液压缸结构设计精选PPT.ppt
关于液压缸结构设计第1页，讲稿共53张，创作于星期二典型结构典型结构缸体组件、活塞组件、密封件、缸体组件、活塞组件、密封件、连接件、缓冲装置、排气装置等。连接件、缓冲装置、排气装置等。第2页，讲稿共53张，创作于星期二一、液压缸的结构一、液压缸的结构第3页，讲稿共53张，创作于星期二1、缸体与端盖的结构缸体与端盖的结构缸体与端盖的连接缸体与端盖的连接活塞和活塞杆结构活塞和活塞杆结构液压缸的缓冲装置液压缸的缓冲装置液压缸的排气装置液压缸的排气装置二、液压缸的组成二、液压缸的组成第4页，讲稿共53张，创作于星期二缸体与端盖的连接缸体与端盖的连接法兰连接法兰连接半环连接半环连接螺纹连接螺纹连接拉杆连接拉杆连接焊接连接焊接连接第5页，讲稿共53张，创作于星期二第6页，讲稿共53张，创作于星期二缸体与端盖的连接缸体与端盖的连接 工作压力、缸体材料、工作压力、缸体材料、工作条件不同工作条件不同 连接形式很多低压，连接形式很多低压，铸铁缸体，外形尺寸大铸铁缸体，外形尺寸大第7页，讲稿共53张，创作于星期二缸体与端盖的连接形式缸体与端盖的连接形式法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。内半环内半环结构简单、紧凑、装卸结构简单、紧凑、装卸半环连接半环连接方便方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱但因缸体上开了环行槽，强度削弱）外半环外半环内螺纹内螺纹螺纹连接螺纹连接重量轻，外径小，但端部复杂，重量轻，外径小，但端部复杂，外螺纹外螺纹装卸不便，需专用工具装卸不便，需专用工具焊接连接焊接连接第8页，讲稿共53张，创作于星期二拉杆连接拉杆连接通用性好，缸体加工方便，装拆方通用性好，缸体加工方便，装拆方便，但端盖体积大，重量也大，拉便，但端盖体积大，重量也大，拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适于封效果，只适于中低压中低压.第9页，讲稿共53张，创作于星期二活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接 工作压力、安装方式、工作压力、安装方式、工作条件的不同。工作条件的不同。活塞组件有多种结构形式。活塞组件有多种结构形式。整体整体式：常用于小直径液压缸，式：常用于小直径液压缸，结构简单，轴向尺寸紧凑，结构简单，轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换但损坏后需整体更换第10页，讲稿共53张，创作于星期二活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接焊接式：同上焊接式：同上锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配简单，但承简单，但承载能力小，且需防止载能力小，且需防止脱落脱落螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆方便，但需方便，但需防止螺母松动。防止螺母松动。半环式：常用于高压大负载或振动比较大半环式：常用于高压大负载或振动比较大的场合，强的场合，强度高，但结构复杂，度高，但结构复杂，装拆方便。装拆方便。第11页，讲稿共53张，创作于星期二第12页，讲稿共53张，创作于星期二活塞杆头部结构活塞杆头部结构活塞杆：是连接活塞和工作部件的传活塞杆：是连接活塞和工作部件的传力零件，必须具有足力零件，必须具有足够的强够的强度和刚度，一般用钢料制成度和刚度，一般用钢料制成,且需镀铬。且需镀铬。第13页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸的缓冲装置液压缸的缓冲装置必要性必要性缓冲原理缓冲原理缓冲装置类型缓冲装置类型第14页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲的必要性缓冲的必要性 在质量较大、速度较高在质量较大、速度较高(v12m/min），），由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至使液压缸损坏。精度，甚至使液压缸损坏。常在大型、高速、或高精度液压缸中设置常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。第15页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲原理缓冲原理利用节流方法在液压缸的回油腔产利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。生阻力，减小速度，避免撞击。第16页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲装置类型缓冲装置类型 （1）圆柱形环隙式缓冲装置圆柱形环隙式缓冲装置（2）圆锥形环隙式缓冲装置圆锥形环隙式缓冲装置（3）可变节流槽式缓冲装置可变节流槽式缓冲装置（4）可调节流孔式缓冲装置可调节流孔式缓冲装置第17页，讲稿共53张，创作于星期二第18页，讲稿共53张，创作于星期二第19页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲装置缓冲装置(2/3)（1 1）圆柱形环隙式缓冲装置）圆柱形环隙式缓冲装置 当当缓缓冲冲柱柱塞塞进进入入缸缸盖盖上上的的内内孔孔时时，缸缸盖盖和和活活塞塞间间形形成成缓缓冲冲油油腔腔B B，被被封封闭闭油油液液只只能能从从环环形形间间隙隙排排出出，产产生生缓缓冲冲压压力力，从从而而实实现现减减速速缓缓冲冲。这这种种缓缓冲冲装装置置在在缓缓冲冲过过程程中中，由由于于其其节节流流面面积积不不变变，故故缓缓冲冲开开始始时时产产生生的的缓缓冲冲制制动动力力很很大大，但但很很快快就就降降低低了了，其其缓缓冲冲效效果果较较差差，但但这这种种装装置置结结构构简简单单，便便于于设设计计和和降降低低制制造造成成本本，所所以以在在一一般般系系列列化化的的成成品品液液压压缸缸中中多多采采用用这种缓冲装置。这种缓冲装置。第20页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲装置缓冲装置(2/3)（2 2）圆锥形环隙式缓冲装置）圆锥形环隙式缓冲装置由由于于缓缓冲冲柱柱塞塞为为圆圆锥锥形形，所所以以缓缓冲冲环环形形间间隙隙随随位位移移量量l l而而改改变变，即即节节流流面面积积随随缓缓冲冲行行程程的的增增大大而而缩缩小小，使使机机械械能能的的吸吸收收较较均均匀匀，其其缓缓冲冲效效果果较较好好。第21页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲装置缓冲装置(3/3)（3 3）可变节流槽式缓冲装置）可变节流槽式缓冲装置 理理想想缓缓冲冲装装置置应应在在全全部部工工作作过过程程中中保保持持缓缓冲冲压压力力恒恒定定不不变变，因因此此，可可在在缓缓冲冲柱柱塞塞上上开开由由浅浅到到深深的的三三角角节节流流沟沟槽槽，节节流流面面积积随随着着缓缓冲冲行行程程的的增增大大而而逐逐渐渐减减小小，缓缓冲冲压压力力变变化化平平缓缓，但但需要专门设计需要专门设计。第22页，讲稿共53张，创作于星期二缓冲装置缓冲装置(3/3)（4 4）可调节流孔式缓冲装置）可调节流孔式缓冲装置 在在缓缓冲冲过过程程中中，缓缓冲冲腔腔油油液液经经小小孔孔节节流流排排出出，调调节节节节流流孔孔的的大大小小，可可控控制制缓缓冲冲腔腔内内缓缓冲冲压压力力的的大大小小，以以适适应应液液压压缸缸不不同同的的负负载载和和速速度度工工况况对对缓缓冲冲的的要要求求，同同时时当当活活塞塞反反向向运运动动时时，高高压压油油从从单单向向阀阀进进入入液液压压缸缸内内，活活塞塞也也不不会会因因推力不足而产生启动缓慢或困难等现象。推力不足而产生启动缓慢或困难等现象。第23页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸的排气装置液压缸的排气装置 必要性必要性排气方法排气方法第24页，讲稿共53张，创作于星期二排气的必要性排气的必要性 系统在安装或停止工作后常会渗入空气系统在安装或停止工作后常会渗入空气 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。故故必须设置排气装置必须设置排气装置。第25页，讲稿共53张，创作于星期二排气方法排气方法1排气孔排气孔油口设置在液压缸最高处油口设置在液压缸最高处2排气塞排气塞象螺钉象螺钉（如暖气包上的放气阀）（如暖气包上的放气阀）3排气阀排气阀使液压缸两腔经该阀与油使液压缸两腔经该阀与油箱相通启动时，拧开排气箱相通启动时，拧开排气阀使液压缸空载往复运动阀使液压缸空载往复运动几次即可几次即可第26页，讲稿共53张，创作于星期二1缸盖 2放气小孔 3缸体 4活塞杆第27页，讲稿共53张，创作于星期二三、三、液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算一、一、设计设计：二、校核二、校核液压缸内径液压缸内径D、活塞杆直径活塞杆直径d、液压缸缸体长度液压缸缸体长度L第28页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸设计中的注意事项液压缸设计中的注意事项（1 1）活塞杆受拉状态下承受最大负载，在受压）活塞杆受拉状态下承受最大负载，在受压状态下具有稳定性。状态下具有稳定性。（2 2）排气和制动问题）排气和制动问题（3 3）液压缸的安装，只能在一端用键或销定位。）液压缸的安装，只能在一端用键或销定位。（4 4）结构简单紧凑）结构简单紧凑（5 5）密封性要好）密封性要好 第29页，讲稿共53张，创作于星期二一、设计一、设计缸工作压力、运动速度、工作条件、缸工作压力、运动速度、工作条件、加工工艺及加工工艺及拆 装检修等。设计依据：设计依据：液压缸的主要尺寸包括：液压缸的主要尺寸包括：液压缸内径液压缸内径D活塞杆直径活塞杆直径d液压缸缸体长度液压缸缸体长度L第30页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸内径液压缸内径D 1根据最大总负载和选取的工作压力来确定根据最大总负载和选取的工作压力来确定2根据执行机构速度要求和选定液压泵流量根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定来确定第31页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸工作压力的确定液压缸工作压力的确定第32页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸内径和活塞杆直径的确定液压缸内径和活塞杆直径的确定（一）液压缸内径（一）液压缸内径D（二）活塞杆直径（二）活塞杆直径d第33页，讲稿共53张，创作于星期二一一双杆缸双杆缸液压缸内径液压缸内径D 第34页，讲稿共53张，创作于星期二二二单杆缸单杆缸无杆腔进油时无杆腔进油时 活塞的速度和推力P2第35页，讲稿共53张，创作于星期二以单杆缸为例：以单杆缸为例：无杆腔进油时无杆腔进油时 是最大工作负载。是最大工作负载。P P1 1 P P2 2液压缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或液压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负载的大小来确定,P,P2 2 是背压一般为零。是背压一般为零。根据最大总负载和选取的工作压力来确定根据最大总负载和选取的工作压力来确定D第36页，讲稿共53张，创作于星期二当液压缸的往复速度比有一定要求时，由式得杆径当液压缸的往复速度比有一定要求时，由式得杆径d d为：为：缸缸的的速速度度比比 过过大大会会使使无无杆杆腔腔产产生生过过大大的的背背压压，速速度度比比 过小则活塞杆太细，稳定性不好。过小则活塞杆太细，稳定性不好。缸主要尺寸的计算缸主要尺寸的计算(2/3)第37页，讲稿共53张，创作于星期二2根据执行机构速度要求和选定液压泵根据执行机构速度要求和选定液压泵流量流量来确定来确定以单杆缸为例：以单杆缸为例：无杆腔进油时无杆腔进油时有杆腔进油时有杆腔进油时第38页，讲稿共53张，创作于星期二（二）活塞杆直径（二）活塞杆直径d 原则：活塞杆直径可根据工作压力或设原则：活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取液压缸的往复速度比备类型选取液压缸的往复速度比有一定要求时有一定要求时d=Dv-1/vd=Dv2-v1/V V2 2计算所得活塞杆直径计算所得活塞杆直径d亦应圆整亦应圆整为标准系列值。为标准系列值。第39页，讲稿共53张，创作于星期二活塞杆直径活塞杆直径d根据活塞杆的受力情况来确定根据活塞杆的受力情况来确定一般受拉力作用时，一般受拉力作用时，d=（0.30.5）D受压时：见表受压时：见表计算所得活塞杆直径计算所得活塞杆直径d亦应圆整亦应圆整为标准系为标准系列值。列值。第40页，讲稿共53张，创作于星期二（三）液压缸缸体长度（三）液压缸缸体长度L 原则：由液压缸最大行程、活塞宽原则：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度、活塞杆导向套长度、度、活塞杆密封活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定长度和特殊要求的其它长度确定,为减小加工难为减小加工难度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的2030倍倍。L=l+A+B+M+C第41页，讲稿共53张，创作于星期二液压缸其它部位尺寸的确定液压缸其它部位尺寸的确定导向长度导向长度HL/20+D/2（L为液压缸最大行程）为液压缸最大行程）活塞宽度活塞宽度B=（0、61、0）D；A=(0.610)D（D80mm）导向套滑动面长度导向套滑动面长度AA=(0.61)d（D80mm）如装有隔套如装有隔套K时，时，C=H-（A+B）/2M:活塞杆密封长度，由密封方式决定活塞杆密封长度，由密封方式决定第42页，讲稿共53张，创作于星期二（四）最小导向长度的确定（四）最小导向长度的确定 如果导向长度过小，影响液压缸的如果导向长度过小，影响液压缸的稳定，因此必须保证有一个最小导向长度。稳定，因此必须保证有一个最小导向长度。H L/20+D/2H L/20+D/2L L 液压缸的最大工作行程液压缸的最大工作行程D D 缸筒内径缸筒内径第43页，讲稿共53张，创作于星期二二二 强度校核强度校核（一）缸筒壁厚一）缸筒壁厚（二）活塞杆外径校核二）活塞杆外径校核（三）缸盖固定罗双的直径校核（三）缸盖固定罗双的直径校核（四）缓冲计算（四）缓冲计算（五）液压缸稳定性校核（五）液压缸稳定性校核第44页，讲稿共53张，创作于星期二（一）缸筒壁厚（一）缸筒壁厚校核方法校核方法1、缸筒壁厚、缸筒壁厚 中低压系统，无需校核中低压系统，无需校核确定原则确定原则高压大直径时，必须校核高压大直径时，必须校核第45页，讲稿共53张，创作于星期二薄壁缸体（无缝钢管）薄壁缸体（无缝钢管）:当当D/10时时ptD/2 =b/nPt为缸筒的试验压力，由液压缸的额定压力来确定为缸筒的试验压力，由液压缸的额定压力来确定缸筒材料的许用压力缸筒材料的许用压力b缸筒材料的抗拉强度缸筒材料的抗拉强度n一般取为一般取为5第46页，讲稿共53张，创作于星期二厚壁缸体（铸造缸体）厚壁缸体（铸造缸体）:当当D/10时时D/2+0.4pt/-1.3pt-1若若 液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，液压缸缸筒与缸盖采用半环连接，应取应取缸筒壁最小处的值。缸筒壁最小处的值。第47页，讲稿共53张，创作于星期二（二）活塞杆外径校核（二）活塞杆外径校核（1）受拉安全 d4F/=b/1.4第48页，讲稿共53张，创作于星期二缸的强度计算和校核缸的强度计算和校核(3/3)（2）活塞杆的稳定性计算 活塞杆受轴向压力作用时，有可能产生弯曲，当此轴向力达到临界值Fk时，会出现压杆不稳定现象，临界值Fk的大小与活塞杆长度和直径，以及缸的安装方式等因素有关。只有当活塞杆的计算长度时，才进行活塞杆的纵向稳定性计算。其计算按材料力学有关公式进行。使缸保持稳定的条件为：（4.30）Fcr可根据细长比的范围按下述有关公式计算：（a）当细长比 时：（4.31）（b）细长比 ，且 20120时：（4.32）（c）当细长比时，缸具有足够的稳定性，不必校核。第49页，讲稿共53张，创作于星期二（三）缸盖固定螺栓的直径校核（三）缸盖固定螺栓的直径校核 d5.2KF/ZF液压缸的负载液压缸的负载Z固定螺栓的个数固定螺栓的个数K螺纹的拧紧系数（螺纹的拧紧系数（1.1.22.5）螺纹材料的许用应力螺纹材料的许用应力（1.22.5s）s材料的屈服极限材料的屈服极限第50页，讲稿共53张，创作于星期二（四）缓冲计算（四）缓冲计算 缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的缓冲计算主要是估计缓冲时缸中出现的最大冲击压最大冲击压缓冲液压能：缓冲液压能：E E1 1=p=pc cA Ac cl lc c工作部件的总能量：工作部件的总能量：E E2 2=p=pp pA Ap pl lc c+Mv+Mv2 2/2-F/2-Ff fl lc c 要想活塞与缸盖不发生碰闯，就要想活塞与缸盖不发生碰闯，就要使工作部件的全部能量都被缓冲液体要使工作部件的全部能量都被缓冲液体吸收。吸收。第51页，讲稿共53张，创作于星期二即：E1E2E E1 1=p=pc cA Ac cl lc c E2 p pc c E2 /A Ac cl lc c 缓冲装置为节流口变化式缓冲装置，则缓冲装置为节流口变化式缓冲装置，则由于缓冲压力由于缓冲压力p pc c始终不变，最大缓冲压力始终不变，最大缓冲压力的值可由上式计算的值可由上式计算第52页，讲稿共53张，创作于星期二2023/4/13感感谢谢大大家家观观看看第53页，讲稿共53张，创作于星期二
