CH4 液压缸.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,CH4,液压缸,4.1,液压缸的工作原理、类型和特点,4.2,液压缸的结构,4.3,液压缸的设计计算,本章主要讲述液压缸的工作原理、结构、,特性、计算，掌握缸的基本参数计算,。,液压缸内部结构,1,液压缸的工作原理、类型和特点,一、液压缸的工作原理,缸输入的压力、流量，以及输出作用力和速度,是液压缸的主要性能参数。,二、液压缸的分类,按供油方向分,双作用缸,单作用缸,按结构形式分,柱塞缸,摆动缸,伸缩套筒缸,活塞缸,按使用压力分,中高压缸,高压缸,中低压缸,2.5,6.3MPa,10,16MPa,25,315MPa,按缸的特殊用途分,串联缸,增压缸,增速缸,步进缸,三、液压缸,（一）、活塞式液压缸,双活塞式液压缸,单活塞式液压缸,1.,双活塞杆式液压缸,1,）缸固定,缸固定特点：,1,）缸固定工作台的移动范围为活塞有效行程的,3,倍；,2,）活塞杆可设计成一个受拉力，一个不受力。,3,）适用于小型设备中。,2,）杆固定,杆固定的特点：,1,）杆固定为液压缸工作行程的,2,倍；,2,）适用于中型及大型的机床。,3,）推力及速度计算,液压缸产生的推力：,液压缸的机械效率，,0.90,0.95,工作台往复移动的速度：,液压缸的容积效率,这类缸,在两个方向上的运动速度和输出力均相等。,2.,单活塞杆式液压缸,缸固定和杆固定工作台的最大活动范围都是活塞（或缸筒）有效行程的,2,倍。,1,）压力油进入无杆腔的情况,2,）压力油进入有杆腔的情况,结论：,活塞速度与活塞有效面积成反比；活塞输出的力,和活塞的有效面积成正比。,3,）液压缸的,差动连接,若往单活塞杆缸的无杆腔中供压力油，将有杆腔排出的油再流回到无杆腔，则称为,差动连接缸。,特点：,1,）推力减小；,2,）活塞运行速度加快。,（二）、柱塞式液压缸,特点：,柱塞缸只能实现一个方向的运动，反向运动要靠外力。,柱塞缸只能实现一个方向的运动，反向运动要靠外力。,它特别适用于在行程较长的场合。,柱塞缸输出的推力：,柱塞缸输出的速度：,单缸式,双缸式,缸的工艺性好。,（三）、伸缩式液压缸,伸缩式液压缸又称多级液压缸、多套缸。,伸缩式液压缸中,活塞伸出的顺序是从大到小,，而空载,缩回的顺序则一般是从小到大,。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。,在工作过程中，油压和输入流量不变，在刚起动时伸缩式液压缸的推力最大，随行程逐级增大而缩小，速度随行程逐级增长而逐级加大。,伸缩式液压缸输出的推力：,伸缩式液压缸运动速度：,（四,）、,摆动式液压缸,摆动式液压缸是实现往复旋转运动的执行元件。输入为压力和流量，输出为转矩和角速度。,单叶片受力分析,单叶片摆动缸输出扭矩为,：,双叶片式摆动缸，它的摆角较小、可达 ，它的输出转矩是单叶片式的两倍，而角速度则是单叶片式的一半。,单叶片摆动缸排量和角速度,：,（五）、组合式液压缸,串联液压缸,不连续动作型增压缸,由两个缸组成的串连液压缸。两个缸分别有自己的进油口、出油口，缸筒固定在同一个活塞杆上。两个缸的进油口相连，出油口也相连。串连液压缸的输出力是两个缸输出力的总和。,1,、串联液压缸,2,、增压缸（增压器）,增压缸在同一个活塞杆上的两个活塞直径不同。当低压油 进入缸左端时，活塞向右运动，输出高压油 。根据活塞杆的力平衡关系可得：,面积,A,1,和,A,2,的差越大，压力放大倍数越大，但输出的流量越小。,反向通油时，活塞杠左移是空回行程，无高压油输出，此种类型的增压缸不能连续输出高压油。,增速缸的原理图,先从,a,口供油使活塞,2,以较快的速度右移。活塞,2,运动到某一位置后，再从,b,口供油，活塞,2,以较快的速度右移，同时输出力也相应增大。,3,增速缸,多位液压缸原理,4,多位液压缸,由两个单缸组成，有,A,、,B,、,C,、,D 4,个油口。改变各油口的通断状况，即可得到,4,种缸的伸出位置。油口的通断可用换向阀控制。,5,齿轮齿条缸,它由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成，柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的转动，用于实现工作部件的往复摆动或间隙进给运动。,2,液压缸的结构,液压缸的组成,缸筒和缸盖,双作用单杆活塞液压缸的结构,一,.,缸筒和缸盖的连接一般地说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料、工作压力和工作条件有关。,活塞和活塞杆,密封装置,缓冲装置,排气装置,a),法兰连接,b),卡环连接,c),、,f),螺纹连接,d),拉杆连接,e),焊接连接,二,.,活塞和活塞杆的连接,常见的有,一体式、锥销式,连接外、还有,螺纹式,连接和,半环式,连接等多种型式。,a),螺纹式连接,b),卡环式连接,1,螺母,2,、,8,活塞,3,、,9,活塞杆,4,弹簧卡圈,5,轴套,6,半环,7,压板,三,.,活塞杆的头部结构,四,.,缓冲装置,液压缸中缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时在,活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，产生很大,的阻力、,使工作部件受到制动、逐渐减慢运动速度,，达到避免活塞和缸盖,相互撞击的目的。,液压缸中常用的缓冲装置有节流口可调式和节流口可变式两种。,a),节流口可调式,b),节流口可变式,c),环状间隙式,1,针形节流阀,2,单向阀,3,三角沟槽,五,.,排气装置,液压缸中的排气装置通常有两种形式：一种是在缸盖的最高部位处开排气孔，用长管道接向远处排气阀排气；另一种是在缸盖最高部位安装排气塞。,排气装置在液压缸中是十分必要的，这是因为油液中混入的空气或液压缸长期不使用外界侵入的空气都积聚在缸内最高部位处，影响液压缸运动平稳性,低速时引起,爬行,，启动时造成冲击，换向时降低精度等等,。,用长管道向远处的排气阀排气,排气阀排气,排气阀排气,回 顾,一、,液压缸的工作原理、类型和特点,液压缸的工作原理,液压缸的分类,液压缸,二、,液压缸的结构,缸筒和缸盖的连接,活塞式液压缸,柱塞式液压缸,伸缩式液压缸,摆动式液压缸,组合式液压缸,活塞和活塞杆的连接,活塞杆的头部结构,缓冲装置,排气装置,密封装置,六,.,密封装置,间隙密封，它依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏。为提高这种装置的密封能力，常在活塞的表面上制出几条细小的环形槽，以增大油液通过间隙时的阻力。,密封圈,(O,形圈、,V,形圈等,),密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。,摩擦环密封，它依靠套在活塞上的摩擦环（尼龙或其他高分子材料制成）在,O,形圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄露。,对于活塞杆外伸部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需要在活塞杆密封处,增添防尘圈,，并放在向着活塞杆外伸的一段。,a),间隙密封,b),摩擦环密封,c),、,d),密封圈密封,3,液压缸的设计计算,一、液压缸设计中应注意的问题,1),尽量使活塞杆在受拉状态下承受,最大负载,，或在受压状态 下具有良好的,纵向稳定性,。,2),考虑液压缸行程终了处的,制动问题和液压缸的排气,问题。,3),正确确定液压缸的,安装、固定方式,。,4),液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方便。,二、液压缸工作压力的确定,工作压力,:,液压件的额定压力是在指定的运转条件下液压件能长期正常工作的压力，又称为公称压力。,液压件的工作压力受负载的影响,：若负载变化工作压力的大小也随之变化。在使用中，不希望工作压力高于额定压力。但在特殊情况下，也允许在极短的时间内工作压力超过额定压力。,元件的试验压力远远超过额定压力；缸的设计压力的数值等于额定压力。,若系统的额定压力已确定，则取系统压力为设计压力。,若系统的额定压力尚未确定，可参照或类比相同的主机选定缸的设计压力。,各类主机常用系统压力,主 机 类 型,系 统 压 力,(,MPa,),精加工机床,0.8-2,半精工加机床,3-5,粗加工或重型机械,5-10,农业机械、小型工程机械、工程机械的辅助机构,10-16,液压机、重型机械、超重机、大中型工程机械,20-32,三、液压缸主要尺寸的确定,（,缸筒内径,D,、活塞杆直径,d,、缸筒长度,L,）,1.,缸筒内径,D,：,液压缸的缸筒内径是根据负载大小和选定的工作压力，或运动速度和输入的流量。,缸筒内径 系列（,GB2348,93,）,mm,8,10,12,16,20,25,32,40,50,63,80,100,125,160,200,250,320,400,500,2.,活塞杆直径,d,：,液压缸活塞杆直径按工作时的受力情况来决定。,液压缸活塞杆直径,d,推荐值,活塞杆,受力情况,受拉伸,受压缩，工作压力,P,1,(,MP,a,),P,1,5,5 P,1,7,活塞杆直径,（,0.3-0.5,）,D,（,0.5-0.55,）,D,（,0.6-0.7,）,D,0.7D,活塞杆直径,d,系列（,GB/T2348,93,）,mm,4,5,6,8,10,12,14,16,18,20,22,25,28,32,36,40,45,50,56,63,70,80,90,100,110,125,140,160,180,200,220,250,280,320,360,400,3.,缸筒长度,L:,液压缸的缸筒长度由最大工作行程决定，缸筒的长度一般最好不超过其内径的,20,倍。,四、液压缸的强度和刚度校核,液压缸的,缸筒壁厚,、,活塞杆直径,和,缸盖处固定螺栓的直径,，在高压系统中必须进行强度校核。其它零件如活塞、导向套、端盖、放气阀、管接头、密封件不需要进行强度计算，可参阅有关设计手册直接选用。,1.,活塞杆的计算,1,）强度计算,活塞杆强度校核依下式强度条件进行,：,2,）刚度计算,活塞杆受轴向压缩负载时，它所承受的轴向力,F,不能超过使它保持稳,定工作所允许的临界负载 ，以免发生纵向弯曲，破坏液压缸的正常工,作。,的值与活塞杆材料性质、截面形状、直径和长度以及液压缸的安,装方式等因素有关。,活塞杆稳定性的校核依下式（稳定条件）进行,：,当活塞杆的细长比,时,当活塞杆的细长比,时，且 ，则,液压缸支承方式和末端系数,2,的值,支 承 方 式,支承说明,末端系数,2,一端自由,一端固定,1/4,两端铰接,1,一端,铰接,一端固定,2,两端固定,4,2.,缸筒壁厚的计算,缸筒壁厚校核时分薄壁和厚壁两种情况。,当 时为薄壁，壁厚按下式进行校核：,当 时，壁厚按下式进行校核：,-,试验压力,3.,螺栓强度的计算,作 业,P69 4-8,