液压缸缓冲原理及缓冲装置的结构形式课件
液压缸
液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。
3.1 液压缸的类型及特点液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。
3.1.1活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
3.1.1.1双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。
图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。
则缸的运动速度V 和推力F 分别为：)(422d D q A q v v -==πη （3.1）m p p d D F ηπ))((42122--= （3.2）式中: 1p 、2p --分别为缸的进、回油压力；v η、m η--分别为缸的容积效率和机械效率；D 、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；q--输入流量；A--活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。
(1)当无杆腔进油时[图3.2（a ）]，活塞的运动速度1v 和推力1F 分别为v v D q A q v ηπη2114==（3.3）m m p d D p D A p A p F ηπη])([4)(2221222111--=-= （3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度2v 和推力2F 分别为v v d D q A q v ηπη)(42222-==（3.5）m m p D p d D A p A p F ηπη])[(4)(2212211222--=-= （3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。
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4）油缸密封破损失效，存在内泄漏。缓冲腔内的油液要吸收 惯性力，因此排油腔压力往往超过工作腔压力。当油缸发生内
泄时，油液将从缓冲腔倒漏向工作腔，使活塞不减速（类似差 动），缓冲失效。
5）缓冲柱塞和衬套（缸盖）上有伤痕或配合过松。
6）镶装在缸盖上的缓冲衬套脱落。
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7）存在设计缺陷。
3、油缸启动后的短时停止 在启动时，油缸进口油液
液压缸缓冲原理及缓冲装置的结 构形式优秀课件
一、目的与原理
1、目的：当液压缸驱动质量较大、运动速度 较快的工作部件时，一般要设置缓冲装置。其 目的是消除因运动部件的惯性力和液压力所造 成的活塞与缸盖之间的机械撞击，同时也为了
降低活塞在改变运动方向时液体的噪声。 2、缓冲的原理：当活塞运行到终端之前一段 距离时，将排油腔的液压油封堵起来，迫使液 压油从缝隙或节流小孔流出，增大排油阻力，
范围较广。
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三、工作过程演示
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四、缓冲装置故障
1、缓冲过度 缓冲过度是指缓冲柱塞从开始进入缸盖孔内进 行缓冲到活塞停止运动时为止的时间间隔太长，另外 进入缓冲行程的瞬间活塞将受到很大的冲击力。此时
应适当调大缓冲节流阀的开度。 另外，采用固定式缓冲装置（无缓冲节流阀） 时，当缓冲柱塞与缓冲衬套的间隙太小，也会出现过 度缓冲，此时可将缸盖拆开，磨小缓冲柱塞或加大衬 套孔，使配合间隙适当加大，消除过度缓冲。
系列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
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2、圆锥形环隙式缓冲装置由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲 环形间隙δ随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的增大 而缩小，使机械能的吸收较均匀，其缓冲效果较好。
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液压缸的典型结构完美版PPT
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图4-11
0.3
(a)
(b)
图4-12
(a)
(b)
防尘圈
(c)
(d)
图4-13
液压系统中混入空气后，会影响液压缸运动的平稳性， 如低速运动时易爬行，启动时出现冲击、振动和噪声，换向 精度降低等，压力过大时还会产生绝热压缩而造成局部高温。 因此在设计和使用液压缸时，必须考虑空气的排除。
措施也可用于高压大
流量。例如，德国 Rexroth公司开发的通 径为6~20 mm、压力 为40~63 MPa，通径 为25~30 mm、压力 为31.5 MPa的DBD型 直动式溢流阀，最大 流量可达330 L/min。 其中较为典型的锥阀 式结构如图5-2(a)所示， 图5-2(b)为锥阀式结 构的局部放大图。
1．直动式溢流阀
直动式溢流阀是依靠 系统中的压力油直接作用 在阀芯上与弹簧力等相平 衡，以控制阀芯的启闭动 作。图5-1所示为直动式溢 流阀的结构及图形符号。
1 2
3 4 5
L 6 e 7T
P
P
S
g
f
c
T
8
(a)
(b)
图5-1
直动式溢流阀一般
用于压力小于2.5 MPa 的小流量场合。直动
式溢流阀采取适当的
A向
1
v
2
图4-16
第五章 液压控制阀
液压控制阀〔以下简称液压阀〕是液压系统中的控制元 件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，
从而使之满足各类执行元件不同的动作要求。
5.1 液压阀概述
液压阀的根本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀 体内作相对运动的装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和 球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有 外接油管的进出油口；驱动阀芯在阀体内作相对运动的装 置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还
液压缸的工作原理和结构
液压缸的工作原理和结构●液压缸的工作：液压缸用于把液体转换成直线运动的大多数用途，有时也被称为直线执行器。
液压缸被制成不同的直径、行程长度和安装方式。
它们可按结构分成四种类型：拉杆式、螺纹式、焊接式和法兰式．有时也被制成使用卡坏．面积＝π／4xD2或面积：0.7854×D2当计算返回行程所建立的力时，压力么有作用在活塞的杆面积上，因而须从总活塞面积减去杆面积。
●液压缸基本结构：油缸的主要零件有缸头、缸盖、缸简、活塞、活塞杆、导向套、密封件和拉杆。
缸头和缸盖通常由轧钢或铸铁制作。
缸筒通常是采用无缝钢管，内孔加工到很高的表面光洁度，可减小内摩擦力和延长密封件寿命。
活塞大多数由铸铁或钢制作作，采用若干种方法把活塞固定于活塞杆上。
缓冲在大多数缸上是一个有货的选项并且往往可以加设而不改变轮廓尺寸。
活塞杆一般是高强度钢，经表面渗碳淬火、磨削、抛光和镀硬铬以便耐磨损和耐腐蚀。
腐蚀性气氛条件通常需要不锈钢的杆．该杆可以镀铬以便耐磨损。
导向套用以活塞杆前后移动时支承它，大多数用球墨铸铁制作而且通常无须拆开整个缸即可拆下。
杆密封装置通常在外侧包括一个防尘圈以便从杆上去除尘土和污染．并防止被吸入，一个主密封件用来密封缸压力，高压油缸还需在主密封前增加油压缓冲圈，降低主密封圈承受的油压，提高主密封圈的密封效果及寿命．密封件一般由丁晴橡胶、聚氨脂、氟橡胶或填充聚四氟乙烯（PTFE）制作。
一般来说，O形圈用于静密封场合如缸筒与导向套、活塞与杆等，Y形密封圈、V形密封圈或组合密封用来密封活塞和活塞杆。
活塞支撑环使用派克生产的特殊高分子材料产品。
拉杆通常是带有切削或搓制螺纹的高强度钢。
用适当的扭矩预应力处理以防承受压力是零件分离并降低对锁紧螺母的需要，尽管有时使用锁紧螺母。
●液压缸的基本作用形式：标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合：单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸；双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮．弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。
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2、无缓冲作用
无缓冲作用指的是在活塞行程末端，活塞不缓冲减 速，给缸盖很大冲击力，产生撞击。严重时，活塞猛然撞击 缸盖，使缸盖损坏、液压缸底座断裂，其原因如下：
位置精度高。
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4、可调节流孔式
当缓冲柱塞进入缸盖内孔时，排油腔被封堵，油液只 能通过小孔节流排出（节流阀排油），排油腔缓冲压力升 高，使活塞制动减速。调节节流孔的大小（节流阀的通流 面积），可以改变回油流量，从而改变活塞缓冲减速时的 速度。单向阀的作用是当活塞返程时，能迅速向液压缸供 油，以避免活塞推力不足而启动缓慢或困难的现象发生。 由于安装了节流阀，制动力可根据负载进行调节，因此适
1）缓冲调节阀处于全开状态。
2）缓冲装置中的单向阀钢球（或阀芯）与阀座之间夹有异 物或钢球阀座密合面划伤而不能密合。
3）因活塞倾斜使缓冲柱塞不能插入缓冲孔内所致。
4）油缸密封破损失效，存在内泄漏。缓冲腔内的油液要吸 收惯性力，因此排油腔压力往往超过工作腔压力。当油缸发 生内泄时，油液将从缓冲腔倒漏向工作腔，使活塞不减速 （类似差动），缓冲失效。
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二、液压缸中常用的几种缓冲装置
1、圆柱形环隙式缓冲装置 当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成 缓冲油腔（排油腔），被封闭的排油腔液压油只能从环形间 隙δ中挤出，增大了排油阻力，从而减缓了活塞的运动速度。 这种缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故缓冲 开始时，产生的缓冲制动力很大（效果明显），很快就降低 了。其缓冲效果较差，但这种装置结单，制造成本低，所以
液压缸缓冲
缓冲装置说明缓冲装置是利用缝隙式薄壁型小孔对油液的节流作用而工作的，当液压缸活塞或活塞杆运行到终端时，缓冲柱塞（凸肩）将回液通道逐渐遮盖，形成节流而建立起背压，以平衡惯性力，达到缓冲的目的。
缓冲装置的类型，可根据节流小孔（或缝隙）的通流面积在缓冲过程中是否自动（行）改变来分类，通常可分为恒节流型和变节流型。
当节流阀l的节流面积是可调节时，又称可调恒节流缓冲。
如图4-44所示，缓冲柱塞外径与缓冲凹槽内径的名义尺寸是相同的。
在行程末端，当缓冲柱塞尚未进入缓冲凹槽时，回液经回液口排出，回液压力p2 =0;当缓冲柱塞进入缓冲凹槽瞬间，回液通道被封死，油液只能经过节流阀1的节流口排回油箱，液压缸缓冲腔(缓冲面积为A)压力迅速升高，从而达到缓冲目的。
在缓冲节流过程中，节流面积保持恒定不变时，称恒节流缓冲装置。
在图4-45中，缓冲柱塞与凹槽构成环形节流缝隙，当缓冲柱塞进入凹槽后，回液阻力升高，从而达到缓冲目的。
使用节流阀的恒节流缓冲装置，由于节流面积与缓冲腔压力是可调节的，适用性强，因此是一种广泛使用的节流装置。
在具体使用中，节流阀一旦调定，就固定不变，除非液压缸工况发生变化。
必须指出，上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当执行元件在行程中停止运动时，上述缓冲装置不起作用。
这时可在回油路上设置行程节流阀来实现缓冲。
液压缸调试规范1)排气装置调整。
先将缸内工作压力降到(0.5--1)MPa左右，然后使活塞杆往复运动，打开排气塞进行排气。
打开的方法是：当活塞到达行程末端，压力升高的瞬间打开排气塞，而在开始返回之前立即关闭。
排气塞排气时，可听到嘘嘘的气声，随后喷出白浊色的泡沫状油液，空气排尽时喷出的油呈澄清色。
可以用肉眼判别排气是否彻底。
2)缓冲装置调整。
在装有可调节缓冲装置的情况下，而活塞又在运动中，应先将节流阀放在流量较小的位置上，然后逐渐调节节流口大小，直到满足要求为止。
3)液压油缸各部位的检查。
《液压缸的工作原理》PPT模板课件
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一、油缸的主要几何尺寸设计
1、油缸内径D
D 4F
p
取标准D值 压力值（根据系统）选用过大、过小都不 好，应参考类似产品、推荐值，经验选定。
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2、活塞杆直径d
前述已知
vv1 24q[4q(D [2 D 2]d2)]D2D 2d2
v2 v1
D2 D2 d2
式中： ——速比系数
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2、活塞杆直径d
若无特殊要求 值可参考下表取值。
工作油压（MPa） Φ
p 10 10p20 p 20
1.33
1.46～2
2
速比确定后，活塞杆直径
d D 1
如无速比要求，也可取其直径为缸径 1/5~1/3，选用标准值。
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3、缸筒长度
l ＝活塞行程＋活塞长度＋导向长度＋密封长度
此外：柱塞重量往往较大，水平放置 时容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。
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二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
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二、液压缸的工作原理
3、伸缩式液压缸
伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套 装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的 缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛的用 于起重运输车辆上。
液压缸的工作原理
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第一节 液压缸的主要类型及特点
一、类型
直线往复式液压缸 按运动形式分 摆动式液压缸
单作用式：液压返推回出靠，反力或自重
按作用方式分 双作用式：活塞向的运正动反均靠液压力
《液压传动》(课件)-第四章精选全文
4．缓冲装置
图 液压缸缓冲装置的形式
缓冲装置有两种形式：一种为节流式， 它是指在液压缸活塞运动至接近缸盖时，使低 压回油腔内的油液，全部或部分通过固定节流 或可变节流器，产生背压形成阻力，达到降低 活塞运动速度的缓冲效果，图中的（a）， （b），（d），（e），（f）均属于此类。
另一类为卸载式，如图（c）所示，它是 指在活塞运动至接近缸盖时，双向缓冲阀2的 阀杆先触及缸盖，阀杆沿轴向被推离起密封作 用的阀座，液压缸两腔通过缓冲阀2的开启而 高低压腔互通，缸两腔的压差迅即减小而实现 缓冲。
当解锁压力油卸除之后又能自动锁紧。
1—锁紧套筒；2—活塞杆； 3—活塞
图套筒式锁紧装置
二、刹片式锁紧装置
如图所示，在液压缸的端盖上带有一 制动刹片1，它在碟形弹簧 2 的作用下被紧 紧地压在活塞杆 3 上，依靠摩擦力抵消轴 向力，从而使活塞杆锁紧在任意位置上。
当解锁压力油进入 A 腔后，在液压力 的作用下，将制动刹片顶开，使之脱离活 塞杆，达到解锁的目的。
F1
F2
(p1
p2 )A m
π 4
(D2
d2 )( p1
p2 )m
（4-1）
v1
v2
q A
v
（4-2）
式中， A ——液压缸的有效面积； ηm ——液压缸的机械效率； ηv——液压缸的容积效率； D ——活塞直径； d ——活塞杆直径； q ——输入液压缸的流量；
p1 ——进油腔压力；
p2 ——回油腔压力。
图（b）所示为半环连接，缸筒壁部因开了环形槽而削弱了 强度，因此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻， 常用于无缝钢管或锻钢制造的缸筒上。
图（c）所示为螺纹连接，缸筒端部结构复杂，外径加工时 要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重 量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。
液压缸结构图示
液压缸的结构·液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏;在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置;在前端盖外侧;还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖;液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置..上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图;该液压缸主要由缸底 1、缸筒 6、缸盖 10、活塞 4、活塞杆 7 和导向套 8 等组成；缸筒一端与缸底焊接;另一端与缸盖采用螺纹连接..活塞与活塞杆采用卡键连接;为了保证液压缸的可靠密封;在相应位置设置了密封圈 3、5、9、11 和防尘圈 12..下面对液压缸的结构具体分析..3.2.1缸体组件·缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作用;因此;缸体组件要有足够的强度;较高的表面精度可靠的密封性..缸筒与端盖的连接形式常见的缸体组件连接形式如图 3.10 所示..1法兰式连接见图 a;结构简单;加工方便;连接可靠;但是要求缸筒端部有足够的壁厚;用以安装螺栓或旋入螺钉;它是常用的一种连接形式..2半环式连接见图 b;分为外半环连接和内半环连接两种连接形式;半环连接工艺性好;连接可靠;结构紧凑;但削弱了缸筒强度..半环连接应用十分普遍;常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中.. 3螺纹式连接见图 f、c;有外螺纹连接和内螺纹连接两种;其特点是体积小;重量轻;结构紧凑;但缸筒端部结构复杂;这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合..·4拉杆式连接见图 d;结构简单;工艺性好;通用性强;但端盖的体积和重量较大;拉杆受力后会拉伸变长;影响效果..只适用于长度不大的中、低压液压缸..5焊接式连接见图 e;强度高;制造简单;但焊接时易引起缸筒变形..·缸筒、端盖和导向套的基本要求·缸筒是液压缸的主体;其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造;要求表面粗糙度在 0.1～0.4μm;使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动;从而保证密封效果;减少磨损；缸筒要承受很大的液压力;因此;应具有足够的强度和刚度..·端盖装在缸筒两端;与缸筒形成封闭油腔;同样承受很大的液压力;因此;端盖及其连接件都应有足够的强度..设计时既要考虑强度;又要选择工艺性较好的结构形式..导向套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用;有些液压缸不设导向套;直接用端盖孔导向;这种结构简单;但磨损后必须更换端盖..缸筒、端盖和导向套的材料选择和技术要求可参考液压工程手册..3.2.2活塞组件活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成..随液压缸的工作压力、安装方式和工作条件的不同;活塞组件有多种结构形式..活塞与活塞杆的连接形式如图 3.11 所示;活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接和半环连接形式;除此之外还有整体式结构、焊接式结构、锥销式结构等..螺纹式连接如图a所示;结构简单;装拆方便;但一般需备螺母防松装置；·半环式连接如图b所示;连接强度高;但结构复杂;装拆不便;半环连接多用于高压和振动较大的场合..活塞组件的密封·活塞装置主要用来防止液压油的泄漏;良好的密封是液压缸传递动力、正常动作的保证;根据两个需要密封的耦合面间有无相对运动;可把密封分为动密封和静密封两大类..设计或选用密封装置的基本要求是具有良好的密封性能;并随压力的增加能自动提高密封性;除此以外;摩擦阻力要小、耐油、抗腐蚀、耐磨、寿命长、制造简单、拆装方便..·常见的密封方法有以下几种..1间隙密封间隙密封是一种常用的密封方法;它依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防止泄漏;由环形缝隙轴向流动理论可知;泄漏量与间隙的三次方成正比;因此可用减小间隙的办法来减小泄漏..一般间隙为 0.01～0.05mm;这就要求配合面有很高的加工精度..在活塞的外圆表面一般开几道宽 0.3~0.5mm、深 0.5~l mm、间距 2~5mm的环形沟槽;称平衡槽;其作用如下:a使活塞具有自位性能;由于活塞的几何形状和同轴度误差;工作压力油在密封间隙中的不对称分布将形成一个径向不平衡力;称为液压卡紧力;它使摩擦力增大;开平衡槽后;使得径向油压力趋于平衡;使活塞能够自动对中;减小了摩擦力；b由于同心环缝的泄漏要比偏心环缝小得多;活塞的对中减少了油液的泄漏量;提高了密封性能；c自润滑作用;油液储存在平衡槽内;使活塞能自动润滑..间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用;但对零件的加工精度要求较高;且难以完全消除泄漏..故只适用于低压、小直径的快速液压缸..2活塞环密封活塞环密封依靠装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴缸筒内壁实现密封;如图所示..它的密封效果较间隙密封好;适用的压力和温度范围很宽;能自动补偿磨损和温度变化的影响;能在高速条件下工作;摩擦力小;工作可靠;寿命长;但不能完全密封..活塞环的加工复杂;缸筒内表面加工精度要求高;一般用于高压、高速和高温的场合..3 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;密封圈有 O 形、V 形、Y 形及组合式等数种;其材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨酯等..·①O 形密封圈O 形密封圈的截面为圆形;主要用于静密封和速度较低的滑动密封;其结构简单紧凑;安装方便;价格便宜;可在-40～120°C的温度范围内工作..但与唇形密封圈相比;其寿命较短;密封装置机械部分的精度要求高;启动阻力较大..·O 形圈密封的原理如图所示;O 形圈装入密封槽后;其截面受到压缩后变形..在无液压力时;靠 O 形圈的弹性对接触面产生预接触压力;实现初始密封;当密封腔充入压力油后;在液压力的作用下;O 形圈挤向槽一侧;密封面上的接触压力上升;提高了密封效果..·任何形状的密封圈在安装时;必须保证适当的预压缩量;过小不能密封;过大则摩擦力增大;且易于损坏;因此;安装密封圈的沟槽尺寸和表面精度必须按有关手册给出的数据严格保证..在动密封中;当压力大于 10MPa时;O 形圈就会被挤入间隙中而损坏;为此需在 O 形圈低压侧设置聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈;其厚度为1.25～2.5mm;双向受高压时;两侧都要加挡圈;其结构如图所示..· ② V 形密封圈·V形圈的截面为 V 形;如图所示;V形密封装置是由压环、V形圈和支承环组成..当工作压力高于 10MPa时;可增加 V 形圈的数量;提高密封效果..安装时;V 形圈的开口应面向压力高的一侧..·V形圈密封性能良好;耐高压;寿命长;通过调节压紧力;可获得最佳的密封效果;但 V形密封装置的摩擦阻力及结构尺寸较大;主要用于活塞杆的往复运动密封;它适宜在工作压力 p>50MPa、温度-40~80℃的条件下工作..③ Y 形密封圈Y形密封圈的截面为 Y 形;属唇形密封圈..它是一种密封性、稳定性和耐压性较好;摩擦阻力小;寿命较长的密封圈;故应用很普遍..Y形圈主要用于往复运动的密封;根据截面长宽比例的不同;Y 形圈可分为宽断面和窄断面两种形式；宽断面 Y 形圈一般适用于工作压力 p<20MPa..窄断面 Y 形圈一般适用于工作压力 p<32MPa..图 3.15 所示为宽断面 Y 形密封圈..·Y形圈的密封作用取决于它的唇边对耦合圆的紧密接触程度;在压力油作用下;唇边对耦合面产生较大的接触压力;从而达到密封的目的；当液压力升高时;唇边与藕合面贴得更紧;接触压力更高;密封性能更好..Y 形圈安装时;唇口端面应对着压力高的一侧;当压力变化较大、滑动速度较高时;要使用支承环;以固定密封圈;如图 3.15b所示..3.2.3缓冲装置·当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高时;一般应在液压缸中设缓冲装置;必要时还需在液压传动系统中设缓冲回路;以免在行程终端发生过大的机械碰撞;导致液压缸损坏..缓冲的原理是当活塞或缸筒接近行程终端时;在排油腔内增大回油阻力;从而降低液压缸的运动速度;避免活塞与缸盖相撞..·液压缸中常用的缓冲装置如图所示..圆柱形环隙式缓冲装置播放动画如图a;当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔;被封闭油液能从环形间隙δ排出;产生缓冲压力;从而实现减速缓冲..这种缓冲装置在冲过程中;由于其节流面积不变;故缓冲开始时;产生的缓冲制动力很大;快就降低了..其缓冲效果较差;但这种装置结单;制造成本低;所以在系列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置..如图b;由于缓冲柱塞为圆锥形;所以缓冲环形间隙δ随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的增大而缩小;使机械能的吸收较均匀;其缓冲效果较好..如图 3.16c;在缓冲柱塞上开有由浅渐深的三角节流槽;节流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小;缓冲压力变化平缓..可调节流孔式缓冲装置如图 3.16d;在缓冲过程中;缓冲腔油液经小孔节流排出;调节节流孔的大小;可控制缓冲腔内缓冲压力的大小;以适应液压缸不同的负载和速度工况对缓冲的要求;同时当活塞反向运动时;高压油从单向阀进入液压缸内;活塞也不会因推力不足而产生启动缓慢或困难等现象..3.2.4排气装置液压传动系统中往往会混入空气;使系统工作不稳定;产生振动、爬行或前冲等现象；严重时会使系统不能正常工作..因此;设计液压缸时;必须考虑空气的排除;对于要求不高的液压缸;往往不设计专门的排气装置;而是将油口布置在缸筒两端的最高处;这样也能使空气随油液排往油箱;再从油箱溢出；对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸;常在液压缸的最高处设置专门的排气装置;如排气塞、排气阀等..。
液压缸的缓冲原理
液压缸的缓冲原理你看啊，液压缸就像一个大力士，它推动着各种机械部件运动。
但是呢，这个大力士要是动作太猛，没有个缓冲，那就容易出问题啦。
比如说，一个活塞在液压缸里快速地移动，要是到了行程的尽头“哐”的一下就撞上去，那得多疼呀，就像人跑步的时候突然撞到墙上一样，肯定不好受。
而且呀，这样的撞击对液压缸本身也会造成很大的损伤，就像把自己给弄伤了一样。
那它是怎么缓冲的呢？这就像是给活塞安排了一个温柔的“小助手”。
在液压缸的结构里呀，有一些特殊的设计。
当活塞快要到达行程末端的时候，就会进入到一个特殊的区域。
这个区域的空间会逐渐变小，就像一个小胡同越走越窄一样。
那这时候呢，活塞前面的油液就没地方跑啦。
油液被挤压在这个狭小的空间里，就像一群小蚂蚁被挤在一个小角落里。
油液被挤压就会产生压力呀，这个压力就会反过来抵抗活塞的运动。
这就好比你用力推一个东西，但是那个东西也有一股力量在往回推你，这样活塞的速度就会慢慢降下来。
想象一下，活塞就像一个奔跑的小怪兽，它跑得可快了。
但是到了这个特殊的缓冲区域，就像是跑进了一片软软的棉花糖堆里。
棉花糖虽然软软的，但是很多很多的棉花糖挤在一起也能让小怪兽的速度慢下来呢。
油液就像那些棉花糖一样，起到了缓冲的作用。
还有一种情况哦。
在有些液压缸里，会有一些专门的节流装置。
这个节流装置就像是一个调皮的小门卫。
当活塞快到终点的时候，油液要通过这个小门卫才能流动。
这个小门卫呢，会让油液只能慢慢地通过。
就像在游乐园里，大家都想快点去玩下一个项目，但是门口有个工作人员，一次只让几个人进去，这样人流的速度就慢下来了。
油液的流速慢了，活塞的速度也就跟着慢下来啦。
你再想啊，如果没有这个缓冲原理，那些依靠液压缸工作的大型设备，像起重机呀，挖掘机呀，那得多危险。
起重机在吊起很重的东西的时候，要是液压缸没有缓冲，一下子就把起重臂顶到极限位置，那起重臂可能就会被弄坏，吊起来的东西也可能会掉下来，这可不得了。
挖掘机的挖掘臂也是一样，要是没有缓冲，挖掘臂的动作就会很生硬，挖起东西来也不顺畅，而且还容易把挖掘机自己给震坏了呢。
各种液压缸工作原理及结构分析（动画演示）
各种液压缸⼯作原理及结构分析（动画演⽰） 什么是液压缸 液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执⾏元件。
它结构简单、⼯作可靠。
⽤它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到⼴泛应⽤。
液压缸输出⼒和活塞有效⾯积及其两边的压差成正⽐； 液压缸的结构 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防⽌油液向液压缸外泄漏或由⾼压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防⽌活塞快速退回到⾏程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排⽓装置。
缸体组件 缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作⽤，因此，缸体组件要有⾜够的强度，较⾼的表⾯精度可靠的密封性。
(1)法兰式连接，结构简单，加⼯⽅便，连接可靠，但是要求缸筒端部有⾜够的壁厚，⽤以安装螺栓或旋⼊螺钉，它是常⽤的⼀种连接形式。
(2)半环式连接，分为外半环连接和内半环连接两种连接形式，半环连接⼯艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。
半环连接应⽤⼗分普遍，常⽤于⽆缝钢管缸筒与端盖的连接中。
(3)螺纹式连接，有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积⼩，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式⼀般⽤于要求外形尺⼨⼩、重量轻的场合。
(4)拉杆式连接，结构简单，⼯艺性好，通⽤性强，但端盖的体积和重量较⼤，拉杆受⼒后会拉伸变长，影响效果。
只适⽤于长度不⼤的中、低压液压缸。
(5)焊接式连接，强度⾼，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。
液压缸的基本作⽤形式： 标准双作⽤：动⼒⾏程在两个⽅向并且⽤于⼤多数应⽤场合： 单作⽤缸：当仅在⼀个⽅向需要推⼒时，可以采⽤⼀个单作⽤缸； 双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把⼀个负载连接于每端在机械有利时采⽤，附加端可以⽤来安装操作⾏程开关等的凸轮． 弹簧回程单作⽤缸：通常限于⽤来保持和夹紧的很⼩的短⾏程缸。
第五章液压缸(超经典PPT)
※按国标圆整为标准尺寸。
4.活塞杆直径 d
1）按λv 确定
D2 v 2 D d2
v 1 dD v
2）按工作压力确定
※按国标圆整为标准尺寸。
二、结构计算和校核
1.缸筒壁厚δ
D / 10 py D 2[ ]
时，为薄壁筒（无缝钢管）
式中：py — 实验压力
{p
[ ]
Fk
fA a l 1 2 rk
2
式中： f —由材料强度决定的实验值 a — 系数
4
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
结论：差动连接后，速度大，推力小。
差动缸
q v3 A杆
q v2 A2
如令： A杆 A 2
则有： v2 v3
2
d 2
4
2
2
D 4
d2
D2 2d 2
d D d
2
D 2d
或 d 0.707D
结论：当 D 2 d 时，快进、快退速度相等。
五、液压缸常见故障和排除方法
故障现象 爬行 产生原因 1．外界空气进入缸内 2．密封压得太紧 3．活塞与活塞杆不同轴 4．活塞杆弯曲变形 5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀 6．安装位置有误差 7．双活塞杆两端螺母拧得太紧 8．导轨润滑不良 排除方法 1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气 2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可 3．校正或更换，使同轴度小于ф0.04mm 4．校正活塞杆，保证直线度小于0.1/1000 5．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞 6．校正 7．调整 8．适当增加导轨润滑油量
《液压缸结构设计》课件
03
液压缸的密封设计
密封的种类与选择
接触式密封
利用密封圈或垫片在压力下与密封面 接触实现密封。选择时应考虑耐磨性 、耐压能力和使用寿命。
非接触式密封
利用间隙、回油槽等设计，使密封面 在不接触的情况下实现密封。选择时 应考虑泄漏量、稳定性和可靠性。
密封材料与性能
橡胶密封圈
具有良好的弹性和密封性能，适用于中低 压和温度变化不大的场合。
液压缸的结构形式
单作用液压缸
只能实现单向运动，回程 需要依靠外力（如重力或
弹簧力）或外力矩。
双作用液压缸
可以实现双向运动，即活 塞的伸出和缩回都可以通
过液压油的进出实现。
柱塞式液压缸
柱塞在缸体中只做往复运 动，不作旋转运动，缸和 工作时密封性较好，但柱 塞力较大，适用于高压力
、小行程的场合。
液压缸的设计原则
详细描述
针对挖掘机工作过程中需要承受复杂工况和高负载的特点，设计了一种具有较强稳定性和耐用性的液压缸。采用 了特殊的材料和结构，以确保在各种恶劣环境下都能正常工作。
案例二：某型数控机床液压缸设计
总结词
高精度、高效率
详细描述
为了满足数控机床高精度和高效率的工作需求，设计了一种具有高响应速度和定位精度的液压缸。采 用了先进的控制技术和优化的结构设计，有效提高了液压缸的工作性能和稳定性。
度、压力、介质等，以确保密
7
封件的正常使用和寿命。
7
04
为减少磨损和摩擦阻力，应优
7
化密封面的几何形状和表面粗
糙度。
04
液压缸的强度分析
强度分析的理论基础
静力学原理
研究物体在力的作用下保持平衡的规律。
液压缸PPT课件
输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度
则是单叶片的一半。
12
3
ω
2
3 4
1
D
d
q
4
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摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难， 一般只用于中、低压系统中往复摆动，转位或间 歇运动的地方。
12
3
ω
D
d
q
4
2 3
4 1
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3.1.4 伸缩式液压缸
45323缓冲装置图313液压缸缓冲装置46当活塞移至端部缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时活塞与缸端之间形成封闭空间该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出从而造成背压迫使运动柱塞降速制动实现缓冲
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本章提要
本章主要内容为：
• 液压缸的类型及特点 • 液压缸的设计计算 • 液压缸的典型结构 • 液压缸的密封
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单活塞杆液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活 塞4、活塞杆7和导向套8等组成。缸筒一端与缸底焊接， 另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连 接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密 封圈3、5、9、11和防尘圈12。
图 3.9 双作用单活塞杆液压缸结构图
10
比较上述各式，可以看出：v 2 > v 1 ,F 1 >F 2 ；液压缸
往复运动时的速度比为：
v2 D2
v1 D2 d2
（3.7）
上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近1，
在两个方向上的速度差值就愈小。
A1
A2
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1、目的：当液压缸驱动质量较大、运动速度 较快的工作部件时，一般要设置缓冲装置。 其目的是消除因运动部件的惯性力和液压力 所造成的活塞与缸盖之间的机械撞击，同时 也为了降低活塞在改变运动方向时液体的噪 声。 2、缓冲的原理：当活塞运行到终端之前一段 距离时，将排油腔的液压油封堵起来，迫使 液压油从缝隙或节流小孔流出，增大排油阻 力，减缓活塞运动速度。
3、油缸启动后的短时停止 在启动时，油缸进口油液的流 量较大，活塞向左移动（压力油 作用在缓冲柱塞上）。由于缓冲 过度，A腔还处于高压状态，单 向阀几乎不能打开，进入A腔的 油量便不足以填满A腔，而使A腔 局部出现真空。因此，在缓冲柱 塞连同活塞先向左移动一段行程 后，会因A腔局部真空而出现使 油缸活塞瞬间停止的现象。由于 局部真空，A腔压力随之下降， 单向阀打开，油液补满A腔，油 缸活塞才又正常运动。
4
4、可调节流孔式 当缓冲柱塞进入缸盖内孔时，排油腔被封堵，油液只能通过小孔节 流排出（节流阀排油），排油腔缓冲压力升高，使活塞制动减速。调 节节流孔的大小（节流阀的通流面积），可以改变回油流量，从而改 变活塞缓冲减速时的速度。单向阀的作用是当活塞返程时，能迅速向 液压缸供油，以避免活塞推力不足而启动缓慢或困难的现象发生。由 于安装了节流阀，制动力可根据负载进行调节，因此适用范围较广。
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2、圆锥形环隙式缓冲装置由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲环形间隙 δ随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使机械能的 吸收较均匀，其缓冲效果较好。
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3、可变节流槽式 在缓冲柱塞上开有由浅变深的轴向三角节流槽，当缓冲柱塞进入 缸盖内孔时，油液经三角槽流出，使活塞受到制动、缓冲作用，随 着活塞的移动，节流面积逐渐减小，使活塞在缓冲过程中运行均匀 、冲击小，制动时的位置精度高。
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三、工作过程演示
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四、缓冲装置故障
1、缓冲过度 缓冲过度是指缓冲柱塞从开始进入缸盖孔内进 行缓冲到活塞停止运动时为止的时间间隔太长，另 外进入缓冲行程的瞬间活塞将受到很大的冲击力。 此时应适当调大缓冲节流阀的开度。 另外，采用固定式缓冲装置（无缓冲节流阀） 时，当缓冲柱塞与缓冲衬套的间隙太小，也会出现 过度缓冲，此时可将缸盖拆开，磨小缓冲柱塞或加 大衬套孔，使配合间隙适当加大，消除过度缓冲。
1
二、液压缸中常用的几种缓冲装置
1、圆柱形环隙式缓冲装置 当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔（ 排油腔），被封闭的排油腔液压油只能从环形间隙δ中挤出，增大了排油 阻力，从而减缓了活塞的运动速度。这种缓冲装置在缓冲过程中，由于其 节流面积不变，故缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大（效果明显），很 快就降低了。其缓冲效果较差，但这种装置结单，制造成本低，所以在系 列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
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2、无缓冲作用 无缓冲作用指的是在活塞行程末端，活塞不缓冲减速， 给缸盖很大冲击力，产生撞击。严重时，活塞猛然撞击缸盖， 使缸盖损坏、液压缸底座断裂，其原因如下： 1）缓冲调节阀处于全开状态。 2）缓冲装置中的单向阀钢球（或阀芯）与阀座之间夹有异物 或钢球阀座密合面划伤而不能密合。 3）因活塞倾斜使缓冲柱塞不能插入缓冲孔内所致。 4）油缸密封破损失效，存在内泄漏。缓冲腔内的油液要吸收 惯性力，因此排油腔压力往往超过工作腔压力。当油缸发生 内泄时，油液将从缓冲腔倒漏向工作腔，使活塞不减速（类 似差动），缓冲失效。 5）缓冲柱塞和衬套（缸盖）上有伤痕或配合过松。 6）镶装在缸盖上的缓冲衬套脱落。 8 7）存在设计缺陷。
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