第5章 液壓缸

1、 第五章第五章 液壓缸液壓缸液壓缸液壓缸 液壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是將流體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的液壓傳動(dòng)中的執(zhí)行元件是將流體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的元件。它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其輸入為壓力和流量，元件。它驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其輸入為壓力和流量，輸出為力和速度。輸出為力和速度。 液壓缸是實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件液壓缸是實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件 。 缸筒固定缸筒固定：一腔連續(xù)地輸入壓力油。當(dāng)油的壓力足以克服：一腔連續(xù)地輸入壓力油。當(dāng)油的壓力足以克服活塞桿上的所有負(fù)載時(shí)，活塞以速度連續(xù)向另一腔運(yùn)動(dòng)，活活塞桿上的所有負(fù)載時(shí)，活塞以速度連續(xù)向另一腔運(yùn)動(dòng)，活塞桿對(duì)外界做功塞桿對(duì)外界做功 。反之亦然。

2、反之亦然。 活塞桿固定活塞桿固定：一腔連續(xù)地輸入壓力油時(shí)，則缸筒向另一方：一腔連續(xù)地輸入壓力油時(shí)，則缸筒向另一方向運(yùn)動(dòng)。反之亦然。向運(yùn)動(dòng)。反之亦然。 液壓缸的分類液壓缸的分類 按結(jié)構(gòu)形式分：按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸活塞缸 單桿活塞缸（單桿活塞缸（單桿單作用、單桿雙作用單桿單作用、單桿雙作用） 雙桿活塞缸（雙桿活塞缸（雙桿雙作用雙桿雙作用）柱塞缸柱塞缸擺動(dòng)缸擺動(dòng)缸 又分又分單葉片擺動(dòng)缸、雙葉片擺動(dòng)缸單葉片擺動(dòng)缸、雙葉片擺動(dòng)缸其他液壓缸其他液壓缸 伸縮液壓缸、增壓缸、齒輪伸縮液壓缸、增壓缸、齒輪- -齒條式液壓缸齒條式液壓缸按作用方式分：按作用方式分：?jiǎn)巫饔靡簤焊讍巫饔靡簤焊?一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)依靠液壓作

3、用力實(shí)現(xiàn)，另一一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn)，另一個(gè)方向依靠彈簧力、重力等實(shí)現(xiàn)；個(gè)方向依靠彈簧力、重力等實(shí)現(xiàn)；雙作用液壓缸雙作用液壓缸 兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠液壓作用力來實(shí)現(xiàn)；兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠液壓作用力來實(shí)現(xiàn)；復(fù)合式缸復(fù)合式缸 活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合等?；钊着c機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合等。 當(dāng)通入液油，它的主軸能輸出小于當(dāng)通入液油，它的主軸能輸出小于360360的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的缸稱為缸稱為擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸。常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位。常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械手及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。裝

4、置、液壓機(jī)械手及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。單葉片式擺動(dòng)缸的最大回轉(zhuǎn)角度一般小于單葉片式擺動(dòng)缸的最大回轉(zhuǎn)角度一般小于280；雙葉片式擺動(dòng)缸的最大回轉(zhuǎn)角度一般小于雙葉片式擺動(dòng)缸的最大回轉(zhuǎn)角度一般小于150。 一、擺動(dòng)液壓缸（擺動(dòng)液壓馬達(dá)）一、擺動(dòng)液壓缸（擺動(dòng)液壓馬達(dá)） 圖圖4-27 4-27 單葉片式單葉片式 圖圖4-28 4-28 雙葉片式雙葉片式 單葉片擺動(dòng)缸單葉片擺動(dòng)缸 雙葉片擺動(dòng)缸雙葉片擺動(dòng)缸 柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸 如圖所示，柱塞缸由如圖所示，柱塞缸由缸筒缸筒1 1、柱塞、柱塞2 2、導(dǎo)套、導(dǎo)套3 3、密封圈密封圈4 4和壓蓋和壓蓋5 5等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸

5、，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。本低。二、柱塞式液壓缸二、柱塞式液壓缸 當(dāng)活塞式液壓缸行程較長時(shí)，加工難度大當(dāng)活塞式液壓缸行程較長時(shí)，加工難度大, ,使得制造成本增使得制造成本增加。加。 某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制, ,柱塞式液壓缸正柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。是滿足了這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。 (1)(1)它是一種它是一種單作用式液壓缸單作用式液壓缸，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向，靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；的運(yùn)動(dòng)，柱塞

6、回程要靠其它外力或柱塞的自重； (2)(2)柱塞與缸筒無配合關(guān)系，缸筒內(nèi)孔不需精加工，成本低。柱塞與缸筒無配合關(guān)系，缸筒內(nèi)孔不需精加工，成本低。為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。 (3)(3)柱塞重量往往較大，水平放置時(shí)容易因自重而下垂，造柱塞重量往往較大，水平放置時(shí)容易因自重而下垂，造成密封件和導(dǎo)向單邊磨損，故其成密封件和導(dǎo)向單邊磨損，故其垂直使用更有利垂直使用更有利。 雙柱塞缸的工作原理雙柱塞缸的工作原理 1.1.單活塞桿（單桿）液壓缸單活塞桿（單桿）液壓缸三、活塞式液壓缸三、活塞式液壓缸 單桿雙作用活塞缸單桿雙作用活塞缸 由于只在活塞的一

7、端有活塞桿，使由于只在活塞的一端有活塞桿，使兩腔的有效工作面積不相等，因此在兩腔分別輸入相同流兩腔的有效工作面積不相等，因此在兩腔分別輸入相同流量的情況下，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不相等。它的安裝也有量的情況下，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不相等。它的安裝也有缸筒固定缸筒固定和和活塞桿固定活塞桿固定兩種，進(jìn)、出口的布置根據(jù)安裝方兩種，進(jìn)、出口的布置根據(jù)安裝方式而定，式而定，但工作臺(tái)移動(dòng)范圍都為活塞有效行程的兩倍。但工作臺(tái)移動(dòng)范圍都為活塞有效行程的兩倍。 單桿單作用活塞缸單桿單作用活塞缸單桿雙作用活塞缸單桿雙作用活塞缸單桿單作用活塞缸單桿單作用活塞缸工作時(shí)靠壓力油推動(dòng)，返回時(shí)靠自工作時(shí)靠壓力油推動(dòng)，返回時(shí)靠自重

8、重( (或彈簧或彈簧) )的作用實(shí)現(xiàn)的作用實(shí)現(xiàn)。 與非差動(dòng)連接無桿與非差動(dòng)連接無桿腔進(jìn)油工況相比，在輸腔進(jìn)油工況相比，在輸入油液壓力和流量相同入油液壓力和流量相同的條件下，活塞桿伸出的條件下，活塞桿伸出速度較大而推力較小。速度較大而推力較小。實(shí)際應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用中，液壓系統(tǒng)常通過控制閥來改變單常通過控制閥來改變單桿缸的油路連接，使其桿缸的油路連接，使其有不同的工作方式，從有不同的工作方式，從而獲得而獲得快進(jìn)快進(jìn)（差動(dòng)連（差動(dòng)連接）接）工進(jìn)工進(jìn)（無桿腔進(jìn)（無桿腔進(jìn)油）油） 快退快退（有桿腔（有桿腔進(jìn)油）的工作循環(huán)。進(jìn)油）的工作循環(huán)。 2.2.雙桿活塞液壓缸雙桿活塞液壓缸 雙桿活塞液壓缸的

9、活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式。AFQv(a)缸筒固定式缸筒固定式1p2pAFQv(b)活塞桿固定式活塞桿固定式1p2p 增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，但它不是能量增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，但它不是能量轉(zhuǎn)換裝置，只是一個(gè)增壓器件。轉(zhuǎn)換裝置，只是一個(gè)增壓器件。增壓比為大活塞與小柱增壓比為大活塞與小柱塞的面積比塞的面積比K KD D2 2/d/d2 2 ；增壓能力是在降低有效增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的；流量的基礎(chǔ)上得到的；增壓缸作為中間環(huán)節(jié)，增壓缸作為中間環(huán)節(jié)，用在低壓系統(tǒng)要求有局部用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場(chǎng)合。高壓油路的場(chǎng)合。四、增

10、壓缸四、增壓缸 又稱伸縮套筒式缸，由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前又稱伸縮套筒式缸，由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒。各級(jí)活塞依次伸一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒。各級(jí)活塞依次伸出可獲得很長的行程，當(dāng)依次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。出可獲得很長的行程，當(dāng)依次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。除雙作用伸縮液壓缸外，除雙作用伸縮液壓缸外，還有單作用伸縮液壓缸，還有單作用伸縮液壓缸，它與雙作用不同點(diǎn)是回程它與雙作用不同點(diǎn)是回程靠靠外力，而雙作用靠液壓外力，而雙作用靠液壓作用力作用力。特別適用于工程特別適用于工程機(jī)械及自動(dòng)線步進(jìn)式輸送機(jī)械及自動(dòng)線步進(jìn)式輸送裝置。裝置。五

11、、多級(jí)缸五、多級(jí)缸 單作用伸縮缸單作用伸縮缸 雙作用伸縮缸雙作用伸縮缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，活塞往復(fù)移動(dòng)經(jīng)齒條、齒輪機(jī)構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，組成，活塞往復(fù)移動(dòng)經(jīng)齒條、齒輪機(jī)構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，用于機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、液壓機(jī)械手等。用于機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位、液壓機(jī)械手等。 876543211211109行程齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1 1 緊固螺帽；緊固螺帽；2 2 調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘；3 3 端蓋；端蓋；4 4 墊圈；墊圈；5 O5 O形密封圈；形密封圈；6 6 擋圈

12、；擋圈；7 7 缸套；缸套；8 8 齒條活塞；齒條活塞；9 9 齒輪；齒輪；l0 l0 傳動(dòng)軸；傳動(dòng)軸；11 11 缸體；缸體；12 12 螺釘螺釘q六、齒條活塞缸六、齒條活塞缸 六、典型液壓缸的結(jié)構(gòu)六、典型液壓缸的結(jié)構(gòu) 液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式 缸體組件缸體組件 包括缸包括缸筒、缸蓋、缸底等筒、缸蓋、缸底等零件。零件。 活塞組件活塞組件 包括活包括活塞與活塞桿等零件。塞與活塞桿等零件。 密封裝置密封裝置 有活塞有活塞與缸筒、活塞桿與與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。缸蓋的密封。 緩沖裝置緩沖裝置 排氣裝置排氣裝置 1 1、缸筒和缸蓋、缸筒

13、和缸蓋 采用采用，、，但，但。為為，但，但是，這種結(jié)構(gòu)是，這種結(jié)構(gòu)，。 缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)11缸蓋缸蓋 22缸筒缸筒 33壓板壓板 44半環(huán)半環(huán)缸筒和缸蓋的常見連接結(jié)構(gòu)形式如缸筒和缸蓋的常見連接結(jié)構(gòu)形式如所示：所示： 1 1、缸筒和缸蓋、缸筒和缸蓋 缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)11缸蓋缸蓋 22缸筒缸筒 55防松螺母防松螺母為為，。，。 1 1、缸筒和缸蓋、缸筒和缸蓋 為為，。為為，且，且。 缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)缸蓋缸蓋 缸筒缸筒 拉桿拉桿 2 2、活塞和活塞桿、活塞和活塞桿 和和形式很多，有形式很多，有和和等，如等，如所示。所示。，但，但。，但，但。此外，在尺。此外，在尺寸

14、較小的場(chǎng)合，活塞寸較小的場(chǎng)合，活塞和活塞桿也有制成整和活塞桿也有制成整體式結(jié)構(gòu)的。體式結(jié)構(gòu)的。 活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)a a）螺紋式連接螺紋式連接 b b）半環(huán)式連接半環(huán)式連接11彈簧卡圈彈簧卡圈 22軸套軸套 33螺母螺母 44半環(huán)半環(huán) 55壓板壓板 66活塞活塞 77活塞桿活塞桿 圖圖4-47 4-47 活塞桿頭部結(jié)構(gòu)活塞桿頭部結(jié)構(gòu)(a)(a)、(c)(c)單耳環(huán)不帶襯套；單耳環(huán)不帶襯套；(b)(b)單耳環(huán)帶襯套；單耳環(huán)帶襯套；(d)(d)雙耳環(huán)；雙耳環(huán)；(e)(e)球頭；球頭；(f)(f)外螺紋；外螺紋；(g)(g)內(nèi)螺紋。內(nèi)螺紋?；钊麠U頭部與工作機(jī)構(gòu)相連，頭部結(jié)構(gòu)形式有多

15、種，可根據(jù)不活塞桿頭部與工作機(jī)構(gòu)相連，頭部結(jié)構(gòu)形式有多種，可根據(jù)不同負(fù)載要求進(jìn)行選擇。同負(fù)載要求進(jìn)行選擇。 圖圖4-48 4-48 密封裝置密封裝置(a)(a)間隙密封；間隙密封；(b)(b)摩擦環(huán)密封；摩擦環(huán)密封；(c)(c)、(d)(d)密封圈密封。密封圈密封。 間隙密封間隙密封 均壓槽均壓槽 優(yōu)點(diǎn)是摩擦力小，缺點(diǎn)是存在泄漏優(yōu)點(diǎn)是摩擦力小，缺點(diǎn)是存在泄漏活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封 一般用于高壓，高速和高溫的場(chǎng)合一般用于高壓，高速和高溫的場(chǎng)合密封圈密封密封圈密封 O O型密封圈型密封圈 Y Y型密封圈型密封圈 V V型密封圈型密封圈 組合密封圈組合密封圈3 3、密封裝置、密封裝置 是利用是利用或或移動(dòng)到接近終點(diǎn)時(shí)，將移動(dòng)到接近終點(diǎn)時(shí)，將和和之間的一部分油液封住，迫使油液從之間的一部分油液封住，迫使油液從或或中擠出，中擠出，。 理想的緩沖裝置應(yīng)在其整個(gè)工作過程中保持緩沖壓力恒定理想的緩沖裝置應(yīng)在其整個(gè)工作過程中保持緩沖壓力恒定不變，實(shí)際的緩沖裝置則很難做到這點(diǎn)不變，實(shí)際的緩沖裝置則很難做到這點(diǎn) 。4 4、緩沖裝置、緩沖裝置 設(shè)置目的設(shè)置目的 防止缸中運(yùn)動(dòng)件在行程終防止缸中運(yùn)動(dòng)件在行程終端發(fā)生端發(fā)生碰撞，以致?lián)p壞碰撞，以致?lián)p壞緩沖原理緩沖原理 緩沖柱塞（緩沖柱塞（綠色綠色） 在排油腔產(chǎn)