液压缸结构设计优秀课件

1—缸盖 2—放气小孔 3—缸体 4—活塞杆
三、 液压缸的设计与计算
一、设计 ：液压缸内径D、 活塞杆直径d、 液压缸缸体长度L
二、校核
液压缸设计中的注意事项
（1）活塞杆受拉状态下承受最大负载，在受压 状态下具有稳定性。
（2）排气和制动问题 （3）液压缸的安装，只能在一端用键或销定位。 （4）结构简单紧凑 （5）密封性要好
必要性 排气方法
排气的必要性
∵ 系统在安装或停止工作后常会渗入空气 ∴ 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。
故 必须设置排气装置。
排气方法
1 排气孔 油口设置在液压缸最高处 2 排气塞 象螺钉（如暖气包上的放气阀） 3 排气阀 使液压缸两腔经该阀与油
箱相通启动时，拧开排气 阀使液压缸空载往复运动 几次即可
d = D√λv-1/λv d = D√v2-v1/V2
计算所得活塞杆直径d亦应圆整 为标准系列值。
活塞杆直径d
• 根据活塞杆的受力情况来确定
一般受拉力作用时， d = （0.3～0.5）D 受压时：见表
计算所得活塞杆直径d亦应圆整 为标准 系列值。
缸的速度比 过大会使无杆腔产生过大的背压，速 度比 过小则活塞杆太细，稳定性不好。
2 根据执行机构速度要求和选定液压 泵流量 来确定
以单杆缸为例： 无杆腔进油时
1
q A1
v
4q
D2
有杆腔进油时
2
q A2
4qv
D2 d2
（二）活塞杆直径d
原则：活塞杆直径可根据工作压力或设 备类型选取液压缸的往复速度比 有一定要求时
一、设计
液压缸的主要尺寸包括： 液压缸内径D 活塞杆直径d
液压缸缸体长度L
设计依据：
缸工作压力、运动速度、工作条件、 加工工艺及拆 装检修等。
液压缸内径D
1 根据最大总负载和选取的工作压力来确定
2 根据执行机构速度要求和选定液压泵流量 来确定
液压缸工作压力的确定
FFLFf FA
V2 V1
液压缸内径和活塞杆直径的确定
缓冲原理
利用节流方法在液压缸的回油腔产 生阻力，减小速度，避免撞击。
缓冲装置类型
（1） 圆柱形环隙式缓冲装置 （2） 圆锥形环隙式缓冲装置 （3） 可变节流槽式缓冲装置 （4） 可调节流孔式缓冲装置
缓冲装置(2/3)
（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，缸盖和活塞 间形成缓冲油腔B，被封闭油液只能从环形间隙 排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。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，但很快就 降低了，其缓冲效果较差，但这种装置结构简单， 便于设计和降低制造成本，所以在一般系列化的 成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
缓冲装置(3/3)
（4）可调节流孔式缓冲装置
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。
液压缸的排气装置
根据最大总负载和选取的工作压力来确定D
以单杆缸为例： 无杆腔进油时
D
4 Fmax
p1
是最大工作负载。
PF m 1a x P2液压缸工作腔的工作压力，可根据机床类型 或负载的大小来确定, P2 是背压一般为零。
缸主要尺寸的计算(2/3)
当液压缸的往复速度比有一定要求时，由式得杆径
d为：
d D 1
∴ 连接形式很多低压， 铸铁缸体，外形尺寸大
缸体与端盖的连接形式
法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。
内半环 —结构简单、紧凑、装卸
半环连接 <
方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）
外半环
内螺纹
螺纹连接<
> 重量轻，外径小，但端部复杂，
外螺纹 装卸不便，需专用工具
焊接连接
拉杆连接
通用性好，缸体加工方便，装拆方 便，但端盖体积大，重量也大，拉 杆受力后会拉伸变形，影响端部密 封效果，只适于中低压.
液压缸结构设计
典型结构
缸体组件、活塞组件、密封件、 连接件、缓冲装置、排气装置等。
一、液压缸的结构
二、液压缸的组成
1、 缸体与端盖的结构
缸体与端盖的连接 活塞和活塞杆结构 液压缸的缓冲装置 液压缸的排气装置
Байду номын сангаас 缸体与端盖的连接
法兰连接 半环连接 螺纹连接 拉杆连接 焊接连接
缸体与端盖的连接
∵ 工作压力、缸体材料、 工作条件不同
活塞和活塞杆的连接
∵ 工作压力、安装方式、 工作条件的不同。
∴ 活塞组件有多种结构形式。 整体式：常用于小直径液压缸，
结构简单，轴向尺寸紧凑， 但损坏后需整体更换
活塞和活塞杆的连接
焊接式：同上 锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配
简单，但承 载能力小，且需防止 脱落 螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆 方便，但需 防止螺母松动。 半环式：常用于高压大负载或振动比较大 的场合，强 度高，但结构复杂， 装拆方便。
活塞杆头部结构
活塞杆：是连接活塞和工作部件的传 力零件，必须具有足 够的强 度和刚度，一般用钢料制成, 且需镀铬。
液压缸的缓冲装置
必要性 缓冲原理 缓冲装置类型
缓冲的必要性
∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），
由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞 击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工 精度，甚至使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置 缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。
缓冲装置(2/3)
（2）圆锥形环隙式缓冲装置 由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲环形间隙随
位移量l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。
缓冲装置(3/3)
（3）可变节流槽式缓冲装置
理想缓冲装置应在全部工作过程中保持缓 冲压力恒定不变，因此，可在缓冲柱塞上开 由浅到深的三角节流沟槽，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，但需要专门设计。
（一）液压缸内径D
（二）活塞杆直径d
液压缸内径D
一 双杆缸
F A qAvp 1 p 2 D 4q2m vd 2 4D 2 d 2p 1 p 2 m
二 单杆缸 无杆腔进油时 活塞的速度和推力
1
Aq1v
4q
D2
v
F1(p1A1p2A2)m[4D2p14 D2d2 p2]m
P2
[4D2p1p24d2p2]m