于治明主編液壓傳動(dòng)課件第五章_液壓缸

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1、,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,單擊此處編輯母版標(biāo)題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級(jí),第三級(jí),第四級(jí),第五級(jí),*,第一節(jié),類型、工作原理及特點(diǎn),第五章 液壓缸,第三節(jié),液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算,第二節(jié),液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成,5-1,類型、工作原理及特點(diǎn),直線運(yùn)動(dòng),擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),活塞缸,單桿,雙桿,雙作用,差動(dòng),柱塞缸,單作用,伸縮缸,擺動(dòng)缸（擺動(dòng)馬達(dá)）,齒輪缸,一、活塞式液壓缸,（一）,、單桿活塞缸,1.,結(jié)構(gòu)：,缸體、活塞、活塞桿、密封、缸蓋等,2.,工作原理,：,工作原理,：,因兩側(cè)有效作用面積或油液壓力不等，活塞在液壓力的作用下，作直

2、線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,無(wú)桿腔,進(jìn)油腔,回油腔,有桿腔,職能符號(hào),：,單桿單作用活塞缸,單桿雙作用活塞缸,雙向液壓驅(qū)動(dòng),單向液壓驅(qū)動(dòng)，,回程靠外力,。,3.,基本參數(shù),1,）,推力,式中,：,p,1,進(jìn)油壓力,p,2,回油壓力,2,）,速度,特點(diǎn),：,同樣,q,，,v,1,F,2,。,4.,應(yīng)用,：,往返運(yùn)動(dòng)速度及推力不同的場(chǎng)合。,例,：,液壓刨床,差動(dòng)缸,推力,：,速度,：,結(jié)論,：,差動(dòng)連接后，速度大，推力小,。,代入上式,：,活塞只有一個(gè)，設(shè)此時(shí)的速度為,v,3,特點(diǎn),：,v,3,v,1,；,F,3,F,1,。,q,1,q,2,p q,差動(dòng)缸,如令,：,則有,：,結(jié)論,：,當(dāng),時(shí),，,快進(jìn),、,快

3、退速度相等,。,或,1.,結(jié)構(gòu)特點(diǎn),：,兩側(cè)有效工作面積一樣,。,（二）,雙桿活塞缸,2.,基本參數(shù),：,3,）,應(yīng)用,：,職能符號(hào),：,l,活塞有效工作行程,。,4.,安裝方式,缸固定,L,=3,l,桿固定,L,=2,l,兩個(gè)方向力和速度一樣的場(chǎng)合,。,缸固定,L,=3,l,L,桿固定,桿固定時(shí),、,缸移動(dòng),軟管,空心桿,L,=2,l,L,(,三）活塞式液壓缸典型結(jié)構(gòu),1,缸底,2,卡鍵,3,、,5,、,9,、,11,密封圈,4,活塞,6,缸筒,7,活塞桿,8,導(dǎo)向套,10,缸蓋,12,防塵圈,13,耳軸,二、柱塞缸,（一）,單柱塞缸,單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠外力。,（二）,雙柱塞缸,雙向液壓驅(qū)

4、動(dòng),（三）,參數(shù)計(jì)算,推力,：,速度,：,應(yīng)用,：,行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合,。,職能符號(hào),：,柱塞粗,、,受力好,。,簡(jiǎn)化加工工藝,（,缸體內(nèi)孔和柱塞沒(méi)有配合，不需精加工柱塞外圓面比內(nèi)孔加工容易,。）,三、伸縮液壓缸,1,一級(jí)缸筒,2,一級(jí)活塞,3,二級(jí)缸筒,4,二級(jí)活塞,四,、,液壓缸的安裝,、,調(diào)整與維護(hù),1.,安裝方法,：,（,1,）,液壓缸只能一端固定，另一端自由，使熱脹冷縮不受限制,。,（,2,）,底腳形和法蘭形液壓缸的安裝螺栓不能直接承受推力載荷,。,（,3,）,耳環(huán)形液壓缸活塞桿頂端連接頭的軸線方向必須與耳軸的軸線方向一致,。,2.,液壓缸的調(diào)整,（,1,）,排氣裝置的調(diào)整,（,2,）,

5、緩沖裝置的調(diào)整,（,3,）,注意事項(xiàng),3.,液壓缸的維護(hù),（,1,）,在拆卸液壓缸前，先松開(kāi)溢流閥，將系統(tǒng)壓力降為零，再切斷電源,。,（,2,）,放掉液壓缸兩腔油液，一般應(yīng)先松開(kāi)端蓋的連接螺栓，然后按順序拆卸,。,（,3,）,拆卸時(shí)，不能損傷進(jìn)、出油口螺紋，活塞桿表面和頭部螺紋,。,（,4,）,拆卸后，應(yīng)檢查各配合表面及密封,（,5,）,組裝液壓缸前，將各部分用汽油或煤油洗凈晾干,。,（,6,）,組裝液壓缸時(shí)特別注意密封元件的安裝,（,7,）,耐壓試驗(yàn)后應(yīng)再次緊固有關(guān)螺栓,。,故障現(xiàn)象,產(chǎn) 生 原 因,排 除 方 法,爬,行,1,外界空氣進(jìn)入缸內(nèi),2,密封壓得太緊,3,活塞與活塞桿不同軸,4,

6、活塞桿彎曲變形,5,缸筒內(nèi)壁拉毛，局部磨損嚴(yán)重或腐蝕,6,安裝位置有誤差,7,雙活塞桿兩端螺母擰得太緊,8,導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良,1,開(kāi)動(dòng)系統(tǒng)，打開(kāi)排氣塞（閥）強(qiáng)迫排氣,2,調(diào)整密封，保證活塞桿能用手拉動(dòng)而試車時(shí)無(wú)泄漏即可,3,校正或更換，使同軸度小于,0.04mm,4,校正活塞桿，保證直線度小于,0.1/1000,5,適當(dāng)修理，嚴(yán)重者重磨缸孔，按要求重配活塞,6,校正,7,調(diào)整,8,適當(dāng)增加導(dǎo)軌潤(rùn)滑油量,推力不足，,速度不夠,或逐漸下降,1,缸與活塞配合間隙過(guò)大或形密封圈破壞,2,工作時(shí)經(jīng)常用某一段，造成局部幾何形狀誤差增大，產(chǎn)生泄漏,3,缸端活塞桿密封壓得過(guò)緊，摩擦力太大,4,活塞桿彎曲，使運(yùn)動(dòng)阻

7、力增加,1,更換活塞或密封圈，調(diào)整到合適間隙,2,鏜磨修復(fù)缸孔內(nèi)徑，重配活塞,3,放松、調(diào)整密封,4,校正活塞桿,沖擊,1,活塞與缸筒間用間隙密封時(shí)，間隙過(guò)大，節(jié)流閥失去作用,2,端部緩沖裝置中的單向閥失靈，不起作用,1,更換活塞，使間隙達(dá)到規(guī)定要求，檢查緩沖節(jié)流閥,2,修正、配研單向閥與閥座或更換,外,泄,漏,1,密封圈損壞或裝配不良使活塞桿處密封不嚴(yán),2,活塞桿表面損傷,3,管接頭密封不嚴(yán),4,缸蓋處密封不良,1,檢查并更換或重裝密封圈,2,檢查并修復(fù)活塞桿,3,檢查并修整,4,檢修密封圈及接觸面,第二節(jié),液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成,液壓缸的組成：,液壓缸的結(jié)構(gòu)基本可分為缸桶和缸蓋,活塞和活塞

8、桿,密封裝置,緩沖裝置和排氣裝置五個(gè)裝置,。,(,一,),缸筒和缸蓋,一般說(shuō)來(lái),缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和使用的材料有關(guān),工作壓力,p10MPa,時(shí)使用鑄鐵,p20MPa,時(shí)使用鑄鋼或鍛鋼,(,二,),活塞和活塞桿,活塞和活塞桿的結(jié)構(gòu)形式很多,除了錐銷式連接外還有螺紋式連接和半環(huán)式連接螺紋式連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,裝拆方便,但在高壓大負(fù)載下需備有螺帽防松裝置,半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)較負(fù)雜,裝拆不便,但工作較可靠,。,此外,活塞和活塞桿也有制成整體結(jié)構(gòu)的,但它只適用與尺寸較小的場(chǎng)合,.,活塞一般用耐磨鑄鐵制成,.,活塞桿則不論是實(shí)心的還是空心的,大多用鋼料制成,。,密封裝置,簡(jiǎn)潔密封,摩擦環(huán)密封,O,型密封,V,型密

9、封,。,緩沖裝置,液壓缸中的緩沖裝置是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)在活塞和缸蓋之間縫住一部分油液,強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出,以產(chǎn)生很大的阻力,使工作部件受到制動(dòng),逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度,達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的,。,(,五,),液壓缸機(jī)械鎖定裝置,套筒式鎖緊裝置,如圖,4-26所示，在液壓缸的前端蓋上設(shè)置一個(gè)鎖緊套筒1，它與活塞桿2為過(guò)盈配合，且此套筒用一定的彈性材料制成，因此平時(shí)可使活塞桿鎖緊在任意位置上。當(dāng)解鎖壓力油進(jìn)入套筒后，在高壓油的作用下，鎖緊套筒與活塞2之間因徑向膨脹而產(chǎn)生間隙，使活塞桿能往復(fù)移動(dòng)，像普通液壓缸一樣工作;當(dāng)解鎖壓力油卸除之后又能自動(dòng)鎖緊。,1,一鎖緊套筒,2,

10、一活塞桿,3,一活塞,剎片式鎖緊裝置,如圖,4-27所示，在液壓缸的端蓋上帶有一制動(dòng)剎片1，它在碟形彈簧2的作用下被緊緊地壓在活塞桿3上，依靠摩擦力抵消軸向力，從而使活塞桿鎖緊在任意位置上。當(dāng)解鎖壓力油進(jìn)入A腔后，在液壓力的作用下，將制動(dòng)剎片頂開(kāi)，使之脫離活塞桿，達(dá)到解鎖的目的。當(dāng)A口油壓卸去(通油池)后，又能自動(dòng)鎖緊。,1,一制動(dòng)剎片,2,一碟形彈簧,3,一活塞桿,鋼珠鎖緊裝置,如圖,4-28所示，當(dāng)活塞桿在液壓作用下向右運(yùn)動(dòng)到頭時(shí)，活塞上的鋼珠(812個(gè))與錐形活塞接觸時(shí)，推動(dòng)錐形活塞右移而壓縮彈簧；當(dāng)活塞帶著鋼珠移到鎖槽處，鋼珠被錐形活塞擠入鎖槽，將活塞鎖住。當(dāng)高壓油反向進(jìn)入時(shí)，推動(dòng)錐形

11、活塞右移，使錐形活塞離開(kāi)鋼珠，活塞便在油壓作用下向左運(yùn)動(dòng)，并帶著鋼珠脫離鎖槽而開(kāi)鎖。注意為使工作可靠，鎖槽和錐形活塞應(yīng)有足夠硬度，以防止過(guò)度磨損或損壞鎖槽。,卡環(huán)鎖緊裝置,如圖,4-29所示，卡環(huán)鎖是一種開(kāi)口的彈簧墊圈。當(dāng)活塞桿在液壓力作用下移到伸出位置并達(dá)到終點(diǎn)時(shí)，卡環(huán)便與殼體上的鎖槽重合，卡環(huán)膨脹開(kāi)，并卡入槽內(nèi)，活塞被鎖定,圖,(a)。定位的方法是游動(dòng)活塞凸部插入卡環(huán)內(nèi)徑里，制止卡環(huán)收縮。此時(shí)活塞桿受外載荷作用便不會(huì)移動(dòng)。當(dāng)收回活塞桿時(shí)，游動(dòng)活塞在液壓力作用下向左移動(dòng)并將卡環(huán)松開(kāi)，卡環(huán)在其彈力和活塞桿作用下以鎖槽斜面滑出而開(kāi)鎖圖(b)。,這種鎖緊方式的特點(diǎn)是承力大(因接觸面大，受力平穩(wěn))，

12、用于承受外力較大的液壓缸。,筒夾鎖緊裝置,筒夾鎖緊裝置,如圖,4-30所示，彈簧筒夾1是一個(gè)筒端有凸起D的整體鋼筒，沿軸向切16條槽見(jiàn)圖(c)，上鎖過(guò)程中可以脹開(kāi)?；钊麠U3上有上鎖凸臺(tái)E及斜面A、C。其上鎖過(guò)程為:當(dāng)推動(dòng)活塞桿與凸臺(tái)E接觸后，筒夾沿斜面A脹開(kāi)，然后滑上平臺(tái)E，撞動(dòng)游動(dòng)活塞2并使之左移，至套筒4凸緣D落入斜面C后，筒夾4合攏，游動(dòng)活塞便在彈簧1的作用下右移返回原始位置壓在套筒上，為上鎖鎖緊狀態(tài)。,開(kāi)鎖過(guò)程為:活塞右腔進(jìn)油，推動(dòng)游動(dòng)活塞2左移，并從筒夾中拉出活塞桿3(此時(shí)游動(dòng)活塞2已移開(kāi))，鎖即打開(kāi)。,這種鎖緊方式，因承力部位為斜面,c,，極為牢固，所以能承受較大的側(cè)向載荷，活動(dòng)間

13、隙比鋼珠鎖緊小，但比其笨重。,一、基本參數(shù)計(jì)算,.,總阻力,：,5-3,液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算,式中,：,F,l,工作載荷,F,f,摩擦阻力,F,a,慣性阻力,速比：,v,的選擇：,p,，,選,v,;,p,選,v,。,2,.,速度和速比,對(duì)速度要求高時(shí)：由,v,、,q,確定,D,；,或已知,v,、,D,確定,q,。,對(duì)速度沒(méi)有要求,：,由,q,、,D,、,d,確定,v,。,v,2,、,d,由速比,v,確定,3.,缸筒內(nèi)徑,D,按推力計(jì)算,：,按拉力計(jì)算,：,按國(guó)標(biāo)圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸,。,4.,活塞桿直徑,d,1,）按,v,確定,2,）按工作壓力確定,按國(guó)標(biāo)圓整為標(biāo)準(zhǔn)尺寸。,時(shí)，為薄壁筒（無(wú)縫鋼管）,式中

14、：,p,y,實(shí)驗(yàn)壓力,1.,缸筒壁厚,二、結(jié)構(gòu)計(jì)算和校核,n,安全系數(shù),n,=5,p,n,缸的額定壓力,許用應(yīng)力，,b,抗拉強(qiáng)度,注意,：,圓整為標(biāo)準(zhǔn)壁厚,1,）,鑄造,：,滿足最小尺寸,2,）,無(wú)縫鋼管,：,查手冊(cè),(,無(wú)縫鋼管外徑不需加工,）,時(shí),，,為厚壁筒,（,鑄造,）,缸筒外徑,：,2.,活塞桿的校核,1,）,強(qiáng)度校核,式中,：,活塞桿材料的許用應(yīng)力,n,安全系數(shù),n,=1.4 2,b,抗拉強(qiáng)度,2,）,穩(wěn)定性校核,時(shí),，,強(qiáng)度校核即可,時(shí),，,要進(jìn)行穩(wěn)定性計(jì)算,穩(wěn)定條件,：,式中,：,F,活塞桿所受最大壓力,F,k,活塞桿的穩(wěn)定臨界力,d,F,n,k,穩(wěn)定安全系數(shù),n,k,=2 4,式中,：,l,活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度,r,k,活塞桿截面最小回轉(zhuǎn)半徑,當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比 時(shí),：,1,柔性系數(shù),2,末端系數(shù)（由液壓缸的支承方式?jīng)Q定）,E,彈性模量,J,活塞桿截面慣性矩,A,活塞桿橫截面積,穩(wěn)定臨界力,F,k,的確定,：,當(dāng) 時(shí),：,式中,：,f,由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值,a,系數(shù),