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液壓氣動(dòng)技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用項(xiàng)目三執(zhí)行元件任務(wù)二液壓缸的拆裝與結(jié)構(gòu)分析【任務(wù)描述】
通過對(duì)液壓執(zhí)行元件液壓缸的拆裝與結(jié)構(gòu)分析介紹,掌握液壓缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、工作原理?!炯寄苣繕?biāo)要求】通過對(duì)液壓缸的拆裝及結(jié)構(gòu)分析,掌握液壓缸的工作原理?!緦W(xué)習(xí)目標(biāo)】
掌握液壓缸的工作原理,熟悉液壓缸的結(jié)構(gòu)?!舅柙O(shè)備、工具和材料】表3-2-1名稱規(guī)格數(shù)量液壓缸臺(tái)1固定板手個(gè)1內(nèi)六角扳手套1螺絲刀個(gè)1銅棒個(gè)1
概述
液壓傳動(dòng)系統(tǒng)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。
執(zhí)行元件驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)或旋轉(zhuǎn)(或擺動(dòng))運(yùn)動(dòng)。執(zhí)行元件壓力流量力(轉(zhuǎn)矩)速度(轉(zhuǎn)速)【相關(guān)知識(shí)】液壓缸的作用
液壓缸是將液壓泵輸出的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件,它主要是用來輸出直線運(yùn)動(dòng)(也包括擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)),實(shí)現(xiàn)直線的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。1)活塞式液壓缸雙桿活塞缸單桿活塞缸2)柱塞式液壓缸3)伸縮式液壓缸按結(jié)構(gòu)形式,可以分為:一、液壓缸的類型和特點(diǎn)(1)雙桿活塞缸
活塞兩側(cè)的活塞桿直徑相等。工作臺(tái)移動(dòng)范圍約為活塞有效行程的三倍。進(jìn)、出油口位于缸筒兩端;工作臺(tái)移動(dòng)范圍約為活塞有效行程的二倍。進(jìn)、出油口在活塞桿上,或用軟管連接在缸筒兩端;1.活塞式液壓缸(1)雙桿活塞缸
當(dāng)活塞左右運(yùn)動(dòng)對(duì)應(yīng)的油壓和輸入流量相同時(shí),兩個(gè)方向上輸出的推力和速度就是相等的。設(shè):A-活塞的有效面積;D、d—活塞和活塞桿的直徑;
q—輸入流量;
p1、p2—進(jìn)、出口壓力;
ηm、ηv—缸的機(jī)械效率、容積效率1.活塞式液壓缸(2)單桿活塞缸
只在活塞一端有活塞桿,缸的兩腔有效工作面積不相等。
安裝也有缸筒固定和活塞桿固定兩種,進(jìn)、出油口根據(jù)安裝方式而定。
工作臺(tái)移動(dòng)范圍都為活塞有效行程的兩倍。(2)單桿活塞缸速度和推力計(jì)算式1.活塞式液壓缸(2)單桿活塞缸
單活塞桿液壓缸左右兩腔同時(shí)接通壓力油,這種連接方式稱為差動(dòng)連接,此缸稱為差動(dòng)缸。
此時(shí)液壓缸兩腔壓力相等,但兩腔活塞的工作面積不相等,活塞將向有桿腔方向運(yùn)動(dòng)。
向液壓缸右腔輸油,左腔通油箱,活塞向左運(yùn)動(dòng)。1.活塞式液壓缸(3)差動(dòng)連接缸1)運(yùn)動(dòng)速度
在考慮了缸的容積效率后,得圖3-2-3差動(dòng)連接缸(3)差動(dòng)連接缸2)推力
3)特點(diǎn)①只能向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng),反向時(shí)必須斷開差動(dòng)(通過控制閥來實(shí)現(xiàn));②速度快,出力小,用于增速、負(fù)載小的場(chǎng)合。圖3-2-3差動(dòng)連接缸(2)單桿活塞缸
單活塞桿液壓缸左右兩腔同時(shí)接通壓力油,這種連接方式稱為差動(dòng)連接,此缸稱為差動(dòng)缸。1)在不增加輸入流量的情況下提高活塞的運(yùn)動(dòng)速度;2)輸出力降低了。
特點(diǎn).2.柱塞式液壓缸(1)柱塞液壓缸1)柱塞式液壓缸是單作用液壓缸,即靠液壓力只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng),回程要靠自重(當(dāng)液壓缸垂直放置時(shí))或其它外力;2)用兩個(gè)柱塞缸組合,也能用壓力油實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng);
特點(diǎn)2.柱塞式液壓缸(1)柱塞液壓缸3)柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí),由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向,因此,柱塞和缸筒的內(nèi)壁不接觸,缸筒內(nèi)孔只需粗加工即可。特點(diǎn)2.柱塞式液壓缸(2)增壓缸
在某些短時(shí)或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中,常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用。其工作原理如圖所示。1)單作用增壓缸單作用增壓缸不能連續(xù)向系統(tǒng)供油。
2.柱塞式液壓缸(2)增壓缸
在某些短時(shí)或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中,常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用。2)雙作用增壓缸其工作原理如圖所示??捎蓛蓚€(gè)高壓端連續(xù)向系統(tǒng)供油。2.柱塞式液壓缸(3)伸縮式液壓缸1)由兩個(gè)或多個(gè)活塞套裝而成,前一級(jí)活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒;2)伸出時(shí),可以獲得很長(zhǎng)的工作行程,縮回時(shí)可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸;特點(diǎn)2.柱塞式液壓缸(3)伸縮式液壓缸特點(diǎn)3)在各級(jí)活塞依次伸出時(shí),液壓缸的有效面積是逐級(jí)變化的。在輸入流量和壓力不變的情況下,液壓缸的輸出推力和速度逐級(jí)變化:2.柱塞式液壓缸(3)伸縮式液壓缸4)起動(dòng)時(shí)活塞有效面積最大,輸出推力也最大,隨著行程逐級(jí)增長(zhǎng),推力隨之減小;
這種推力變化情況,正適合于自動(dòng)裝卸車對(duì)推力的要求。特點(diǎn)2.柱塞式液壓缸
擺動(dòng)式液壓缸也稱擺動(dòng)液壓馬達(dá)。當(dāng)它通人壓力油時(shí),它的主軸能輸出小于的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),常用于工夾具夾緊裝置、送料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。3.擺動(dòng)式液壓缸(1)單葉片式擺動(dòng)缸
擺動(dòng)角度較大,可達(dá)300度。
3.擺動(dòng)式液壓缸(2)雙葉片式擺動(dòng)缸
擺動(dòng)角度較小,可達(dá)180°,它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍,而角速度則是單葉片式的一半。3.擺動(dòng)式液壓缸
液壓缸的設(shè)計(jì)是在對(duì)所設(shè)計(jì)的液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析、負(fù)載計(jì)算和確定了其工作壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。液壓缸一般都是標(biāo)準(zhǔn)件,但有時(shí)也需要自行設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)時(shí),首先根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型,再按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸,必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算,最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。液壓缸主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑D、缸的長(zhǎng)度L、活塞桿直徑d。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來確定上述參數(shù)。4.1液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
二、液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算
液壓缸的結(jié)構(gòu)形式很多,在此以單桿活塞缸為例,說明液壓缸的基本組成。1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)三、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成
只有一端有活塞桿,兩端進(jìn)出口油口都可通壓力油或回油,以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng),故為雙作用缸。三、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成
1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)
由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、緩沖裝置等主要零件組成。1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)缸體組件包括缸筒、缸蓋和一些連接零件。缸體組件缸筒和缸蓋的常見連接方式如圖所示。缸筒可以用鑄鐵(低壓時(shí))和無縫鋼管(高壓時(shí))制成。2.液壓缸的組成部分法蘭連接,加工和拆裝都很方便,只是外形尺寸大些;缸體組件半環(huán)連接,要求缸筒有足夠的壁厚;螺紋連接,外形尺寸小,但拆裝不方便,要有專用工具;2.液壓缸的組成部分拉桿式連接,拆裝容易,但外形尺寸大;缸體組件焊接連接,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸小,但可能會(huì)有因焊接有一些變形。2.液壓缸的組成部分
螺紋式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但要防止螺母脫落;活塞和活塞桿活塞和活塞桿的常見連接方式如圖所示。
半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜,但工作可靠。
活塞通常是用鑄鐵制成的,活塞桿通常用鋼料制成。2.液壓缸的組成部分根據(jù)密封位置不同,密封裝置有密封裝置
液壓缸中的密封是指活塞、活塞桿和缸蓋等處的密封。它是用來防止液壓缸內(nèi)部和外部的泄漏。
液壓缸中密封設(shè)計(jì)的好壞,對(duì)液壓缸的性能有著重要影響?;钊芊饣钊麠U密封缸蓋密封2.液壓缸的組成部分活塞密封
指活塞外表面與缸筒內(nèi)表面之間的密封,用來防止液壓缸中高壓容腔的油液向低壓容腔中泄漏。2.液壓缸的組成部分活塞密封
在活塞上開出的若干道深0.3mm至0.5mm的環(huán)形槽,可以增大油液從高壓腔向低壓腔泄漏的阻力,從而減小泄漏。間隙密封
間隙密封是一種最簡(jiǎn)單的密封形式,常用在活塞直徑較小、工作壓力較低的液壓缸中。2.液壓缸的組成部分
通過在活塞外表面的環(huán)形槽中放置切了口的金屬環(huán)來實(shí)現(xiàn)密封?;钊h(huán)密封
金屬環(huán)依靠彈性變形緊貼在缸筒內(nèi)表面上,在高溫、高壓和高速運(yùn)動(dòng)場(chǎng)合有很好的密封性能。
缺點(diǎn)是制造工藝比較復(fù)雜。2.液壓缸的組成部分橡膠圈密封磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償、并且密封性能會(huì)隨著壓力的加大而提高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛。
左圖采用了Y形橡膠圈,使兩唇面向油壓,以便在壓力油作用下使兩唇張開。
如果壓力波動(dòng)較大、運(yùn)動(dòng)速度較高,則須考慮在Y形密封圈中添加支撐件。2.液壓缸的組成部分橡膠圈密封磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償、并且密封性能會(huì)隨著壓力的加大而提高,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、應(yīng)用廣泛。
上圖中采用的是O形橡膠圈。2.液壓缸的組成部分活塞桿密封
指活塞和活塞桿之間的密封。2.液壓缸的組成部分活塞桿密封V形和Y形密封圈在安裝時(shí)都須將兩唇面向油壓。注意2.液壓缸的組成部分缸蓋密封
一般采用O形圈密封。2.液壓缸的組成部分緩沖裝置
利用活塞或缸筒移動(dòng)到接近終點(diǎn)時(shí),將活塞和缸蓋之間的一部分液體封住,迫使液體從小孔或縫隙中擠出,從而產(chǎn)生很大的阻力,使工作部件制動(dòng),避免活塞和缸蓋的相互碰撞。
常用的緩沖裝置有:節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置節(jié)流口變化式緩沖裝置2.液壓缸的組成部分
當(dāng)活塞上的凸臺(tái)進(jìn)入端蓋凹腔后,圓環(huán)形回油腔中的液體只能通過針形節(jié)流閥流出,從而使活塞制動(dòng)。
調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口,可改變制動(dòng)阻力大小。節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置
這種緩沖裝置起始緩沖效果好,隨著活塞向前移動(dòng),緩沖效果逐漸減弱,因此它的制動(dòng)行程較長(zhǎng)。2.液壓缸的組成部分
活塞上開有變截面的軸向三角節(jié)流槽。節(jié)流口變化式緩沖裝置
活塞移近端蓋時(shí),回油腔油液只能經(jīng)過三角槽流出,使活塞受到制動(dòng)作用。
隨著活塞的移動(dòng),三角槽通流截面逐漸變小,阻力作用增大,因此,緩沖作用均勻,沖擊壓力較小,制動(dòng)位置精度高。2.液壓缸的組成部分排氣裝置
由于液體中混有空氣或液壓缸停止使用時(shí)空氣侵入,在液壓缸的最高部位常會(huì)聚積空氣。
若不排除就會(huì)使缸的運(yùn)動(dòng)不平穩(wěn),引起爬行和振動(dòng),嚴(yán)重時(shí)會(huì)使液體氧化腐蝕液壓元件。2.液壓缸的組成部分排氣裝置
排氣閥和排氣塞都要安裝在液壓缸的最高部位。并非所有的液壓缸都設(shè)置排氣裝置。注意對(duì)于要求不高的液壓缸往往不設(shè)專門的排氣裝置,而是將通油口布置在缸筒兩端的最高處,使缸中的空氣隨油液的流動(dòng)而排走。2.液壓缸的組成部分【實(shí)訓(xùn)任務(wù)操作】一、任務(wù)實(shí)施目的:1.通過對(duì)液壓缸拆裝的實(shí)驗(yàn),掌握液壓缸的工作原理。2.加深理解液壓缸的工作原理。二、任務(wù)實(shí)施要求:1.明確拆裝目的2.按照要求進(jìn)行拆裝,注意拆裝事項(xiàng)3.寫出實(shí)驗(yàn)操作步驟,對(duì)液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析三、任務(wù)實(shí)施步驟:步驟1.明確拆裝要點(diǎn)(1)液壓缸各部位的典型結(jié)構(gòu)。(2)液壓缸各組成部分的功用。(3)注意觀察活塞與活塞桿、缸體與端蓋、活塞桿頭部,液壓缸的安裝形式等結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(4)觀察活塞與缸體、端蓋與缸體、活塞桿與端蓋間采用的密封形式,以及安裝密封圈溝槽的結(jié)構(gòu)形式。(5)觀察液壓缸各種零件的材料及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。(6)觀察缸孔內(nèi)孔、活塞、活塞桿的各種加工精度,見圖3-2-6所示。步驟2.先將缸右側(cè)的連接螺釘拆下,將活塞桿和活塞整體從缸筒中輕輕拉出,再從缸蓋中向左拉出活塞桿,使缸蓋、壓蓋均成為單體。步驟3.從缸蓋中取出導(dǎo)向套,再取密封和防塵圈。步驟4.在缸頭中拆卸下緩沖節(jié)流閥門和O形密封圈。步驟5.取出左側(cè)直銷,旋出緩沖套,將活塞與活塞桿脫離,按順序卸下密封圈和導(dǎo)
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