液壓缸的分類及基本計算

1、ysu-20103.1 液壓缸的分類及基本計算液壓缸的分類及基本計算3.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸的結(jié)構(gòu)本章小結(jié)本章小結(jié)作業(yè)作業(yè)液壓缸液壓缸ysu-2010 3.1 液壓缸的分類及基本計算液壓缸的分類及基本計算液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最多的執(zhí)行元件，它液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最多的執(zhí)行元件，它將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)往復(fù)直線運動將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能，實現(xiàn)往復(fù)直線運動或擺動，輸出力或扭矩或擺動，輸出力或扭矩。其作用方式可分為其作用方式可分為單作用式單作用式和和雙作用式雙作用式兩種。兩種。單作用式液壓缸單作用式液壓缸液壓油只能使液壓缸實現(xiàn)單向運液壓油只能使液壓缸實現(xiàn)單向運動，即壓動，

2、即壓 力油只是通向液壓缸的一腔，而反方向運力油只是通向液壓缸的一腔，而反方向運動則必須依靠外力來實現(xiàn)，如復(fù)位彈簧力、自重或動則必須依靠外力來實現(xiàn)，如復(fù)位彈簧力、自重或其它外部作用。其它外部作用。雙作用式液壓缸雙作用式液壓缸在兩個方向上的運動都由液壓油在兩個方向上的運動都由液壓油的壓力推動來實現(xiàn)。的壓力推動來實現(xiàn)。ysu-2010 液壓缸可以看作是直線馬達液壓缸可以看作是直線馬達(或擺動馬達或擺動馬達)，其其單位位移排量即為液壓缸的有效面積單位位移排量即為液壓缸的有效面積A。 當(dāng)液壓缸的回油壓力為零且不計損失時，當(dāng)液壓缸的回油壓力為零且不計損失時，輸入液壓功率輸入液壓功率p q等于輸出機械功率等

3、于輸出機械功率Fv 。 液壓缸有多種結(jié)構(gòu)，但根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)液壓缸有多種結(jié)構(gòu)，但根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)特點可分為特點可分為活塞式活塞式、柱塞式柱塞式和和擺動式擺動式三類基三類基本形式，除此以外，還有在基本形式上發(fā)展本形式，除此以外，還有在基本形式上發(fā)展起來的各種特殊用途的組合液壓缸。起來的各種特殊用途的組合液壓缸。ysu-2010液壓缸的分類1、單作用活塞式液壓缸、單作用活塞式液壓缸單向液壓驅(qū)動，回程靠自重、彈簧或其單向液壓驅(qū)動，回程靠自重、彈簧或其它外力。它外力。2、單作用柱塞式液壓缸、單作用柱塞式液壓缸柱塞較粗，受力較好，穩(wěn)定性好，單向柱塞較粗，受力較好，穩(wěn)定性好，單向進油驅(qū)動，回程靠外力。進油驅(qū)動

4、，回程靠外力。3、單作用伸縮式液壓缸、單作用伸縮式液壓缸液壓油進入后，液壓油進入后，將活塞從大到小逐節(jié)推將活塞從大到小逐節(jié)推出，然后靠自重從小到大逐節(jié)縮回出，然后靠自重從小到大逐節(jié)縮回，這，這種液壓缸的特點是缸筒短，伸出長。缸種液壓缸的特點是缸筒短，伸出長。缸筒不受安裝位置所限。例：自卸汽車筒不受安裝位置所限。例：自卸汽車 點擊播放動畫點擊播放動畫ysu-2010 4、雙作用單活塞桿液壓缸、雙作用單活塞桿液壓缸雙向液壓驅(qū)動，往復(fù)速度、力不等。雙向液壓驅(qū)動，往復(fù)速度、力不等。5、差動液壓缸、差動液壓缸差動液壓缸主要是靠油路的連接方式構(gòu)差動液壓缸主要是靠油路的連接方式構(gòu)成差動?？杉哟蠡钊麠U的伸出速

5、度，推成差動?？杉哟蠡钊麠U的伸出速度，推力相應(yīng)減小。力相應(yīng)減小。6、雙桿雙作用液壓缸、雙桿雙作用液壓缸可實現(xiàn)等速往復(fù)運動。可實現(xiàn)等速往復(fù)運動。7、雙作用伸縮式液壓缸、雙作用伸縮式液壓缸它是自卸汽車所用的雙作用伸縮液它是自卸汽車所用的雙作用伸縮液壓缸，由一節(jié)活塞缸和一節(jié)柱塞缸壓缸，由一節(jié)活塞缸和一節(jié)柱塞缸組成。組成。 點擊圖片播放動畫點擊圖片播放動畫動畫動畫CAI.exe點擊播放動畫點擊播放動畫點擊播放動畫點擊播放動畫ysu-2010 8、串聯(lián)液壓缸、串聯(lián)液壓缸 小直徑的液壓缸獲得大的作用面積，小直徑的液壓缸獲得大的作用面積，提高牽引力。提高牽引力。9、增壓液壓缸、增壓液壓缸從低壓系統(tǒng)可獲得高壓

6、系統(tǒng)的能力。從低壓系統(tǒng)可獲得高壓系統(tǒng)的能力。10、多位液壓缸、多位液壓缸可獲得幾個長度準(zhǔn)確的行程，例如，可獲得幾個長度準(zhǔn)確的行程，例如，用于排擋、換擋。用于排擋、換擋。 點擊播放動畫點擊播放動畫ysu-2010 11、單葉片擺動液壓缸、單葉片擺動液壓缸回轉(zhuǎn)往復(fù)運動，最大擺角回轉(zhuǎn)往復(fù)運動，最大擺角300 。12、雙葉片擺動液壓缸、雙葉片擺動液壓缸回轉(zhuǎn)往復(fù)運動，最大擺角回轉(zhuǎn)往復(fù)運動，最大擺角150 。13、齒條液壓缸、齒條液壓缸原理演示原理演示ysu-2010缸固定缸固定 3.1.1 活塞式液壓缸活塞式液壓缸活塞式液壓缸可分為活塞式液壓缸可分為雙桿式雙桿式和和單桿式單桿式兩種結(jié)構(gòu)形式，其安兩種結(jié)構(gòu)

7、形式，其安裝方式有裝方式有缸筒固定缸筒固定和和活塞桿固定活塞桿固定兩種形式。兩種形式。液壓缸的基本參數(shù)：液壓缸往復(fù)運動的液壓缸的基本參數(shù)：液壓缸往復(fù)運動的速度速度v和和牽引力牽引力F。3.1.1.1 3.1.1.1 雙桿活塞式液壓缸雙桿活塞式液壓缸圖圖3.1所示為雙桿活塞式液壓缸的工作原理圖。當(dāng)兩活所示為雙桿活塞式液壓缸的工作原理圖。當(dāng)兩活塞桿直徑相同，供油壓力和流量不變時，活塞式液壓塞桿直徑相同，供油壓力和流量不變時，活塞式液壓缸在兩個方向上的運動速度和推力都相等，即缸在兩個方向上的運動速度和推力都相等，即原理演示原理演示ysu-2010)(422dDqAqvVV缸固定缸固定mmppdDAp

8、pF)(4)(212221 式中式中 v液壓缸的運動速度液壓缸的運動速度(ms)； F液壓缸的推力液壓缸的推力(N)； v液壓缸的容積效率；液壓缸的容積效率；ysu-2010m液壓缸的機械效率；液壓缸的機械效率； q液壓缸的流量液壓缸的流量(m3s)； A液壓缸的有效工作面積液壓缸的有效工作面積(m2)，也可看成，也可看成 單位位移單位位移排量排量(m3m)；p1進油壓力進油壓力(Pa)； p2回油壓力回油壓力(Pa)； D活塞直徑，即缸筒直徑活塞直徑，即缸筒直徑(m)； d活塞桿直徑活塞桿直徑(m)。這種液壓缸常用于要求往返運動速度相同的場合。這種液壓缸常用于要求往返運動速度相同的場合。 缸

9、固定缸固定ysu-2010 圖圖3.1(b)為活塞桿固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓缸的左腔進油時，推為活塞桿固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓缸的左腔進油時，推動缸體向左移動，右腔回油；反之，當(dāng)液壓缸的右腔進油動缸體向左移動，右腔回油；反之，當(dāng)液壓缸的右腔進油時，缸體則向右運動。時，缸體則向右運動。 b）桿固定）桿固定a)缸固定缸固定圖圖3.1(a)為缸體固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓缸的左腔進油，推動為缸體固定式結(jié)構(gòu)，當(dāng)液壓缸的左腔進油，推動活塞向右移動，右腔活塞桿向外伸出，左腔活塞桿向內(nèi)縮活塞向右移動，右腔活塞桿向外伸出，左腔活塞桿向內(nèi)縮進，液壓缸右腔油液回油箱；反之，活塞反向運動。進，液壓缸右腔油液回油箱；反之，活塞反向運動。

10、這類液壓缸常用于中小型設(shè)備中。這類液壓缸常用于中小型設(shè)備中。原理演示原理演示ysu-2010 3.1.1.2 單桿活塞式液壓缸單桿活塞式液壓缸 圖圖3.2所示為雙作用單活塞桿液壓缸，活塞桿只從所示為雙作用單活塞桿液壓缸，活塞桿只從液壓缸的一端伸出，液壓缸的活塞在兩腔有效作液壓缸的一端伸出，液壓缸的活塞在兩腔有效作用面積不相等，用面積不相等，當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓力和流量都不變時，活塞在兩個方向上的運動速力和流量都不變時，活塞在兩個方向上的運動速度和推力都不相等度和推力都不相等，即運動具有不對稱性。，即運動具有不對稱性。ysu-2010 如圖所示，當(dāng)無桿腔進油時

11、，活塞的運動如圖所示，當(dāng)無桿腔進油時，活塞的運動速度速度v1和推力和推力F1分別為分別為VVDqAqv2114mmpdDpDpApAF)(4)(2221222111ysu-2010 如圖如圖3.2(b)所示，當(dāng)有桿腔進油時，活塞的運動速度所示，當(dāng)有桿腔進油時，活塞的運動速度v2和推和推力力F2分別為分別為VVdDqAqv)(42222mmpDpdDpApAF)(4)(2212221122比較上述各式，可以看出比較上述各式，可以看出v2v1, F1F2;液壓缸往復(fù)運動時液壓缸往復(fù)運動時的速度比為的速度比為上式表明，上式表明，活塞桿直徑愈小，速度活塞桿直徑愈小，速度比愈接近比愈接近1，液壓缸在兩個

12、方向上的，液壓缸在兩個方向上的速度差值就愈小。速度差值就愈小。)(=22212dDDvvysu-2010 如圖如圖3.3所示，當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時通入壓力油時，由于所示，當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時通入壓力油時，由于無桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活無桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右運動，塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右運動，活塞桿向外伸出；與此同時，又將有桿腔的油液擠出，使活塞桿向外伸出；與此同時，又將有桿腔的油液擠出，使其流進無桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿其流進無桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速

13、度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為液壓缸的這種連接方式被稱為差動連接差動連接。在差動連接時，有桿腔排出流量在差動連接時，有桿腔排出流量進入無桿腔，根據(jù)流量連續(xù)性方進入無桿腔，根據(jù)流量連續(xù)性方程可導(dǎo)出液壓缸的運動速度程可導(dǎo)出液壓缸的運動速度v3為為VVdqAAqv22134原理演示原理演示ysu-2010 在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下，差動連接液壓缸在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下，差動連接液壓缸的推力的推力F3為為 mmpdpAAF1212134)(由上兩式可知，差動連接時，液壓缸的有效作用面積是活由上兩式可知，差動連接時，液壓缸的有效作用面積是活塞桿的橫截面積，與非差動連接無桿腔

14、進油工況相比，塞桿的橫截面積，與非差動連接無桿腔進油工況相比，在輸入油壓力和流量不變的條件下，在輸入油壓力和流量不變的條件下，活塞桿伸出速度較大，而推力較小。活塞桿伸出速度較大，而推力較小。實際應(yīng)用中，液壓傳動系統(tǒng)常通過實際應(yīng)用中，液壓傳動系統(tǒng)常通過控制閥來改變單活塞桿液壓缸的油控制閥來改變單活塞桿液壓缸的油路連接，使它有不同的工作方式，路連接，使它有不同的工作方式，從而獲得從而獲得快進快進+工進工進+快退快退的工作循的工作循環(huán)。環(huán)。差動連接是在不增加液壓泵容差動連接是在不增加液壓泵容量和功率的條件下，實現(xiàn)快速運動量和功率的條件下，實現(xiàn)快速運動的有效辦法的有效辦法。ysu-2010 例題例題3

15、.1 已知單活塞桿液壓缸的缸筒內(nèi)徑已知單活塞桿液壓缸的缸筒內(nèi)徑 D=100mm，活，活塞桿直徑塞桿直徑 d=70mm，進入液壓缸的流量，進入液壓缸的流量 q=25Lmin，壓力，壓力 p1=2MPa，p2=0液壓缸的容積效率和機械效率分別為液壓缸的容積效率和機械效率分別為0.98、0.97，試求在圖，試求在圖3.2和圖和圖3.3所示的三種工況下，液壓缸可推所示的三種工況下，液壓缸可推動的最大負(fù)載和運動速度各是多少動的最大負(fù)載和運動速度各是多少?并給出運動方向。并給出運動方向。)(1523797. 001021 . 04)(462222121NpdDpDFm)/(052. 098. 0601 .

16、 010254423211smDqAqvVVysu-2010)/(102. 098. 060)07. 01 . 0(10254)(42232222smdDqAqvVV)(777197. 00102)07. 01 . 0(4)(4)(6222212221122NpDpdDpApAFmmysu-2010)/(106. 098. 007. 01025442323smdqvV)(746697. 010207. 04462123NpdFm)/(102. 02smv )(77712NF )(152371NF )/(052. 01smv )/(.=smv10603)(=NF74663ysu-20103.1.

17、2 柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸活塞式液壓缸應(yīng)用非常廣泛，但這種液壓缸由于缸孔加活塞式液壓缸應(yīng)用非常廣泛，但這種液壓缸由于缸孔加工精度要求很高，當(dāng)行程較長時，加工難度大，使得制工精度要求很高，當(dāng)行程較長時，加工難度大，使得制造成本增加。在生產(chǎn)實際中，某些場合所用的液壓缸并造成本增加。在生產(chǎn)實際中，某些場合所用的液壓缸并不要求雙向控制，柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要不要求雙向控制，柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價格低廉的液壓缸。求的一種價格低廉的液壓缸。 如圖如圖3.4(a)所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸

18、，因此缸筒和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。 ysu-2010 單一的柱塞缸只能制成單作用缸，如果要獲得雙向運動，單一的柱塞缸只能制成單作用缸，如果要獲得雙向運動，可采用圖可采用圖3.4(b)所示的復(fù)合式柱塞缸結(jié)構(gòu)，即將兩柱塞液壓所示的復(fù)合式柱塞缸結(jié)構(gòu)，即將兩柱塞液壓缸成對使用，每個柱塞缸控制一個方向的運動參數(shù)。柱塞缸成對使用，每個柱塞缸控制一個方向的運動參數(shù)。柱塞缸的柱塞端面是受壓面，其面積大小決定了柱塞缸的輸出缸的柱塞端面是受壓面，其面積大小決定了柱塞缸的輸出速度和推力。為保證柱塞缸有足夠的推力和穩(wěn)定性，一般

19、速度和推力。為保證柱塞缸有足夠的推力和穩(wěn)定性，一般柱塞較粗，重量較大，水平安裝時易產(chǎn)生單邊磨損，故柱塞較粗，重量較大，水平安裝時易產(chǎn)生單邊磨損，故柱柱塞缸適宜于垂直安裝使用。塞缸適宜于垂直安裝使用。為減輕柱塞的重量，有為減輕柱塞的重量，有時制成空心柱塞。柱塞時制成空心柱塞。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，缸結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，常用于工作行程較長的常用于工作行程較長的場合，如大型拉床，礦場合，如大型拉床，礦用液壓支架等。用液壓支架等。 ysu-2010擺動式液壓缸輸出轉(zhuǎn)矩，并實現(xiàn)往復(fù)擺動，有時也稱為擺擺動式液壓缸輸出轉(zhuǎn)矩，并實現(xiàn)往復(fù)擺動，有時也稱為擺動馬達，在結(jié)構(gòu)上有動馬達，在結(jié)構(gòu)上有單葉片單葉片和和

20、雙葉片雙葉片兩種形式，如圖兩種形式，如圖3.5所所示。單葉片式擺動液壓缸由定子塊示。單葉片式擺動液壓缸由定子塊1、缸體、缸體2、擺動軸、擺動軸3、葉片葉片4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。定子塊固定在缸體上，葉片和擺動軸固連在一起。當(dāng)兩油定子塊固定在缸體上，葉片和擺動軸固連在一起。當(dāng)兩油口相繼通以壓力油時，葉片即帶動擺動軸作往復(fù)擺動?？谙嗬^通以壓力油時，葉片即帶動擺動軸作往復(fù)擺動。 3.1.3 擺動式液壓缸擺動式液壓缸ysu-2010根據(jù)能量守恒原理，得輸出角速度為根據(jù)能量守恒原理，得輸出角速度為當(dāng)考慮到機械效率時，單葉片缸的擺動軸輸出轉(zhuǎn)矩為當(dāng)考慮到

21、機械效率時，單葉片缸的擺動軸輸出轉(zhuǎn)矩為mmppdDbpVT)(822122（)82222dDbqVqnvv（式中式中 D缸體內(nèi)孔直徑缸體內(nèi)孔直徑(m)； d擺動軸直徑擺動軸直徑(m)； b葉片寬度葉片寬度(m)。V每轉(zhuǎn)排量，每轉(zhuǎn)排量，p1qp2)422dDbV（ysu-2010單葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過單葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過280，雙葉片擺動，雙葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過液壓缸的擺角一般不超過150。當(dāng)輸入壓力和流量不變時，雙葉片擺動液壓缸擺動軸輸出當(dāng)輸入壓力和流量不變時，雙葉片擺動液壓缸擺動軸輸出轉(zhuǎn)矩是相同參數(shù)單葉片擺動缸的兩倍，而擺動角速度則是轉(zhuǎn)矩是相同參數(shù)單葉片擺動缸

22、的兩倍，而擺動角速度則是單葉片的一半，擺動缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困單葉片的一半，擺動缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動、轉(zhuǎn)位或間歇運難，一般只用于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動、轉(zhuǎn)位或間歇運動的地方。動的地方。組合式液壓缸組合式液壓缸ysu-2010例例3.2 如圖如圖3.5所示單葉片擺動液壓缸，供油壓力所示單葉片擺動液壓缸，供油壓力p110 MPa，流量流量q=25Lmin，回油壓力，回油壓力p2=0.5 MPa，D=100 mm，d40 mm，若輸出軸的角速度為，若輸出軸的角速度為7 rads，擺動液壓缸的容積，擺動液壓缸的容積效率和機械效率分別為效率和機

23、械效率分別為0.96和和0.98，求擺動液壓缸的葉片寬，求擺動液壓缸的葉片寬度和輸出扭矩是多少度和輸出扭矩是多少?解解 )(52898. 010)5 . 010)(04. 01 . 0(8054. 0)(86222122mNppdDbTm（)(054. 060)04. 01 . 0(796. 010258)822322mdDqbv（)822dDbqv（p1qp2ysu-20103.1.4 組合式液壓缸組合式液壓缸上述為液壓缸的三種基本形式，為滿足特定的上述為液壓缸的三種基本形式，為滿足特定的需要，還可以在這三種基本液壓缸的基礎(chǔ)上構(gòu)需要，還可以在這三種基本液壓缸的基礎(chǔ)上構(gòu)成各種組合式液壓缸。成各

24、種組合式液壓缸。3.1.4.1 增壓缸增壓缸增壓缸也稱增壓器，它增壓缸也稱增壓器，它能將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變能將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河凸┮簤合到y(tǒng)中為高壓油供液壓系統(tǒng)中的高壓支路使用，增壓的高壓支路使用，增壓缸如圖所示。缸如圖所示。ysu-2010它由有效面積為它由有效面積為A1的大液壓缸和有效作用面積為的大液壓缸和有效作用面積為A2的的小液壓缸在機械上串聯(lián)而成，大缸作為原動缸，輸入小液壓缸在機械上串聯(lián)而成，大缸作為原動缸，輸入壓力為壓力為p1，小缸作為輸出缸，輸出壓力為，小缸作為輸出缸，輸出壓力為p2。若不計摩。若不計摩擦力，根據(jù)力平衡關(guān)系，可有如下等式：擦力，根據(jù)力平衡關(guān)系，可有如下等式：圖圖

25、3.6 增壓液壓缸增壓液壓缸比值比值A(chǔ)1A2稱為增壓比，由稱為增壓比，由于于A1A21，壓力，壓力p2被放大，被放大，從而起到增壓的作用。從而起到增壓的作用。12122211pAAppApA或ysu-20103.1.4.2 多級缸多級缸 多級缸又稱伸縮缸它由兩級或多級活塞缸多級缸又稱伸縮缸它由兩級或多級活塞缸套裝而成，如圖所示。套裝而成，如圖所示。ysu-2010 前一級缸的活塞桿就是后一級缸的缸套，前一級缸的活塞桿就是后一級缸的缸套，活塞伸出的順序活塞伸出的順序是從大到小是從大到小，相應(yīng)的推力也是從大到小，而伸出的速度則，相應(yīng)的推力也是從大到小，而伸出的速度則是由慢變快。是由慢變快。 空載縮

26、回的順序一般是從小活塞到大活塞空載縮回的順序一般是從小活塞到大活塞，收縮后液壓缸，收縮后液壓缸總長度較短，占用空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊。多級缸適用于工總長度較短，占用空間較小，結(jié)構(gòu)緊湊。多級缸適用于工程機械和其它行走機械，如起重機伸縮臂、車輛自卸等。程機械和其它行走機械，如起重機伸縮臂、車輛自卸等。多級伸縮缸多級伸縮缸ysu-2010 3.1.4.3 齒條活塞缸齒條活塞缸齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)組成，如圖所示。齒條活塞往復(fù)移動帶動齒輪組成，如圖所示。齒條活塞往復(fù)移動帶動齒輪 9并驅(qū)動并驅(qū)動傳動軸傳動軸10往復(fù)擺動，它多用于自動線、組

27、合機床等轉(zhuǎn)往復(fù)擺動，它多用于自動線、組合機床等轉(zhuǎn)位或分度機構(gòu)中。位或分度機構(gòu)中。圖圖3.8 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-緊固螺帽緊固螺帽;2-調(diào)節(jié)螺釘調(diào)節(jié)螺釘; 3-端壁；端壁；4-墊圈墊圈;5-O形密封圈形密封圈;6-擋圈擋圈; 7-缸套缸套;8-齒條活塞齒條活塞;9-齒輪齒輪;10-傳動軸傳動軸;11-缸體缸體;12-螺釘螺釘原理演示原理演示ysu-20103.2 液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸通常由后端蓋、缸筒、活塞桿、活塞組件、前端蓋液壓缸通常由后端蓋、缸筒、活塞桿、活塞組件、前端蓋等主要部分組成；為防止油液向液壓缸外泄漏或由高壓腔向等主要部分組成；為防止油液向液

28、壓缸外泄漏或由高壓腔向低壓腔泄漏，在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、低壓腔泄漏，在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設(shè)置有活塞桿與前端蓋之間均設(shè)置有密封裝置密封裝置，在前端蓋外側(cè)，還，在前端蓋外側(cè)，還裝有裝有防塵裝置防塵裝置；為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊缸蓋，液壓缸端部為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊缸蓋，液壓缸端部還設(shè)置還設(shè)置緩沖裝置緩沖裝置；有時還需設(shè)置；有時還需設(shè)置排氣裝置排氣裝置。ysu-2010 圖圖3.9為雙作用單活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖，該液壓缸主為雙作用單活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖，該液壓缸主要由缸底要由缸底1、缸筒、缸筒6、缸蓋、缸蓋10、活塞、活

29、塞4、活塞桿、活塞桿7和導(dǎo)向套和導(dǎo)向套8等組成；缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋采用螺等組成；缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接?；钊c活塞桿采用卡鍵連接，為了保證液壓缸紋連接?；钊c活塞桿采用卡鍵連接，為了保證液壓缸的可靠密封，在相應(yīng)位置設(shè)置了密封圈的可靠密封，在相應(yīng)位置設(shè)置了密封圈3、5、9、11和和防塵圈防塵圈12。下面對液壓缸的結(jié)構(gòu)具體分析。下面對液壓缸的結(jié)構(gòu)具體分析。ysu-20103.2.1 缸體組件缸體組件 缸體組件與活塞組件形成的密封容腔承受油壓作用，缸體組件與活塞組件形成的密封容腔承受油壓作用，因此，缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精度可因此，缸體組件要有足夠的強

30、度，較高的表面精度可靠的密封性?？康拿芊庑?。ysu-2010 3.2.1.1 缸筒與端蓋的連接形式缸筒與端蓋的連接形式常見的缸體組件連接形式如圖常見的缸體組件連接形式如圖3.10所所示。示。(1)法蘭式連接法蘭式連接，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠，它是常用的一種連接形式。連接可靠，它是常用的一種連接形式。環(huán)焊法蘭(2)半環(huán)式連接半環(huán)式連接，分為外半環(huán)連接和內(nèi)，分為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式，半環(huán)連接工半環(huán)連接兩種連接形式，半環(huán)連接工藝性好，連接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，但削藝性好，連接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱了缸筒強度。弱了缸筒強度。ysu-2010 (3)螺紋式連接螺紋式連接

31、，有外螺紋連接和有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種，其內(nèi)螺紋連接兩種，其特點是體積特點是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，一般用，一般用于要求外形尺寸小、重量輕的場于要求外形尺寸小、重量輕的場合。合。(4)拉桿式連接拉桿式連接，結(jié)構(gòu)簡單，工藝性結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，通用性強。好，通用性強。適用于長度不大的中、低壓液壓適用于長度不大的中、低壓液壓缸。缸。(5)焊接式連接焊接式連接，強度高，制造簡，強度高，制造簡單，但焊接時易引起缸筒變形。單，但焊接時易引起缸筒變形。ysu-2010 3.2.1.2 缸筒、端蓋和導(dǎo)向套的基本要求缸筒、端蓋和導(dǎo)向套的基本要求 缸筒缸筒是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采

32、用鏜削、絞孔、滾壓或是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙度在珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙度在 0.10.4m，使活塞及其密封件、支承件能順利滑動，從而保證密封效果，使活塞及其密封件、支承件能順利滑動，從而保證密封效果，減少磨損；缸筒要承受很大的液壓力，因此，應(yīng)具有足夠的減少磨損；缸筒要承受很大的液壓力，因此，應(yīng)具有足夠的強度和剛度。強度和剛度。 端蓋端蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強度。設(shè)計時液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的

33、強度。設(shè)計時既要考慮強度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。既要考慮強度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。ysu-2010導(dǎo)向套導(dǎo)向套對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用。如果不設(shè)對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用。如果不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后必須更換端蓋。必須更換端蓋。3.2.2 活塞組件活塞組件 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。隨液壓活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。隨液壓缸的工作壓力、安裝方式和工作條件的不同，活塞組缸的工作壓力、安裝方式和工作條件的不同，活塞組件有多種結(jié)構(gòu)形式。件有多種結(jié)構(gòu)形式。ysu-2010 3.

34、2.2.1 活塞與活塞桿的連接形式活塞與活塞桿的連接形式如圖所示，活塞與活塞桿的連如圖所示，活塞與活塞桿的連接接最常用的有：最常用的有：螺紋式連接螺紋式連接 如圖如圖(a)所示，結(jié)構(gòu)所示，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，但一般需備螺簡單，裝拆方便，但一般需備螺母防松裝置；母防松裝置；半環(huán)式連接半環(huán)式連接 如圖如圖(b)所示，連接所示，連接強度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便，強度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便，半環(huán)連接多用于高壓和振動較大半環(huán)連接多用于高壓和振動較大的場合。的場合。ysu-20103.2.2.2 活塞組件的密封活塞組件的密封 活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏，良好的密封活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏，

35、良好的密封是液壓缸傳遞動力、正常動作的保證，根據(jù)兩個需是液壓缸傳遞動力、正常動作的保證，根據(jù)兩個需要密封的耦合面間有無相對運動，可把密封分為要密封的耦合面間有無相對運動，可把密封分為動動密封和靜密封密封和靜密封兩大類。兩大類。 設(shè)計或選用密封裝置的基本要求是設(shè)計或選用密封裝置的基本要求是具有良好的密封性具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高密封性，除此以外，摩能，并隨壓力的增加能自動提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、拆裝方便。拆裝方便。 常見的密封方法有以下幾種。常見的密封方法有以下幾種。ysu-2

36、010 (1)間隙密封間隙密封間隙密封是依靠相對運動零件間隙密封是依靠相對運動零件配合面間的微小間隙來防止泄配合面間的微小間隙來防止泄漏，由環(huán)形縫隙軸向流動理論漏，由環(huán)形縫隙軸向流動理論可知，泄漏量與間隙的三次方可知，泄漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的成正比，因此可用減小間隙的辦法來減小泄漏。辦法來減小泄漏。一般間隙為一般間隙為0.010.05mm，這就要求配合，這就要求配合面有很高的加工精度。面有很高的加工精度。在活塞的外圓表面一般開幾道在活塞的外圓表面一般開幾道寬寬0.30.5mm、深、深0.5lmm、間距間距25mm的環(huán)形溝槽，稱的環(huán)形溝槽，稱平平衡槽衡槽，其，其作用作用如下

37、如下:間隙密封ysu-2010 (a)使活塞具有自位性能使活塞具有自位性能，由于活塞的幾何形狀和同軸度誤，由于活塞的幾何形狀和同軸度誤差，工作壓力油在密封間隙中的不對稱分布將形成一個徑差，工作壓力油在密封間隙中的不對稱分布將形成一個徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，將使摩擦力增大，開平衡向不平衡力，稱為液壓卡緊力，將使摩擦力增大，開平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，使活塞能夠自動對中，使活塞能夠自動對中，減小了摩擦力減小了摩擦力； (b)由于由于同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對中同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對中減少了油液的泄漏量，減少了油液的泄漏

38、量，提高了密封性能提高了密封性能；間隙密封(c)自潤滑作用自潤滑作用，油液儲存在平衡，油液儲存在平衡槽內(nèi)，使活塞能自動潤滑。槽內(nèi)，使活塞能自動潤滑。間隙密封的特點是結(jié)構(gòu)簡單、摩間隙密封的特點是結(jié)構(gòu)簡單、摩擦力小、耐用，但對零件的加工擦力小、耐用，但對零件的加工精度要求較高，且難以完全消除精度要求較高，且難以完全消除泄漏。只適用于低壓、小直徑的泄漏。只適用于低壓、小直徑的快速液壓缸?？焖僖簤焊?。ysu-2010 (2)活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封依靠裝在活塞環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸筒活塞環(huán)密封依靠裝在活塞環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁實現(xiàn)密封內(nèi)壁實現(xiàn)密封，如圖所示。，如圖所示。它的密封效果

39、較間隙密封好，適用的壓力和溫度范圍很寬，它的密封效果較間隙密封好，適用的壓力和溫度范圍很寬，能自動補償磨損和溫度變化的影響，能在高速條件下工作，能自動補償磨損和溫度變化的影響，能在高速條件下工作，摩擦力小，工作可靠，壽命長，但不能完全密封。摩擦力小，工作可靠，壽命長，但不能完全密封?；钊h(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求高，一般用活塞環(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求高，一般用于高壓、高速和高溫的場合。于高壓、高速和高溫的場合。 圖312 活塞環(huán)密封 l-缸筒;2-螺母;3-活塞;4-活塞桿;5-活塞環(huán)ysu-2010 (3) 密封圈密封密封圈密封 密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種密

40、封，密密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最廣泛的一種密封，密封圈有封圈有O形、形、V形、形、Y形及組合式形及組合式等數(shù)種，其材料為等數(shù)種，其材料為耐耐油橡膠、尼龍、聚氨酯油橡膠、尼龍、聚氨酯等。等。 O形密封圈形密封圈 O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和速度較低形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和速度較低的滑動密封，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便，價格便宜，的滑動密封，其結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便，價格便宜，可在可在- -40120C的溫度范圍內(nèi)工作。的溫度范圍內(nèi)工作。 O形圈密封的原理如圖所示，形圈密封的原理如圖所示，O形圈裝入密封槽后，其形圈裝入密封槽后，其截面受到壓縮后變形。截面受到壓縮后變形。普

41、通型ysu-2010 在無液壓力時，靠在無液壓力時，靠O形圈的彈性對接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，形圈的彈性對接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，實現(xiàn)初始密封，當(dāng)密封腔充入壓力油后，在液壓力的作用實現(xiàn)初始密封，當(dāng)密封腔充入壓力油后，在液壓力的作用下，下，O形圈擠向槽一側(cè)，密封面上的接觸壓力上升，提高形圈擠向槽一側(cè)，密封面上的接觸壓力上升，提高了密封效果。了密封效果。 任何形狀的密封圈在安裝時，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，任何形狀的密封圈在安裝時，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過小不能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞，過小不能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊給出的安

42、裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。普通型ysu-2010 在動密封中，當(dāng)壓力大于在動密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時，時，O形圈就會被擠入形圈就會被擠入間隙中而損壞，為此需在間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，其厚度為或尼龍制成的擋圈，其厚度為1.252.5mm，雙向受高雙向受高壓時，兩側(cè)都要加擋圈壓時，兩側(cè)都要加擋圈，其結(jié)構(gòu)如圖，其結(jié)構(gòu)如圖 所示。所示。擋圈型ysu-2010 V形密封圈形密封圈 V形圈的截面為形圈的截面為V形，如圖所示，形，如圖所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈

43、和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa時，可增加時，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時，安裝時，V形圈的開口應(yīng)形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)面向壓力高的一側(cè)。V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長，主要用于活塞形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長，主要用于活塞桿的往復(fù)運動密封，它適宜在工作壓力桿的往復(fù)運動密封，它適宜在工作壓力p50MPa、溫度、溫度- -4080的條件下工作。的條件下工作。 壓環(huán)V型圈擋圈型ysu-2010 Y形密封圈形密封圈 Y形密封圈的截面為形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封形，屬唇形密封圈。它是一種密封

44、性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長的密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長的密封圈，故應(yīng)用很普遍。圈，故應(yīng)用很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運動的密封，根形圈主要用于往復(fù)運動的密封，根據(jù)截面長寬比例的不同，據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式；寬斷面種形式；寬斷面Y形圈一般適用于工作壓力形圈一般適用于工作壓力p20MPa。 窄斷面窄斷面Y形圈一般適用于工作壓力形圈一般適用于工作壓力p32MPa。 圖圖3.15所示為寬斷面所示為寬斷面Y形密封圈。形密封圈。Y型圈帶支撐的Y型圈ysu-2010Y形圈的密封作用取決于它的唇邊對耦合圓的緊密接

45、形圈的密封作用取決于它的唇邊對耦合圓的緊密接觸程度，在壓力油作用下，唇邊對耦合面產(chǎn)生較大的觸程度，在壓力油作用下，唇邊對耦合面產(chǎn)生較大的接觸壓力，從而達到密封的目的；當(dāng)液壓力升高時，接觸壓力，從而達到密封的目的；當(dāng)液壓力升高時，唇邊與藕合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更唇邊與藕合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好。好。Y形圈安裝時，唇口端面應(yīng)對著壓力高的一側(cè)形圈安裝時，唇口端面應(yīng)對著壓力高的一側(cè)，當(dāng)壓，當(dāng)壓力變化較大、滑動速度較高時，要使用支承環(huán)，以固力變化較大、滑動速度較高時，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖定密封圈，如圖3.15(b)所示。所示。Y型圈帶支撐的Y型圈ysu-2010

46、3.2.3 緩沖裝置緩沖裝置 當(dāng)液壓缸拖動負(fù)載的質(zhì)量較大、速度較高時，一般應(yīng)在液當(dāng)液壓缸拖動負(fù)載的質(zhì)量較大、速度較高時，一般應(yīng)在液壓缸中設(shè)緩沖裝置，必要時還需在液壓傳動系統(tǒng)中設(shè)緩沖壓缸中設(shè)緩沖裝置，必要時還需在液壓傳動系統(tǒng)中設(shè)緩沖回路，以免在行程終端發(fā)生過大的機械碰撞，導(dǎo)致液壓缸回路，以免在行程終端發(fā)生過大的機械碰撞，導(dǎo)致液壓缸損壞。緩沖的原理是當(dāng)活塞或缸筒接近行程終端時，在排損壞。緩沖的原理是當(dāng)活塞或缸筒接近行程終端時，在排油腔內(nèi)增大回油阻力，從而降低液壓缸的運動速度，避免油腔內(nèi)增大回油阻力，從而降低液壓缸的運動速度，避免活塞與缸蓋相撞?；钊c缸蓋相撞。 液壓缸中常用的緩沖裝置如圖所示。液壓

47、缸中常用的緩沖裝置如圖所示。圖圖316 液壓缸緩沖裝置液壓缸緩沖裝置 (a)圓柱形環(huán)隙式圓柱形環(huán)隙式;(b)圓錐形環(huán)隙式圓錐形環(huán)隙式;(c)可變節(jié)流槽式可變節(jié)流槽式;(d)可調(diào)節(jié)流孔式可調(diào)節(jié)流孔式y(tǒng)su-20103.2.3.1 圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置 如圖如圖 (a)，當(dāng)緩沖柱塞進入缸蓋上的內(nèi)孔時，缸蓋，當(dāng)緩沖柱塞進入缸蓋上的內(nèi)孔時，缸蓋和緩沖活塞間形成緩沖油腔，被封閉油液只能從和緩沖活塞間形成緩沖油腔，被封閉油液只能從環(huán)形間隙環(huán)形間隙排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實現(xiàn)減速緩排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實現(xiàn)減速緩沖。沖。 這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造成本低，所以在系列化這種裝置結(jié)構(gòu)簡單，制造

48、成本低，所以在系列化的成品液壓缸中多采用這種緩沖裝置。的成品液壓缸中多采用這種緩沖裝置。演示演示(a)圓柱形環(huán)隙式y(tǒng)su-20103.2.3.2 圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置 如圖如圖 (b)，由于緩沖柱塞為圓錐形，所以緩沖環(huán)形間，由于緩沖柱塞為圓錐形，所以緩沖環(huán)形間隙隙隨位移量而改變；即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大隨位移量而改變；即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而縮小，使機械能的吸收較均勻，其緩沖效果較好。而縮小，使機械能的吸收較均勻，其緩沖效果較好。(b)圓錐形環(huán)隙式圓錐形環(huán)隙式y(tǒng)su-20103.2.3.3 可變節(jié)流槽式緩沖裝置可變節(jié)流槽式緩沖裝置 如圖如圖3.16(c)，在緩沖柱塞上開有由淺漸深的三角節(jié)，在緩沖柱塞上開有由淺漸深的三角節(jié)流槽，節(jié)流面積隨著緩沖行程的增大而逐漸減小，流槽，節(jié)流面積隨著緩沖行程的增大而逐漸減小，緩沖壓力變化平緩。緩沖壓力變化平緩。(c)可變節(jié)流槽式可變節(jié)流槽式y(tǒng)su-20103.2.3.4 可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置 如圖如圖3.16(d)，在緩沖過程中，緩沖腔油液經(jīng)小孔節(jié)流，在緩沖過程中，緩沖腔油液經(jīng)小孔節(jié)流排出，調(diào)節(jié)節(jié)流孔的大小，