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,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,*,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,*,第一节,类型、工作原理及特点,第五章 液压缸,第三节,液压缸的设计计算,第二节,液压缸的典型结构和组成,5-1,类型、工作原理及特点,直线运动,摆动运动,活塞缸,单杆,双杆,双作用,差动,柱塞缸,单作用,伸缩缸,摆动缸（摆动马达）,齿轮缸,一、活塞式液压缸,（一）,、单杆活塞缸,1.,结构：,缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等,2.,工作原理,：,工作原理,：,因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。,无杆腔,进油腔,回油腔,有杆腔,职能符号,：,单杆单作用活塞缸,单杆双作用活塞缸,双向液压驱动,单向液压驱动，,回程靠外力,。,3.,基本参数,1,）,推力,式中,：,p,1,进油压力,p,2,回油压力,2,）,速度,特点,：,同样,q,，,v,1,F,2,。,4.,应用,：,往返运动速度及推力不同的场合。,例,：,液压刨床,差动缸,推力,：,速度,：,结论,：,差动连接后，速度大，推力小,。,代入上式,：,活塞只有一个，设此时的速度为,v,3,特点,：,v,3,v,1,；,F,3,F,1,。,q,1,q,2,p q,差动缸,如令,：,则有,：,结论,：,当,时,，,快进,、,快退速度相等,。,或,1.,结构特点,：,两侧有效工作面积一样,。,（二）,双杆活塞缸,2.,基本参数,：,3,）,应用,：,职能符号,：,l,活塞有效工作行程,。,4.,安装方式,缸固定,L,=3,l,杆固定,L,=2,l,两个方向力和速度一样的场合,。,缸固定,L,=3,l,L,杆固定,杆固定时,、,缸移动,软管,空心杆,L,=2,l,L,(,三）活塞式液压缸典型结构,1,缸底,2,卡键,3,、,5,、,9,、,11,密封圈,4,活塞,6,缸筒,7,活塞杆,8,导向套,10,缸盖,12,防尘圈,13,耳轴,二、柱塞缸,（一）,单柱塞缸,单向液压驱动，回程靠外力。,（二）,双柱塞缸,双向液压驱动,（三）,参数计算,推力,：,速度,：,应用,：,行程较长的场合,。,职能符号,：,柱塞粗,、,受力好,。,简化加工工艺,（,缸体内孔和柱塞没有配合，不需精加工柱塞外圆面比内孔加工容易,。）,三、伸缩液压缸,1,一级缸筒,2,一级活塞,3,二级缸筒,4,二级活塞,四,、,液压缸的安装,、,调整与维护,1.,安装方法,：,（,1,）,液压缸只能一端固定，另一端自由，使热胀冷缩不受限制,。,（,2,）,底脚形和法兰形液压缸的安装螺栓不能直接承受推力载荷,。,（,3,）,耳环形液压缸活塞杆顶端连接头的轴线方向必须与耳轴的轴线方向一致,。,2.,液压缸的调整,（,1,）,排气装置的调整,（,2,）,缓冲装置的调整,（,3,）,注意事项,3.,液压缸的维护,（,1,）,在拆卸液压缸前，先松开溢流阀，将系统压力降为零，再切断电源,。,（,2,）,放掉液压缸两腔油液，一般应先松开端盖的连接螺栓，然后按顺序拆卸,。,（,3,）,拆卸时，不能损伤进、出油口螺纹，活塞杆表面和头部螺纹,。,（,4,）,拆卸后，应检查各配合表面及密封,（,5,）,组装液压缸前，将各部分用汽油或煤油洗净晾干,。,（,6,）,组装液压缸时特别注意密封元件的安装,（,7,）,耐压试验后应再次紧固有关螺栓,。,故障现象,产 生 原 因,排 除 方 法,爬,行,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,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,0.04mm,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,推力不足，,速度不够,或逐渐下降,1,缸与活塞配合间隙过大或形密封圈破坏,2,工作时经常用某一段，造成局部几何形状误差增大，产生泄漏,3,缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大,4,活塞杆弯曲，使运动阻力增加,1,更换活塞或密封圈，调整到合适间隙,2,镗磨修复缸孔内径，重配活塞,3,放松、调整密封,4,校正活塞杆,冲击,1,活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节流阀失去作用,2,端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用,1,更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲节流阀,2,修正、配研单向阀与阀座或更换,外,泄,漏,1,密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严,2,活塞杆表面损伤,3,管接头密封不严,4,缸盖处密封不良,1,检查并更换或重装密封圈,2,检查并修复活塞杆,3,检查并修整,4,检修密封圈及接触面,第二节,液压缸的典型结构和组成,液压缸的组成：,液压缸的结构基本可分为缸桶和缸盖,活塞和活塞杆,密封装置,缓冲装置和排气装置五个装置,。,(,一,),缸筒和缸盖,一般说来,缸筒和缸盖的结构形式和使用的材料有关,工作压力,p10MPa,时使用铸铁,p20MPa,时使用铸钢或锻钢,(,二,),活塞和活塞杆,活塞和活塞杆的结构形式很多,除了锥销式连接外还有螺纹式连接和半环式连接螺纹式连接结构简单,装拆方便,但在高压大负载下需备有螺帽防松装置,半环式连接结构较负杂,装拆不便,但工作较可靠,。,此外,活塞和活塞杆也有制成整体结构的,但它只适用与尺寸较小的场合,.,活塞一般用耐磨铸铁制成,.,活塞杆则不论是实心的还是空心的,大多用钢料制成,。,密封装置,简洁密封,摩擦环密封,O,型密封,V,型密封,。,缓冲装置,液压缸中的缓冲装置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缝住一部分油液,强迫它从小孔或细缝中挤出,以产生很大的阻力,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,。,(,五,),液压缸机械锁定装置,套筒式锁紧装置,如图,4-26所示，在液压缸的前端盖上设置一个锁紧套筒1，它与活塞杆2为过盈配合，且此套筒用一定的弹性材料制成，因此平时可使活塞杆锁紧在任意位置上。当解锁压力油进入套筒后，在高压油的作用下，锁紧套筒与活塞2之间因径向膨胀而产生间隙，使活塞杆能往复移动，像普通液压缸一样工作;当解锁压力油卸除之后又能自动锁紧。,1,一锁紧套筒,2,一活塞杆,3,一活塞,刹片式锁紧装置,如图,4-27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。当A口油压卸去(通油池)后，又能自动锁紧。,1,一制动刹片,2,一碟形弹簧,3,一活塞杆,钢珠锁紧装置,如图,4-28所示，当活塞杆在液压作用下向右运动到头时，活塞上的钢珠(812个)与锥形活塞接触时，推动锥形活塞右移而压缩弹簧；当活塞带着钢珠移到锁槽处，钢珠被锥形活塞挤入锁槽，将活塞锁住。当高压油反向进入时，推动锥形活塞右移，使锥形活塞离开钢珠，活塞便在油压作用下向左运动，并带着钢珠脱离锁槽而开锁。注意为使工作可靠，锁槽和锥形活塞应有足够硬度，以防止过度磨损或损坏锁槽。,卡环锁紧装置,如图,4-29所示，卡环锁是一种开口的弹簧垫圈。当活塞杆在液压力作用下移到伸出位置并达到终点时，卡环便与壳体上的锁槽重合，卡环膨胀开，并卡入槽内，活塞被锁定,图,(a)。定位的方法是游动活塞凸部插入卡环内径里，制止卡环收缩。此时活塞杆受外载荷作用便不会移动。当收回活塞杆时，游动活塞在液压力作用下向左移动并将卡环松开，卡环在其弹力和活塞杆作用下以锁槽斜面滑出而开锁图(b)。,这种锁紧方式的特点是承力大(因接触面大，受力平稳)，用于承受外力较大的液压缸。,筒夹锁紧装置,筒夹锁紧装置,如图,4-30所示，弹簧筒夹1是一个筒端有凸起D的整体钢筒，沿轴向切16条槽见图(c)，上锁过程中可以胀开。活塞杆3上有上锁凸台E及斜面A、C。其上锁过程为:当推动活塞杆与凸台E接触后，筒夹沿斜面A胀开，然后滑上平台E，撞动游动活塞2并使之左移，至套筒4凸缘D落入斜面C后，筒夹4合拢，游动活塞便在弹簧1的作用下右移返回原始位置压在套筒上，为上锁锁紧状态。,开锁过程为:活塞右腔进油，推动游动活塞2左移，并从筒夹中拉出活塞杆3(此时游动活塞2已移开)，锁即打开。,这种锁紧方式，因承力部位为斜面,c,，极为牢固，所以能承受较大的侧向载荷，活动间隙比钢珠锁紧小，但比其笨重。,一、基本参数计算,.,总阻力,：,5-3,液压缸的设计计算,式中,：,F,l,工作载荷,F,f,摩擦阻力,F,a,惯性阻力,速比：,v,的选择：,p,，,选,v,;,p,选,v,。,2,.,速度和速比,对速度要求高时：由,v,、,q,确定,D,；,或已知,v,、,D,确定,q,。,对速度没有要求,：,由,q,、,D,、,d,确定,v,。,v,2,、,d,由速比,v,确定,3.,缸筒内径,D,按推力计算,：,按拉力计算,：,按国标圆整为标准尺寸,。,4.,活塞杆直径,d,1,）按,v,确定,2,）按工作压力确定,按国标圆整为标准尺寸。,时，为薄壁筒（无缝钢管）,式中：,p,y,实验压力,1.,缸筒壁厚,二、结构计算和校核,n,安全系数,n,=5,p,n,缸的额定压力,许用应力，,b,抗拉强度,注意,：,圆整为标准壁厚,1,）,铸造,：,满足最小尺寸,2,）,无缝钢管,：,查手册,(,无缝钢管外径不需加工,）,时,，,为厚壁筒,（,铸造,）,缸筒外径,：,2.,活塞杆的校核,1,）,强度校核,式中,：,活塞杆材料的许用应力,n,安全系数,n,=1.4 2,b,抗拉强度,2,）,稳定性校核,时,，,强度校核即可,时,，,要进行稳定性计算,稳定条件,：,式中,：,F,活塞杆所受最大压力,F,k,活塞杆的稳定临界力,d,F,n,k,稳定安全系数,n,k,=2 4,式中,：,l,活塞杆的计算长度,r,k,活塞杆截面最小回转半径,当细长比 时,：,1,柔性系数,2,末端系数（由液压缸的支承方式决定）,E,弹性模量,J,活塞杆截面惯性矩,A,活塞杆横截面积,稳定临界力,F,k,的确定,：,当 时,：,式中,：,f,由材料强度决定的实验值,a,系数,
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