液压传动液压缸.pptx

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1、2.按液压缸的运动方式分有3.按液压缸的作用分直线往复式、摆动式。单作用式、双作用式。第1页/共72页单作用式液压缸活塞带动负载作外伸运动时，利用油液压力完成的，返程时依靠的是外力、弹簧力、重力等完成的。双作用式液压缸活塞带动负载往返运动时，利用油液的液体压力实现的。详见P68 表3-2 所示。二、典型液压缸的结构分析 （工作原理与特性）第2页/共72页（一）活塞式液压缸按活塞杆数量分有：单活塞杆式、双活塞杆式。按作用分有：单作用式、双作用式。常用的有双作用单活塞杆式的液压缸。1.双作用单活塞杆液压缸1）双作用单活塞杆活塞缸结构结构组成：单活塞杆液压缸的活塞只有一端带活塞杆。第3页/共72页双

2、作用单活塞杆活塞缸结构主要由以下几部分组成：*缸筒部分由端盖和缸体组成；*活塞部分由活塞和活塞杆组成；*密封部分等组成。密封部分的作用是为了防止油液内外泄漏，在缸筒与活塞之间，缸筒和两侧端盖之间，活塞杆与导向套之间、活塞杆与缸盖之间分别装有密封圈。在前端与活塞杆之间装有导向套和防尘圈。第4页/共72页由于往复运动需要油液压力来实现，称其为双作用液压缸。双作用单杆活塞缸结构示意图双作用单杆活塞缸结构示意图-第5页/共72页2）双作用单杆液压缸 （动画1-3活塞右移.swf）3）双作用单杆液压缸职能符号、工作原理第6页/共72页4）工作过程和工作特点第7页/共72页工作特点：（1）液压缸两腔的作用

3、力-单活塞杆液压缸左右两腔的有效工作面积不相等，当给两腔通入相等的压力油时，两腔所产生的推力(作用力)是不相等的，上图所示得知，当输入的压力油为p，两腔产生的推力分别为：（当回油压力等于零时）第8页/共72页左腔产生的推力（系统右行）：右腔产生的推力（系统左行）：第9页/共72页（2）液压缸往返运动速度当分别给两腔输入相同流量的压力油时，两方向得到的运动速度也是不相等的。当两腔输入的流量为Q时，往返的速度分别为-向右运动的速度-向左运动的速度-第10页/共72页2.单作用单活塞杆液压缸在液压缸缸体的一端有油口与油路相连接，在压力油的作用下，活塞带动负载外伸，返程时依靠外力、重力、弹簧力等实现。

4、3.差动式液压缸把液压缸两腔油路通过相关元件互相接通，当通入压力油时，这样的连接，称为“差动连接”。（见下图）第11页/共72页 此时两腔的压力是相等的，由于活塞面积A1（左腔的面积）大于A2（右腔的面积），所以作用在A1上的作用力大于作用在A2上的作用力，活塞向右移动，此时液压缸向外输出推力为F3：第12页/共72页可知差动连接的推力比非差动连接时要小。第13页/共72页差动连接时，有杆腔排出的油全部流入无杆腔，排出的流量QQ为：式中 v v3 3差动连接的速度。流入无杆腔的流量由液压泵供油Q1 与有杆腔排出量Q之和：Q1+Q=Q1+(/4)(D-d)V3第14页/共72页从而得到差动连接速

5、度v3为：V3=Q1 (d/4)可见差动连接的速度比非差动连接时大。总之，差动连接是一种减少推力而获得高速的方法之一。单活塞杆液压缸的安装方式有两种：一种是缸体固定，活塞杆带动负载动作；另一种是活塞杆固定，缸体带动负载动作。第15页/共72页4.双活塞杆液压缸双活塞杆缸是活塞两端都有活塞杆的油缸。职能符号示意 第16页/共72页双活塞杆液压缸示意图-缸体固定式活塞杆固定式-第17页/共72页其结构特点-双活塞杆液压缸的两个活塞杆通常做成相同的直径，如果两腔分别输入流量和压力相等时，则左右两个方向产生的推力和往运动速度都相等。（二）柱塞式液压缸 第18页/共72页1.结构组成 （柱塞式液压缸的结

6、构图）2.2.工作过程 第19页/共72页 其职能符号如下图所示柱塞式液压缸 （动画4-44-4柱塞式液压缸.swf.swf）第20页/共72页当从进油口向缸筒输入压力油时，柱塞2在油压作用下向外推出，而反方向的回程要靠外力实现，由于是单向液压驱动，又称为单作用缸。柱塞液压缸的特点：因为缸筒内壁与柱塞有间隙不接触，除安装导向套和密封装置的部分内壁外，其余内壁可不加工或粗加工，因此采用柱塞式油缸对大直径或行程较长的缸体，大大减少了加工的困难。（参见课本P69）第21页/共72页（三）伸缩套筒液压缸下图为伸缩套筒式液压缸的结构原理图第22页/共72页伸缩套筒式液压缸的结构特点：由两套活塞缸套装而成

7、，件1对缸体3是活塞，对活塞2是缸体依次类推。当压力油从A口通入，活塞1先伸出，然后活塞2伸出。当压力油从B口通入，活塞2先缩入，然后活塞1缩入。按活塞的有效面积大活塞1缩入。按活塞的有效面积大的先动，小的后动。伸出时的推力和速度是分级变化的，活塞1有效面积大，伸出时推力大速度低，第二级活塞2伸出时推力小速度高。第23页/共72页伸缩缸的外伸动作是逐级进行的。首先是最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。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。第24页/共72页这种缸的特点是-在各级活塞依次伸

8、出时可以获得很长的行程，而收缩后轴向尺寸很小。双作用式伸缩式液压缸 （动画4-24-2双作用伸缩液压缸.swf.swf）常用于翻斗、汽车起重机和挖掘机等工程机械上。伸缩式液压缸也可是单作用式（动画4-14-1单作用伸缩液压缸.swf.swf）。第25页/共72页（四）增压液压缸增压液压缸是一种活塞缸和柱塞缸组合而成的增压缸，用在局部区域获得高压的液压系统中。结构中活塞缸中活塞的有效工作面积大于柱塞的有效工作面积，所以向活塞缸无杆腔输入低压油时可以在柱塞缸出口得到高压油。其组成由活塞缸和柱塞缸组合而成。第26页/共72页工作过程如下图增压液压缸工作原理 （动4-3增压缸.swf）第27页/共72

9、页由于所以 故起放大压力的作用。第28页/共72页（五）齿轮缸它由两个柱塞缸和一套齿条传动装置组成。柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的传动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。第29页/共72页（六）摆动式液压缸摆动式液压缸的工作原理 （动4-5双作用摆动缸工作原理.swf）第30页/共72页三、液压缸结构特点（一）液压缸端部的联接-缸体与缸盖的连接 常用的几种联接方法-1.螺纹联接在缸体的端部加工有螺纹，根据螺纹的加工位置，分内、外螺纹联接。特点：液压缸外径小，重量较轻，但结构复杂，装卸时需要专门工具，缸体端部的内、外螺纹应有一定的同心度要求。第31页/共72页螺纹联接-外螺纹联接

10、螺纹联接-内螺纹联接第32页/共72页2.卡簧联接特点：结构简单、紧凑，装卸和加工较方便。但是，当工作压力很高时，或受到较大的冲击载荷作用时，导向套上的环槽易被压溃而使卡簧脱出。3.内卡键（半环）联接特点：这种结构避免了卡簧联接方式中环槽易被压溃的缺点，能承受较大的冲击载荷，制造容易，装、卸方便。（如图）第33页/共72页内卡键（半环）联接第34页/共72页4.拉杆式联接结构通用性好，缸筒加工方便，装拆方便，但端盖的体积较大，重量也较大，拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适用于长度不大的中低压缸。第35页/共72页5.法兰连接特点：结构简单、容易加工，装卸方便，连接强度高，安全可靠。但

11、会使液压缸的外径尺寸增大，重量相比其它的要重。最适合工作压力高、经常受冲击载荷作用的液压系统中。第36页/共72页6.焊接联接焊接式联接外形尺寸较小，结构简单，但焊接时易引起缸筒变形，主要用于柱塞式液压缸。第37页/共72页（二）活塞与活塞杆的联接1.活塞与活塞杆的联接方式（1）卡键（半环）联接 特点强度高，安全可靠、不易松动。但结构复杂，装拆不便。第38页/共72页（2）整体式、焊接式联接特点-结构简单、轴向尺寸紧凑，但元件损坏后需整体更换。整体式 焊接式 第39页/共72页（3）锥销式联接特点：加工容易、装配简单，但承载能力小，易脱落，使用时需要防脱落措施。第40页/共72页（4）螺纹联接

12、特点：结构简单、装拆方便。但需有防松措施。第41页/共72页2.活塞与活塞杆使用特性（1）活塞受油压的作用在缸筒内作往复运动，因此，活塞必须具有一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁制造。（2）活塞杆是联接活塞和工作部件的传力零件，它必须有足够的强度和刚度。（3）活塞杆无论是实心的还是空心的，通常都用钢料制造。（4）活塞杆在导向套内往复运动，其外圆表面应当耐磨并有防锈能力，故活塞杆外圆表面有时需镀铬。第42页/共72页（三）活塞杆端部的联接 与负载的连接有单耳环型、有单耳球铰型、球头型、螺纹连接。用螺纹连接，装卸方便，承受冲击载荷能力不高。在工作环境比较恶劣的机械上可用整体式、焊接式以提高其

13、连接强度。第43页/共72页（四）缸体的安装形式常用的有-单耳环型、单耳球铰型和铰轴型。四、缓冲装置当液压缸所驱动的工作部件质量较大，移动速度较快时，由于具有的动量大，致使在行程终了时，活塞与端盖发生撞击，造成液压冲击和噪声，甚至严重影响工作精度和发生破坏性事故，因此在大型、高速或要求较高的液压中往往须设置有缓冲装置。第44页/共72页液压缸中的缓冲装置结构形式很多，但它的工作原理都是相同的。当活塞接近端盖时，增大液压缸回油阻力，使缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击端盖。缓冲原理：是利用节流原理来现。缓冲作用与径向间隙的大小有关。液压缸上常用的缓冲装置如图下图所示第45

14、页/共72页1.1.间隙缓冲装置（a a）第46页/共72页 间隙缓冲装置当活塞移近端盖时，活塞上的凸台进入端盖的凹腔，将封闭在回油腔中的油液从凸台和凹腔之间的环状间隙 中挤压出去，而使活塞减慢了移动速度。这种缓冲装置结构简单，但缓冲压力不可调节，且实现减速所需行程较长，适用于移动部件惯性不大，移动速度不高的场合。第47页/共72页2.2.可调节流缓冲装置（图b b）它不但有凸台和凹腔等结构，而且在端盖中还装有针形节流阀1和单向阀2。在端盖中还装有针形节流阀1和单向阀2。当活塞移近端盖时，凸台进入凹腔。由于凸台和凹腔之间有O形密封圈挡油，所以回油腔中的油液只能经针形节流阀流出。由于回油阻力增大

15、，因而使活塞受到制动作用。这种缓冲装置可以根据负载情况调整节流阀开口的大小，改变吸收能量的大小，因此适用范围较广。第48页/共72页 3.3.可变节流缓冲装置图c）可变节流缓冲装置-它在活塞上开有横断面为三角形的轴向斜槽1。当活塞移近液压缸端盖时，活塞与端盖间的油液须经轴向三角槽流出，而使活塞受到制动作用。从图中可看出，它在实现缓冲过程中能自动改变其节流口大小（随着活塞移动速度的降低而相应关小节流口），因而使缓冲作用均匀，冲击压力小，制动位置精度高。第49页/共72页五、排气装置当液压系统长时间停止工作，系统中的油液由于本身重量的作用和其它原因而流出时，易使空气吸入系统，如果液压缸中有空气或油

16、中混入空气，都会使液压缸运动不平稳，因此一般在工作前应使系统中的空气排出，为此可在液压缸最高部位（那里往往是空气聚积的地方）设置排气装置。第50页/共72页排气装置形式有-通常有两种一种是在液压缸的最高部位处开排气孔（图a），并用管道连接排气阀进行排气，当系统工作时该阀应关闭。另一种是在液压缸的最高部位处装排气塞。（图b、c）第51页/共72页六、液压缸的密封（一）密封装置的作用是用来防止液压油的泄漏和灰尘的入侵。（二）液压缸为什么要密封 液压缸中的压力油液可能通过固定部件的联接处和相对运动部件的配合处而泄漏。泄漏使液压缸的容积效率降低和油液发热，外泄漏还会污染环境。泄漏严重时会影响到液压缸的

17、工作性能，甚至使液压缸不能正常工作。因此采用适当的密封装置来防止和减少泄漏。第52页/共72页（三）密封的类型液压缸是依靠密闭油液容积的变化来传递力和速度的。故密封装置的好坏将直接影响液压缸工作性能。根据需要密封的偶合面间有无相对运动，可把密封分为动密封和静密封两大类。（四）设计或选用密封装置时的基本要求是：（1）具有良好的密封性能；（2）随着压力的增加，能自动提高起密封性能；第53页/共72页（3）摩擦阻力要小、耐磨性要好；（4）密封件耐油性、抗腐蚀性要好；（5）使用寿命长；（6）使用温度范围要广。（7）制造简单，拆装方便。（五）常见的密封方法1.间隙密封间隙密封是依靠相对运动件配合表面间微

18、小间隙来防止泄漏的。第54页/共72页它的密封性能与间隙大小、压力差、配合表面长度、直径以及加工质量有关。（如下图）第55页/共72页 间隙密封的特点：为了提高它的密封性能，在活塞上常开有深0.30.5mm的截面为三角形的环形槽（也称作平衡槽），在环形槽中形成等压区，使作用在活塞上的径向液压力得到平衡，有使活塞自动对中的作用，从而减小了活塞和油缸配合表面间的摩擦力并减少泄漏量。（1 1）使活塞周围有压力油的作用，有利于活塞的对中并减小活塞运动时的摩擦力。（2）增大油液泄漏的阻力，减小偏心量，提高了密封性。第56页/共72页（3）储存油液，使活塞自动润滑。（4）间隙密封结构简单，摩擦力小。（5

19、5）但其密封性能不能随压力的增大而提高，且磨损后不能自动补偿间隙，当活塞直径大时，配合表面很大，要保证缸体很高的加工精度有一定困难，且不经济，因此一般在液压缸中较少采用，而仅用于直径小、运动速度快的低压液压缸中。第57页/共72页2.活塞环密封活塞环密封：在活塞的环形槽中，嵌放有开口的金属活塞环。（如下图所示）第58页/共72页活塞环密封的特点-活塞环依靠其弹性变形所产生的张力紧贴在油缸内壁，从而实现密封，这种密封装置的密封效果较好，能适应较大的压力变化和速度变化，耐高温，使用寿命长，易于维护保养，并能使活塞有较长的支承面。缺点是制造工艺复杂，因此只适用于高压、高速或密封性能要求较高的场合。3

20、.密封圈密封 密封圈密封是液压元件中应用最广的一种密封形式。第59页/共72页（1）它的优点在于：结构简单，制造方便，是大量生产的标准模压件，所以成本低。能自动补偿磨损。油液的工作压力越高，密封圈在密封面上贴得越紧，其密封性能可随着压力的加大而提高，因而密封可靠。被密封的部位，表面不直接接触，所以加工精度可以放低。既可用于固定件，也可用于运动件。第60页/共72页常用密封圈按其断面形状可分为O形密封圈和唇形密封圈。唇形密封圈中又可分为Y形、V形U U形及组合式等多种密封圈。（2）密封圈的密封特点密封圈的材料应具有较好的弹性，适当的机械强度，耐热耐磨性好，摩擦系数小，与金属接触不互相粘着和腐蚀，

21、与液压油有很好的“相容性”。第61页/共72页目前用得最多的是耐油橡胶，其次是尼龙和聚氨酯，也有的为了增加耐磨性，在密封圈表面喷涂上一层聚四氟乙烯。密封件的形状应使密封可靠、耐用，摩擦阻力小，容易制造和拆装，特别是应能随压力的升高而提高密封能力和利于自动补偿磨损。（3）O形密封圈 O形密封圈结构及安装-（图a）为O形密封圈的形状。第62页/共72页 第63页/共72页O型密封圈的工作原理O形密封圈的特点 O形密封圈一般适用于低于10MPa的工作压力下，当压力过高时，可设置多道密封圈，并应加用密封挡圈，以防止O形圈从密封槽的间隙中被挤出。使用O形圈的优点是简单，可靠，体积小，动摩擦阻力小，安装方

22、便，价格低。故应用极为广泛。在动密封中，当压力大于10MP时，就要用挡圈，此时密封压力可达到32MP。在静密封中，当压力大于32MP时，就要用挡圈，此时密封压力可达到70MP。第64页/共72页（4）Y形密封圈Y形密封圈结构及安装 一般用耐油橡胶制成，它在工作时受液压力作用使唇张开，分别贴在轴表面和孔壁上，起到密封作用。为此，在装配时应注意使唇边面对有压力的油腔。这种密封圈摩擦力小，在相对运动速度较高的密封面处也能应用，其密封能力可随压力的加大而提高，并能自动补偿磨损。第65页/共72页工作原理 是依靠与它的唇边对配合面的紧密接触，并在压力油作用下产生较大的接触压力，达到密封目的。当液压力生高

23、时，唇边与配合面贴的更紧，接触压力越高密封性能越好。使用特性Y型圈安装时，唇口端对着压力高的一侧。当压力变化较大时，滑动速度较高时，要使用支承环，以固定密封圈。Y型密封圈又分为窄断面和宽断面。第66页/共72页窄断面的截面的长宽比有两倍以上，工作时不易翻转，稳定性好。它又有等高唇型和不等高唇型。不等高唇型-又有孔用和轴用，其短唇与密封面接触，滑动摩擦力小，耐磨性好，寿命长；长唇与非运动表面接触有较大的预压缩量，摩擦阻力大，工作时不易串动。窄面的Y型密封圈一般：工作压力小于 32MPa，使用温度为 -30C100C。第67页/共72页（6）V形密封圈 V形密封圈 的结构及安装（图c）它是用多层涂

24、胶织物压制而成的，并由三个不同截面的支承环、密封环和压环组成，其中密封环的数量由工作压力大小而定。当工作压力高于10MPa10MPa时，可增加V V圈（即密封圈）的数量，以提高密封效果。特点安装时，V型圈的开口应面向压力高的一侧。V形密封圈的接触面较长，密封性好，但摩擦力较大，在相对速度不高的活塞杆与端盖的密封处应用较多。第68页/共72页在液压缸和活塞密封处的应用情况。（见下图）图a为O形密封圈结构及安装；图b为Y形密封圈结构及安装；图c 为V形密封圈 的结构及安装，图c c为防尘圈的安装。第69页/共72页对于工作环境较脏的液压缸来说，为了防止脏物被活塞杆带进液压缸，使油污染，加速密封件的磨损，需在活塞杆密封处设置防尘圈，防尘圈应放在朝向活塞杆外伸的那一端。4.防尘圈防尘圈设置在活塞杆或柱塞的密封圈的外部，防止灰尘、沙砾等异物进入液压缸内，以避免影响液压系统的工作和液压系统元件的使用寿命。目前常用的防尘圈一般为唇形，分有无骨架式和无骨架式，使用最多的是无骨架防尘圈。第70页/共72页其特点-防尘圈的唇部对活塞杆应有一定的过盈量，以便当活塞杆往返运动时唇口刃部能粘附在杆上的灰尘、砂砾等清除掉。#章结第71页/共72页感谢您的观看！第72页/共72页