液压与气压传动课件第3章

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。
（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。
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
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
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。
1. 结构 单活塞杆液压缸由缸体、端盖、活塞、活塞杆、导向套、密封圈等 组成，如图所示。
单活塞杆液压缸的应用---自卸汽车
2.工作原理
单活塞杆液压缸的活塞只有一端带活塞杆，因而左右两腔有效作用 面积不同。单杆液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式，如图所示。
它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。
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
双杆活塞缸的推力及速度的计算
由于活塞两腔有效面积相等，如果供油压力和流量不变，两个方向的
运动速度和推力是相等的。当油液的输入流量为 q、输入压力为p1 和输出 压力为p2时，液压缸的推力F 和速度v 分别为：
双杆活塞缸的推力及速度的计算
F
p1
p2 A
pπ D2
4
d2
p1 p2
式中 A ——活塞的有效工作面积，A=π(D 2-d 2)/4；
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。
设备，推力和速度的计算较典型。
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。
通过上述分析可知:
比较：
运动方向： →
→
←
速 度 V： V3 ＞ V1 推 力 F： F3 ＜ F1
＜ V2 ＞ F2
无杆腔进压力油工作时，推力大，速度低；有杆腔进压力油工作时，
推力小，速度高。因此，单杆活塞式液压缸常用于一个方向有较大负载、
运行速度较低，另一个方向为空载、快速退回运动的设备，如各种金属
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
常见的缓冲装置 ①环状间隙式缓冲装置：
缓冲装置要解决的问题：缓冲工作过程 反向启动
②节流口可变式缓冲装置：
③节流口可调式缓冲装置：
三、液压缸的排气
液压缸内最高部位常常会聚积空气，这是由于液压油中混有空气， 或者液压缸长期不用而空气侵入液压缸所致，空气的存在会使液压缸运 动不平稳，产生振动或爬行。为此，设计液压缸时要考虑空气的排除。 对于水平放置要求不高的液压缸一般不设置专门的排气装置，可将进出 油口设置在缸体两端的最高处，利用回油使空气随油液一起排往油箱， 再经油箱排出。对速度稳定性要求较高的液压缸或大型液压缸，需要在 液压缸两侧最高部位设置排气装置，如排气塞或排气阀。在液压缸排气 时打开排气塞或排气阀，排气完毕后关闭排气塞或排气阀。
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
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
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，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。
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 D24d2（二）单活 Nhomakorabea杆液压缸
实心双杆液压缸的工作原理：当压力油通过油道a(或b)分别进入液 压缸两腔时，就推动活塞带动工作台作往复运动。
缸体固定双活塞杆液压缸
实心双杆液压缸的占地面积，由工作原理可知：双杆活塞缸采用
缸固定其工作台的最大活动范围约为活塞有效行程的三倍。因此这种安
装方式占地面积较大，常用于小型机床设备。
2.空心双杆液压缸
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。
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。
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