液压与气压传动课件第3-4章

液压缸的排气装置
排气塞的结构
第三节 液压缸的安装、调整、维护与常见故障分析
一、液压缸的正确安装方法 1.地脚形液压缸的安装方法
二、液压缸的调整 三、液压缸的维护 四、液压缸的常见故障及排除方法
第三节 液压缸的安装、调整、维护与常见故障分析
一、液压缸的正确安装方法 1.地脚形液压缸的安装方法
2.法兰形液压缸的安装方法 3.耳环形液压缸的安装方法
一 、活塞式液压缸
活塞式液压缸有双杆活塞缸和单杆活塞缸两种结构
（一）双活塞杆液压缸
双活塞杆液压缸的两端都有活塞杆伸出，按其安装方式的不同，有 缸体固定和活塞杆固定两种。其中活塞杆固定常做成空心双杆液压缸， 缸体固定常做成实心双杆液压缸。
1.实心双杆液压缸
3-1 实心双杆液压缸结构
l-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。
当压力油同时供给单活塞杆液压缸的两腔时，由于无杆腔的总作 用力较大，活塞以一定的速度向右运动。此时，有杆腔排出的油液与系 统供给的油液汇合后进入液压缸的无杆腔。这种连接方式称为差动连接。
差动连接时作用力和速度为：
v3
q A1 A2
4q πd 2
F3 p A1 A2
p πd 2
4
单活塞杆液压缸差动连接的应用
3.单活塞杆液压缸的速度及推力
当供给液压缸的流量q一定时、供 油压力p一定，回油压力为零时，活塞 两个方向的运动速度、两个方向的作用 力为：
以无杆腔进油时：
v1
q A1
4q πD 2
F1
pA1
p πD2
4
以有杆腔进油时：
v2
q A2
4q πD 2 d 2
F2
pA2
pπ D2
4
d2
单活塞杆液压缸的差动连接
二、液压缸的调整 三、液压缸的维护 组装液压缸时的注意事项 安装密封元件的注意事项
四、液压缸的常见故障及排除方法
小结
1.液压执行机构是将液压能转换为机械能的装置，常用的有液压马达和 液压缸。
2.液压马达按结构可分为齿轮式、叶片式和柱塞式三大类；根据液压缸 的结构特点可分为活塞缸、柱塞缸。
3.差动液压缸的三种进油方式常用于“快进→工进→快退”工作循环的
双作用单杆活塞式液压缸剖面结构及实物图
第一节 液压缸的类型及其特点
液压缸的类型较多，按其作用方式分类ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ可分为单作用式和双作用 式两大类。
单作用式液压缸在液压力作用下只能朝着—个方向运动，其反向运 动需要依靠重力或弹簧等外力实现。
双作用式液压缸依靠液压力可实现正、反两个方向的运动。 液压缸按其结构形式的不同，可分为活塞式、柱塞式，其中以活塞 式液压缸应用最广泛。
为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，一般柱塞较粗，重量较大，水平安装 时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为减轻柱塞的重量，有时制 成空心柱塞。柱塞缸主要用在龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液 压系统中。
三、组合式液压缸
1．增压器 增压器将输入的低压油转变为高压油，供液压系统中的高压支路使 用，其工作原理如图3-12所示。它由直径不同的两个液压缸串联而成， 大缸为原动缸，小缸为输出缸，其增压后的压力为p2。
根据力平衡关系有：
p1
D12
4
p2
πD22 4
整理有
p2
（
D1 D2
)2
p1
2.伸缩缸
伸缩缸又称多级缸，它由两个或多个活塞缸套装而成。前一级活塞缸 的活塞是后一级活塞缸的缸体。工作时活塞外伸动作逐级进行，首先是最大 直径的活塞外伸，当其达到终点的时候，稍小直径的活塞开始外伸，这样各 级活塞依次外伸。它适用于安装空间受到限制而行程要求很长的场合，如起 重机伸缩臂液压缸、自卸汽车举升液压缸等。
伸缩液压缸
2.齿条缸
齿条缸又称无杆式液压缸，由一根带有齿条杆的双活塞缸1和一套齿 轮齿条传动机构2组成，如图所示。压力油推动活塞左右往复运动时，经 齿条推动齿轮轴往复转动，齿轮便驱动工作部件做周期性的往复旋转运动。 齿条缸多用于自动生产线、组合机床等转位或分度机构的液压系统中。
齿条液压缸 1—柱塞缸； 2---齿轮齿条传动机构
（一）间隙密封
间隙密封是利用运动副间的配合间隙起密封作用的。为了减少泄漏， 相对运动部件的配合间隙必须足够小，故对配合面的加工精度和表面粗 糙度提出了较高的要求。图中活塞外圆表面上开有若干个环形槽，主要 是为了使活塞四周都有压力油的作用，这有利于活塞的对中以减小活塞 移动的摩擦力。这种密封形式主要用于速度较高的低压液压缸与活塞配 合处，此外也广泛用于各种泵、阀的柱塞配合中。
第二节 液压缸的结构
液压缸由缸体组件、活塞组件、密封件、连接件等基本部分组成。 此外，还有缓冲装置和排气装置。本节主要介绍密封、缓冲装置和排气 装置。
双作用单出杆活塞液压缸的典型结构举例：
1-螺钉； 2-缸底； 3-弹簧卡圈； 4-挡环； 5-卡环（由2个半圆组成）； 6-密封圈； 7-挡圈； 8-活塞； 9-支承环； 10-活塞与活塞杆之间的密封圈； 11-缸筒； 12-活塞杆； 13-导向套； 14-导向套和缸筒之间的密封圈； 15-端 盖； 16-导向套和活塞杆之间的密封圈； 17-挡圈； 18-锁紧螺钉； 19-防尘 圈； 20-锁紧螺帽； 21-耳环； 22-耳环衬套圈
二、蓄能器的功用 主要用途如下：
1.短期大量供油。 2.系统保压。 3.应急能源。 4.缓和压力冲击。 5.吸收压力脉动。
三、蓄能器的安装及使用
图4-2 气囊式蓄能器 1-气门 2-壳体 3-气囊
4-提升阀 5-螺塞
第二节 过滤器
一、过滤器的功用和过滤精度 1.过滤器的功用 液压油在使用过程中不断被污染。统计资料表明，液压系统的故障 约有80%以上是由于油液污染造成的。为了保证系统正常的工作，必须 对系统中污染物的颗粒大小及数量予以控制。过滤器的功用就在于不断 净化油液，使污染程度控制在允许的范围内。 2.过滤精度 过滤器的精度通常用能被滤掉的杂质颗粒的公称尺寸(lμm)来表示。 通常分为四个等级: 粗（d>100um）、普通（d≥10-100um）、精（d≥510um）、特精（d≥1-5um），一般要求系统过滤精度小于运动副间隙的 一半。此外，压力越高，对过滤精度要求亦越高。 过滤精度的推荐值（见表4-1）。
液压与气压传动
第4版
二0一九年九月二十九日
第三章 液压缸
第一节 液压缸的类型及其特点 第二节 液压缸的结构 第三节 液压缸的安装、调整、维护与常见故障分析 小结
第三章 液压缸
液压缸是完成往复直线运动的执行元件，它是将液体的压力 能转换成机械能的能量转换装置，其输入参数主要是压力和流量， 输出参数主要是力和位移。液压缸结构简单、工作可靠，应用广 泛。
p1 ——液压缸的进油腔压力；
p2 ——液压缸的回油腔压力，若液压缸的出口直接接油箱，p2≈0；
D ——活塞的直径；
d ——活塞杆的直径；
F ——液压缸的推力； v ——液压缸的运动速度；
q ——输入液压缸的流量。
若液压缸的出口直接接油箱，p2≈0 ，p1=p
则
F
p1
p2
A
pπ D2
4
d2
（二）单活塞杆液压缸
点是结构简单，工作平稳、可靠，安装、维护
方便，寿命长。缺点是由于活塞惯性和摩擦阻
力的影响，反应不够灵敏，容量较小。
图4-1 活塞式蓄能器 1-气体 2-活塞 3-液压油
(2)气囊式蓄能器 图4-2所示，它利用气囊3把油和空气隔离。气 囊出口上有气门1，气门只在为气囊充气时才打开，平时关闭。壳体下 部有一个提升阀4，在工作状态肘，压力油液经过提升阀进入，当油液 排空时提升阀可以防止气囊被挤出。另外，充气时一定要打开螺塞5， 以便把壳体中的气体放掉，充完气后再拧紧螺塞5。这种蓄能器，重最 轻，惯性小，反应灵敏，容易维护。但气囊和壳体制造较困难，气囊 的使用寿命也较短。
（二）密封圈密封
密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封方法，它通过密封 圈本身的受压变形来实现密封。橡胶密封圈的断面通常做成0形、Y形和 V形等。
V形密封圈的应用
二、液压缸的缓冲
液压缸设置缓冲装置可以使活塞部件行程至末端时减速并使速度接 近于零，以便减少活塞运动部件的惯性力，减轻活塞与端盖之间的机械 撞击，从而减少噪声和振动，防止液压缸损坏。
液压缸的工作台与缸筒连接成一体，主要由缸体、活塞、活塞杆、 端盖、托架等组成，活塞杆固定在床身上。
工作原理：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。
2.空心双杆液压缸
空心双杆液压缸采用活塞固定，其工作台的最大活动范围约为活塞 有效行程的两倍。因此占地面积较小，适用于中型及大型机床。
切削机床、压力机、起重机的液压系统。
在实际生产中，单活塞杆液压缸的差动连接常用在需要实现：“快 速接近-慢速进给-快速退回”工作循环的组合机床液压传动系统中。
若要求“快速接近”与“快速退回”的速度相等，这可以通过选择D
。 与d的尺寸来实现，D与d的关系为d=0.7D
二 、柱塞缸
柱塞式液压缸是单作用缸，它的回程需要借助自重或弹簧等其他外力来完成， 如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用，如图所示。
一、液压缸的密封
液压缸泄漏有内泄漏和外泄漏，如图3-15所示，液压装置的内、外 泄漏直接影响系统的性能和效率，外泄漏还会污染工作环境。泄漏严重 时会使整个系统无法工作，泄漏的原因是配合间隙两侧有压力差或相对 运动，因此，必须采用适当的密封装置来防止和减少泄漏。常见的密封 方法有以下两种。
配合间隙两侧有压力差：压差流动 配合间隙有相对运动：剪切流动