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1、第1頁/共49頁第一頁，共50頁。液壓缸是液壓系統(tǒng)(xtng)的執(zhí)行元件液壓缸的作用(zuyng)是將機械能轉(zhuǎn)化為壓力能第2頁/共49頁第二頁，共50頁。 液壓缸在液壓系統(tǒng)(xtng)中的應用升降臺 壓力機 假肢(ji zh)第3頁/共49頁第三頁，共50頁。 第一節(jié) 液壓缸的分類和特點 第二節(jié) 液壓缸的結(jié)構(gòu) 第三節(jié) 液壓缸的設計(shj)與計算 第四節(jié) 液壓缸常見故障分析及排除方法目錄目錄(ml)第4頁/共49頁第四頁，共50頁。按結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)分類： 活塞式（單桿、雙桿、無桿）柱塞式伸縮式按作用方式(fngsh)(fngsh)分類：單作用、雙作用、組合式 第5頁/共49頁第五
2、頁，共50頁。第6頁/共49頁第六頁，共50頁。 活塞式液壓缸 柱塞式液壓缸 擺動(bidng)式液壓缸 組合式液壓缸第7頁/共49頁第七頁，共50頁。一、活塞式液壓缸類型(lixng)(lixng)：單桿式、雙桿式、無桿式 （一）單桿活塞(husi)缸 類型(lixng)(lixng)：雙作用單桿、單作用單桿、差動液壓缸 1 1、雙作用單桿活塞缸 第8頁/共49頁第八頁，共50頁。第9頁/共49頁第九頁，共50頁。工作(gngzu)特點： （1 1）雙向進油，故稱雙作用(zuyng)(zuyng)式； （2 2）由于(yuy)(yuy)液壓缸兩腔承壓面積不等，當p p一定時，往返運動的出力不
3、等： 222111221211()44Fp Ap ApDpDd222212211211()44Fp Ap ApDdpD第10頁/共49頁第十頁，共50頁。（3 3）由于液壓缸兩腔承壓面積不等，當q q一定(ydng)(ydng)時，往返運動的速度不等： 1214qqvAD22224()qqvADd（4 4）工作臺運動范圍約等于活塞(husi)(husi)行程的2 2倍。 職能(zhnng)(zhnng)符號：第11頁/共49頁第十一頁，共50頁。2 2、單作用(zuyng)(zuyng)單桿活塞缸 p,qF,v工作(gngzu)(gngzu)特點： （1 1）單向進油，故稱單作用式；（2 2）
4、液壓缸的返回依靠(yko)(yko)重力或彈簧力 應用：夾緊系統(tǒng)、舉升機構(gòu)3 3、差動液壓缸 差動連接：單桿活塞缸的兩腔同時通入壓力油，由于兩腔的承壓面積不同，迫使有桿腔的回油重新進入油缸的無桿腔，這種連接稱為差動連接。差動液壓缸：采用差動連接的單桿活塞缸。 第12頁/共49頁第十二頁，共50頁。差動缸回程時連接p, qF, v第13頁/共49頁第十三頁，共50頁。工作(gngzu)(gngzu)特點： （1 1）是雙作用(zuyng)(zuyng)單桿活塞缸； （2 2）利用兩腔的有效作用(zuyng)(zuyng)面積差進行工作； （3 3）差動連接時的速度v v3 3和推力F F3 3：
5、 2314qqvD2231()4qvDd324qvd產(chǎn)生的推力F F3 3： 2222312111()()444Fp AApDpDdpd（4 4）液壓缸返回時非差動連接，欲獲得相等的快進快退速度，須滿足： 22211()44qqDdd2Dd第14頁/共49頁第十四頁，共50頁。（二）雙桿活塞(husi)(husi)缸雙桿式活塞缸：活塞兩端都有一根(y n)(y n)直徑相等的活塞桿的液壓缸。根據(jù)(gnj)(gnj)安裝方式：缸筒固定式（實心雙出桿）、活塞桿固定式（空心雙出桿）兩種。第15頁/共49頁第十五頁，共50頁。工作(gngzu)(gngzu)特點：（1 1）當分別向左、右腔輸入相同壓力
6、和相同流量的油液時，液壓缸左、右兩個方向的推力和速度(sd)(sd)相等。221212121()()()4FFppAppDd12224()qqvvADd（2 2）不能實現(xiàn)(shxin)(shxin)差動連接。（3 3）缸體固定時，整個工作臺的移動范圍約等于活塞有效行程的3 3倍；活塞桿固定時，整個工作臺的移動范圍約等于液壓缸有效行程的2 2倍。第16頁/共49頁第十六頁，共50頁。（三）無桿活塞(husi)(husi)缸 二、柱塞式液壓缸（柱塞缸） 壓力能壓力能往復運動機械能往復運動機械能回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)(huzhun)(huzhun)運動機運動機械能械能第17頁/共49頁第十七頁，共50頁。第18頁
7、/共49頁第十八頁，共50頁。柱塞式液壓缸特點(tdin)：（1 1）柱塞式液壓缸是單作用液壓缸，即靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，回程要靠自重（當液壓缸垂直(chuzh)(chuzh)放置時）或其它外力，因此柱塞缸常成對使用；（2 2）柱塞運動時，由缸蓋上的導向套來導向，因此，柱塞和缸筒的內(nèi)壁不接觸，缸筒內(nèi)孔只需粗加工即（3 3）柱塞重量往往比較大，水平放置時容易因自重而下垂，造成密封件和導向件單邊磨損，故柱塞式液壓缸垂直(chuzh)(chuzh)使用較為有利。通常用于長行程機床，如：龍門刨床、導軌磨床、大型(dxng)(dxng)拉床。第19頁/共49頁第十九頁，共50頁。三、擺動(bi
8、dng)式液壓缸第20頁/共49頁第二十頁，共50頁。四、組合式液壓缸1、伸縮式液壓缸伸縮(shn su)缸又稱多級缸，其特點是伸出行程長，縮回尺寸小。第21頁/共49頁第二十一頁，共50頁。結(jié)構(gòu)特點：伸縮缸由兩個或多個活塞(husi)(husi)缸套裝而成，前一級活塞(husi)(husi)缸的活塞(husi)(husi)桿內(nèi)孔是后一級活塞(husi)(husi)缸的缸筒，伸出時可獲得很長的工作行程，縮回時可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸，伸縮缸被廣泛用于起重運輸車輛上。類型：單作用類型：單作用(zuyng)(zuyng)式如圖式如圖(a) (a) 、雙作用、雙作用(zuyng)(zuyng)式如圖式如
9、圖 (b)(b)，前者靠外力回程，后者靠液壓回程。，前者靠外力回程，后者靠液壓回程。工作特點：伸縮缸的外伸和縮回動作(dngzu)(dngzu)是逐級進行的。 第22頁/共49頁第二十二頁，共50頁。 首先(shuxin)(shuxin)是最大直徑的缸筒開始外伸，直徑最小的末級最后伸出。 推力一定時，隨著工作級數(shù)變大，外伸缸筒直徑(zhjng)(zhjng)越來越小，工作油液壓力隨之升高，工作速度變快。 在輸入壓力和流量(liling)(liling)不變前提下，其值為： 2114iiFpD24iiqvD式中: : i i 指 i i 級活塞缸。 在輸入壓力不變前提下，隨著行程逐級增大，推力逐
10、漸減小，這種推力的變化正好適合于自動裝卸車對推力的要求。第23頁/共49頁第二十三頁，共50頁。2 2、增壓(zn y)(zn y)液壓缸mAApp2112說明：1.1.增壓缸不是換能元件，輸入、輸出均為壓力(yl)(yl)能；2.2.增壓缸增壓的同時使輸出的流量減小，其總能量保持不變。第24頁/共49頁第二十四頁，共50頁。增壓液壓缸：使局部油路獲得高壓(goy)(goy)，起壓力放大作用，它不是執(zhí)行元件。故又稱為增壓器。 類型(lixng)(lixng)：單作用、雙作用P0PDd（1 1）單作用(zuyng)(zuyng)增壓缸 第25頁/共49頁第二十五頁，共50頁。工作原理：當輸入活塞
11、缸的液體(yt)(yt)壓力為p1p1，活塞直徑為D D，柱塞直徑為d d時，柱塞缸中輸出的液體(yt)(yt)壓力為高壓，其值為： 222122111144DpDpdppKpd式中：K=D2/d2K=D2/d2，稱為增壓比，它代表(dibio)(dibio)其增壓程度。 工作特點：不能連續(xù)輸出(shch)(shch)高壓液體；增壓行程短。為連續(xù)的獲得高壓，需采用雙作用增壓缸 。（2 2）雙作用增壓缸第26頁/共49頁第二十六頁，共50頁。3 3、增速缸 增速缸是由活塞缸和柱塞缸復合而成。增速缸能在不增加泵的流量(liling)(liling)的前提下，提高運動部件的運動速度。利用增速缸可實現(xiàn)
12、快進、工進和快退的工作循環(huán)。第27頁/共49頁第二十七頁，共50頁。4、齒條(ch tio)活塞缸 如圖所示，齒條活塞缸能將活塞的直線(zhxin)往復運動轉(zhuǎn)換為齒輪的旋轉(zhuǎn)運動。第28頁/共49頁第二十八頁，共50頁。D= d 練練 習習3 已知一單桿活塞缸，設液壓油進入有桿腔已知一單桿活塞缸，設液壓油進入有桿腔時的速度為時的速度為v2，差動連接時的速度為，差動連接時的速度為v3，現(xiàn)，現(xiàn)要求要求(yoqi)v3/v2=2時，試求活塞直徑時，試求活塞直徑D和和活塞桿直徑活塞桿直徑d之間的關系？之間的關系？ 解：解：v2=q/A2=4q/（D2-d2） v3=q/A3=4q/d2 v3/v2=2
13、(D2-d2)/d2=2 第29頁/共49頁第二十九頁，共50頁。一、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)和組成1.1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)(jigu)(jigu)舉例 1耳環(huán) 2螺母 3防塵圈 4.17彈簧擋圈 5套 6.15卡鍵7.14O形密封圈 8.12Y形密封圈 9缸蓋兼導向套 10缸筒11活塞 13耐磨環(huán) 16卡鍵帽 18活塞桿 19襯套 20缸底 第30頁/共49頁第三十頁，共50頁。1活塞桿 2堵頭 3托架 4、17V形密封圈 5、14排氣孔 6、19導向套7O形密封圈 8活塞 9、22錐銷 10缸體 11、20壓板(y bn) 12、21鋼絲環(huán)13、23紙墊 15活塞桿 16、
14、25壓蓋 18、24缸蓋 2.2.液壓缸的組成(z (z chn) chn) 缸筒和缸蓋、活塞(husi)(husi)和活塞(husi)(husi)桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個部分。第31頁/共49頁第三十一頁，共50頁。(1)(1)缸筒和缸蓋 工作壓力p p10MPa10MPa時，使用(shyng)(shyng)鑄鐵； 10MPa 10MPa p p20MPa20MPa時，使用(shyng)(shyng)無縫鋼管； p20MPa時，使用時，使用(shyng)鑄鋼或鍛鋼。鑄鋼或鍛鋼。(a)(a)法蘭連接式(b)(b)半環(huán)連接式(c)(c)螺紋連接式(d)(d)拉桿連接式(e)(e)焊接
15、連接式 第32頁/共49頁第三十二頁，共50頁。(2)(2)活塞(husi)(husi)與活塞(husi)(husi)桿 第33頁/共49頁第三十三頁，共50頁。(3)(3)密封(mfng)(mfng)裝置 第34頁/共49頁第三十四頁，共50頁。(4)(4)緩沖(hunchng)(hunchng)裝置 緩沖(hunchng)(hunchng)目的：減小機械碰撞 緩沖(hunchng)(hunchng)方法： 缸外緩沖回路上設置減速閥或制動閥 缸內(nèi)緩沖（固定節(jié)流緩沖、可變節(jié)流緩沖） 利用活塞或缸筒在其走向行程終端時封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強迫它從小孔或細縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作
16、部件受到制動，逐漸減慢運動速度，達到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。緩沖裝置的工作原理：第35頁/共49頁第三十五頁，共50頁。 固定節(jié)流(ji li)(ji li)緩沖 特點：在整個緩沖行程(xngchng)(xngchng)中節(jié)流口面積固定不變。 可變節(jié)流(ji li)(ji li)緩沖 特點：節(jié)流口面積隨緩沖行程增大而減小，緩沖腔內(nèi)的壓力幾乎保持不變。 第36頁/共49頁第三十六頁，共50頁。AjPHvSHPHvAjSH固定：瞬時緩沖壓力大，易產(chǎn)生液壓沖擊；外力不為0 0時，v v不為0 0，總存在機械碰撞(pn zhun)(pn zhun)。可變：速度降低慢，不會引起液壓沖擊；最終速度為
17、0 0，可避免機械碰撞(pn zhun)(pn zhun)。 (5)(5)排氣裝置 液壓缸在安裝過程中或長時間停放重新工作時，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行(pxng)(pxng)，噪聲和發(fā)熱等不正?，F(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。 第37頁/共49頁第三十七頁，共50頁。第38頁/共49頁第三十八頁，共50頁。 在設計液壓缸之前，必須對整個液壓系統(tǒng)進行工況分析，編制負在設計液壓缸之前，必須對整個液壓系統(tǒng)進行工況分析，編制負載圖，選定系統(tǒng)的工作壓力載圖，選定系統(tǒng)的工作壓力( (詳見第九章詳見第九章) )，然后根據(jù)使用要求選擇結(jié)，然后根據(jù)使用要求選擇結(jié)構(gòu)類型，按負載情
18、況、運動要求、最大行程構(gòu)類型，按負載情況、運動要求、最大行程(xngchng)(xngchng)等確定其等確定其主要工作尺寸，進行強度、穩(wěn)定性和緩沖驗算，最后再進行結(jié)構(gòu)設計。主要工作尺寸，進行強度、穩(wěn)定性和緩沖驗算，最后再進行結(jié)構(gòu)設計。液壓缸的設計(shj)內(nèi)容和步驟 (1)(1)選擇液壓缸的類型和各部分結(jié)構(gòu)形式。(2)(2)確定液壓缸的工作參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸。(3)(3)結(jié)構(gòu)強度、剛度的計算(j sun)(j sun)和校核。(4)(4)導向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設計。(5)(5)繪制裝配圖、零件圖、編寫設計說明書。 第39頁/共49頁第三十九頁，共50頁。1 1、工作壓力的選取(xu
19、nq)(xunq) 根據(jù)液壓缸的實際工況，計算出外負載大小，然后參考下表選取(xunq)(xunq)適當?shù)墓ぷ髁Α?液壓缸工作壓力的確定負載 缸工作壓力 P1( b a r ）00. 76070140100140140250180210250320一、液壓缸主要尺寸(ch cun)(ch cun)的確定第40頁/共49頁第四十頁，共50頁。2 2、活塞桿直徑d d與缸筒內(nèi)徑(ni jn)D(ni jn)D的計算 受拉時： d=(0.3-0.5)D d=(0.3-0.5)D 受壓時： d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.6-0.7
20、)D (5mpa p17mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa p17mpa) d=0.7D (p17mpa)3 3、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計算 缸筒最薄處壁厚：pyD/2() pyD/2() 缸筒壁厚；DD缸筒內(nèi)徑；pypy缸筒度驗壓力(yl)(yl)，當額定壓Pn160 x105PaPn160 x105Pa時，Py=1.25Pn Py=1.25Pn ；()()缸筒材料許用應力。()=b/n()=b/n。第41頁/共49頁第四十一頁，共50頁。5 5、液壓缸缸筒長度的確定 缸筒長度根據(jù)所需最大工作(gngzu)(gngzu)行程而定?；钊麠U長度根據(jù)缸筒長度而定。對于工作(gngzu)
21、(gngzu)行程受壓的活塞桿，當活塞桿長度與活塞桿直徑之比大于1515時，應按材料力學有關公式對活塞進行壓桿穩(wěn)定性驗算。4 4、活塞桿的計算直徑強度(qingd)(qingd)校核：d4F/()1/2d4F/()1/2dd活塞桿直徑；FF液壓缸的負載； () ()活塞桿材料許用應力，()=b/n()=b/n。第42頁/共49頁第四十二頁，共50頁。1 1、液壓缸的緩沖(hunchng)(hunchng) 液壓缸中使用的緩沖(hunchng)(hunchng)裝置，常見的有環(huán)狀間隙式，節(jié)流口可調(diào)式或外加緩沖(hunchng)(hunchng)回路等。i環(huán)狀間隙式緩沖裝置節(jié)流口可調(diào)式緩沖機構(gòu)第4
22、3頁/共49頁第四十三頁，共50頁。2 2、液壓缸的排氣 為了排除聚集在液壓缸內(nèi)的空氣，可在缸的兩端(lin dun)(lin dun)最高部位各裝一只排氣塞。排氣塞結(jié)構(gòu)排氣塞結(jié)構(gòu)(jigu)排 氣 塞 結(jié) 構(gòu)第44頁/共49頁第四十四頁，共50頁。第四節(jié)第四節(jié) 液壓缸常見故障分析液壓缸常見故障分析 及排除及排除(pich)(pich)方法方法一、爬行：1、可能的原因空氣混入系統(tǒng)。液壓缸兩端的密封圈壓得太緊或太松?；钊突钊麠U同軸度不好，活塞桿全長或局部彎曲?；钊麠U兩端的螺母擰得太緊，降低了同軸度。液壓缸內(nèi)孔銹蝕、拉毛(l mo)，孔徑因磨損出現(xiàn)腰鼓度、錐度等。液壓缸安裝精度不高，其中心線與導
23、軌不平行。執(zhí)行機構(gòu)相對運動的接觸面缺乏潤滑油，產(chǎn)生干摩擦或半干摩擦。第45頁/共49頁第四十五頁，共50頁。2、排除的方法排除系統(tǒng)內(nèi)的空氣。若沒有排氣裝置，可開動液壓系統(tǒng)，用最大行程使工作部件快速運動，以排隊系統(tǒng)內(nèi)的空氣。調(diào)整兩端密封圈，使松緊合適，保證活塞桿能來回用手拉動，試車時無泄漏即可。校直活塞桿，修整活塞。活塞桿兩端螺母不宜擰得太緊，一般用手旋緊即可，以保證活塞桿處于自然(zrn)狀態(tài)。珩磨或研磨修復液壓缸，然后根據(jù)修磨后的孔徑配活塞。檢查后，重新安裝和校正。調(diào)整執(zhí)行機構(gòu)運動副的潤滑油量，保持適量潤滑。第46頁/共49頁第四十六頁，共50頁。二、推力不足或工作速度逐漸下降甚至停止：1、
24、可能的原因液壓缸和活塞配合間隙過大或因密封圈磨損而引起很大間隙，造成活塞兩端高、低壓油互通而速度下降。由于工作時經(jīng)常用工作行程的某一段，造成液壓缸孔徑局部有腰鼓形，使液壓缸兩端高、低壓油互通?；钊麠U彎曲。液壓缸兩端活塞桿處的密封元件(yunjin)壓得過緊。液壓油中雜質(zhì)過多，使活塞卡信。油溫過高使油液黏度下降，泄漏增加。執(zhí)行件導軌潤滑不良。也有可能因泵供油壓力不足引起。第47頁/共49頁第四十七頁，共50頁。2、排除的方法修復或更換以達到配合間隙(jin x)要求，更換密封圈。修復缸體孔徑，達到要求后配制活塞。校直活塞桿。適當放松壓蓋的緊固螺釘，以不漏油為準（允許少有滲油）。清洗各部分，過濾或
25、更換液壓油，修理被卡表面。分析發(fā)熱原因并設法降低發(fā)熱量。調(diào)整潤滑油的供應量，使?jié)櫥己谩z查泵的吸油和出油情況。第48頁/共49頁第四十八頁，共50頁。謝謝您的觀看(gunkn)！第49頁/共49頁第四十九頁，共50頁。NoImage內(nèi)容(nirng)總結(jié)液壓缸。差動液壓缸：采用差動連接的單桿活塞缸。壓力能往復運動機械能回轉(zhuǎn)運動機械能。特點：節(jié)流口面積隨緩沖行程增大而減小，緩沖腔內(nèi)的壓力幾乎保持不變。()=b/n?；钊麠U長度根據(jù)缸筒長度而定。直徑強度校核：d4F/()1/2。修復或更換(gnhun)以達到配合間隙要求，更換(gnhun)密封圈。第48頁/共49頁。謝謝您的觀看第五十頁，共50頁。
活塞式液壓缸實用教案
