第4章液压缸精选文档.ppt

第4章液压缸本讲稿第一页，共二十三页4.1 4.1 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点 液压缸按其结构形式可分为活塞式、柱塞式和摆动式三大类；按作用方式分为单作用式和双作用式两种。单作用式液压缸利用液压力实现单方向运动，反方向运动则依靠外力来实现。双作用式液压缸利用液压力实现正、反两个方向的往复运动。4.1.1 4.1.1 活塞式液压缸活塞式液压缸 1 1、双杆活塞缸、双杆活塞缸 图4-1所示为双杆活塞缸的原理图。活塞两侧均装有活塞杆。当两活塞杆直径相同，供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向的运动速度和推力也都相等，即本讲稿第二页，共二十三页(4-1)(4-2)本讲稿第三页，共二十三页 这种两个方向等速、等力的特性使双杆活塞缸特别适合用于双向负载基本相等而又要求往复运动速度相同的场合。图4-1a缸体固定方式，此时液压缸上某一点的运动行程约等于活塞有效行程的三倍，一般用于中、小型设备。图4-1b活塞缸固定方式，此时液压缸上某一点的运动行程约等于缸体有效行程的两倍，常用于大型设备。本讲稿第四页，共二十三页图4-2 实心双杆液压缸 缸体6固定在机体上，活塞缸7和工作台靠支架9和螺母10连接在一起。压力油通过油道a（或b）分别进入液压缸左、右腔时，推动活塞带动工作台往复运动，c为排气孔。1-压盖；2-密封圈；3-导向套；4-纸垫；5-活塞；6-缸体；7-活塞杆；8-端盖；9-支架；10-螺母本讲稿第五页，共二十三页图4-3 空心双杆液压缸 该形式的液压缸的活塞杆固定在床身上，缸体和工作台连接在一起。当压力油通过活塞杆2的中心孔和径向孔b(或a)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。1-压盖；2-活塞杆；3-托架；4、15-端盖；5、14-密封圈；6-排气孔；7-导向套；8-锥销；9-O型密封圈；10-活塞；11-缸体；12-压板；13-半环本讲稿第六页，共二十三页2 2、单杆活塞缸、单杆活塞缸 图4-4为双作用单杆活塞缸的工作原理图，缸体固定，只在活塞的一侧装有活塞杆，由于活塞两端的有效面积不等，因此如向两腔输入的流量相同时，活塞在两个方向的运动速度也不相等；同样，如向两腔输入的油压相同时，活塞在两个方向所产生的力（拉力或推力）也不相等。无杆腔进油时（图4-4a），有杆腔回油。设活塞的运动速度为v1,推力为F1，则有 (4-3)(4-4)本讲稿第七页，共二十三页图4-4 单杆活塞缸 本讲稿第八页，共二十三页 有杆腔进油时（图4-4b），无杆腔回油。设活塞的运动速度为v2，推力为F2，则有（4-5)（4-6）比较上述各式可知，v1F2。即活塞杆伸出时，推力较大，速度较小；活塞杆缩回时，推力较小，速度较大。因而它适用于一个方向有较大负载但运行速度较低，另一方向为空载快速退回的场合。本讲稿第九页，共二十三页液压缸往复运动时的速度比为（4-7)式4-7表明，可以通过改变活塞与活塞杆的直径比值来满足两个方向的不同速度要求。单杆活塞缸可以是缸体固定、活塞运动，也可以是活塞固定、缸体运动，无论采用哪一种形式，液压缸往复运动范围均为有效行程的两倍，如图4-5所示。本讲稿第十页，共二十三页图4-5 单杆活塞缸的运动范围 本讲稿第十一页，共二十三页 单杆活塞缸还有另外一种非常重要的工作方式，即两腔同时通入压力油，如图4-6所示，这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接时液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆腔受力面积大于有杆腔，活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞杆作伸出运动，并将有杆腔的油液挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速度。差动连接时，有杆腔排出流量 ，进入无杆腔后，无杆腔流量为 故活塞杆的伸出速度v3为(4-8)本讲稿第十二页，共二十三页图4-6 单杆活塞缸的差动连接 本讲稿第十三页，共二十三页差动连接时，p1p2,活塞推力为F3，故由式4-8和4-9可知，差动连接时实际起作用的有效面积是活塞杆的横截面积。若要使活塞往返速度相等，即v3=v2，则(4-9)与非差动连接无杆腔进油工况相比，在输入油液压力和流量相同的条件下，活塞杆伸出速度较大而推力较小。利用差动连接，而已在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度。这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中。图4-7所示为单杆活塞缸的典型结构。当压力油从a孔或b孔进入缸体3时，可使活塞实现往复运动，并利用设在缸端的缓冲及排气装置5减少冲击和振动。本讲稿第十四页，共二十三页图4-7 单杆活塞缸的典型结构 1、4-缸盖；2-活塞；3-缸体；5-缓冲及排气装置；6-导向套；7-拉杆；8-活塞杆本讲稿第十五页，共二十三页4.1.2 4.1.2 柱塞缸柱塞缸 图4-8为柱塞缸的结构示意图，它为单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或弹簧等其它外力来实现。为了减轻重量，防止柱塞下垂（水平放置时），降低密封装置的单面摩擦，柱塞缸的柱塞通常做成空心的。为了得到双向运动，柱塞缸常成对使用，如图4-9所示。图4-10为柱塞缸的工作原理图，柱塞上的有效作用力为(4-10)(4-11)本讲稿第十六页，共二十三页图4-8 柱塞缸的结构示意图 柱塞缸最大的特点是柱塞不与缸体接触，运动时靠缸盖上的导向套来导向，因而对缸体内壁的精度要求较低，工艺性好，成本低，特别适用于行程较长的场合。1、缸体；2-柱塞；3-导向套；4-弹簧卡圈本讲稿第十七页，共二十三页图4-9 双向运动柱塞缸的工作原理 本讲稿第十八页，共二十三页图4-10 柱塞缸的工作原理 本讲稿第十九页，共二十三页4.1.3 4.1.3 摆动缸摆动缸 摆动缸也称摆动液压马达，它有单叶片和双叶片两种结构形式，如图4-11所示。定子块1固定在缸体4上，叶片2与摆动轴连为一体。当两油口交替通入压力油时，在叶片的带动下，它的主轴能输出小于360的摆动运动。常用于工夹具的夹紧装置、送料装置、转位装置及需要周期性进给的系统中。图4-11 摆动缸 本讲稿第二十页，共二十三页4.1.4 4.1.4 组合式液压缸组合式液压缸1.1.伸缩缸伸缩缸 伸缩缸也称多级缸，它由两级或多级活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸体。图4-12所示为其结构示意图。工作时外伸动作逐级进行，首先是最大直径的缸体外伸，当其达到行程终点的时候，稍小直径的缸开始外伸。由于有效工作面积逐次减小，因此当输入流量相同时，外伸速度逐次增大，当负载恒定时，液压缸的工作压力逐级增高。空载缩回的顺序是从小活塞到大活塞，收缩后液压缸总长度较短，占用空间较小，结构紧凑。收缩缸常用于工程机械和其它行走机械，如起重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。本讲稿第二十一页，共二十三页图4-12 伸缩缸 本讲稿第二十二页，共二十三页2.2.齿条活塞缸齿条活塞缸齿条活塞缸又称无杆式液压缸，它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮组成，如图4-13所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周期性往复转动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。图4-13 齿条活塞缸 本讲稿第二十三页，共二十三页