虑空气的排除。对于水平放置要求不高的液压缸一般不设置专门的排气装置，可将进出油口设置在缸体两端的最高处，利用回油使空气随油液一起排往油箱，再经油箱排出。对速度稳定性要求较高的液压缸或大型液压缸，需要在液压缸两侧最高部位设置排气装置，如排气塞或排气阀。在液压缸排气时打开排气塞或排气阀，排气完毕后关闭排气塞或排气阀。液压缸的排气装置 排气塞的结构第三节第三节 液压
15、缸的安装、调整、维护与常见故障液压缸的安装、调整、维护与常见故障分析分析 一、液压缸的正确安装方法 1.地脚形液压缸的安装方法二、液压缸的调整三、液压缸的维护四、液压缸的常见故障及排除方法 第三节第三节 液压缸的安装、调整、维护与常见故障液压缸的安装、调整、维护与常见故障分析分析 一、液压缸的正确安装方法 1.地脚形液压缸的安装方法 2.法兰形液压缸的安装方法 3.耳环形液压缸的安装方法 二、液压缸的调整 三、液压缸的维护 组装液压缸时的注意事项 安装密封元件的注意事项 四、液压缸的常见故障及排除方法 小结 1.液压执行机构是将液压能转换为机械能的装置，常用的有液压马达和液压缸。2.液压马达按结构可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类；根据液压缸的结构特点可分为活塞缸、柱塞缸。3.差动液压缸的三种进油方式常用于“快进工进快退”工作循环的设备，推力和速度的计算较典型。
