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1、第四章第四章 液压执行元件液压执行元件l3.1 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点l液压缸是将液压能转变为机械能的装置，输出往复直线液压缸是将液压能转变为机械能的装置，输出往复直线运动。运动。液压缸的分类液压缸的分类按结构形式分：按结构形式分：l活塞缸活塞缸 又分单杆活塞缸、双杆活塞缸又分单杆活塞缸、双杆活塞缸l柱塞缸柱塞缸l摆动缸摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸按作用方式分：按作用方式分：l单作用液压缸单作用液压缸 油液只通缸的一腔，油液驱动活油液只通缸的一腔，油液驱动活塞杆单方向运动，反向靠弹簧力、重力等驱动；塞杆单方向运动，反向靠弹簧力、重力等驱动；
2、l双作用液压缸双作用液压缸 双向运动都依靠油压力驱动；双向运动都依靠油压力驱动；l复合式缸复合式缸 活塞缸与活塞缸组合、活塞缸与柱塞活塞缸与活塞缸组合、活塞缸与柱塞缸组合、活塞缸与机械结构组合。缸组合、活塞缸与机械结构组合。l双杆活塞缸双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆活塞两侧都有活塞杆伸出。伸出。安装方式：活塞杆固安装方式：活塞杆固定式和缸筒固定式。定式和缸筒固定式。双活塞杆缸的应用双活塞杆缸的应用l当当缸缸筒筒固固定定时时，运运动动部部件件移移动动范范围围是是活活塞塞有有效效行行程程的的三三倍倍；l当当活活塞塞杆杆固固定定时时，运运动动部部件件移移动动范范围围是是活活塞塞有有效效行行程程的的两两
3、倍倍 。l双杆活塞缸的速度推力特性双杆活塞缸的速度推力特性l油缸在左右两个方向上输出的油缸在左右两个方向上输出的速度相等速度相等。l油缸在左右两个方向上输出的油缸在左右两个方向上输出的推力相等推力相等。lP1进油压力、进油压力、 P2回油腔背压力、回油腔背压力、m液压缸液压缸机械效率、机械效率、A活塞有效作用面积、活塞有效作用面积、D活塞直径、活塞直径、d活塞杆直径、活塞杆直径、V液压缸容积效率。液压缸容积效率。l油缸在左右两个方向上输出的推力相等，油缸在左右两个方向上输出的推力相等，m为缸的机械为缸的机械效率。效率。双作用单杆活塞缸双作用单杆活塞缸一端带活塞杆，有缸筒固定和活塞杆固定两种安装
4、方式，一端带活塞杆，有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，运动部件移动范围为活塞运动部件移动范围为活塞有效行程有效行程的的两倍两倍。双向运动速度不同双向运动速度不同，推力也不同。，推力也不同。双作用单杆活塞缸双作用单杆活塞缸单杆活塞缸只有一端带活塞杆，有缸筒固定和活塞杆固单杆活塞缸只有一端带活塞杆，有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，运动部件移动范围为活塞定两种安装方式，运动部件移动范围为活塞有效行程有效行程的的两倍两倍。双向运动速度不同双向运动速度不同，推力也不同。，推力也不同。单杆活塞缸速度推力特点单杆活塞缸速度推力特点单杆活塞缸速度推力特点单杆活塞缸速度推力特点无杆腔进油无杆腔进油有杆腔进
5、油有杆腔进油单杆活塞缸差动连接单杆活塞缸差动连接单杆活塞缸差动连接单杆活塞缸差动连接的速度的速度的速度的速度推力特性推力特性推力特性推力特性差动连接：差动连接：差动连接：差动连接：单活塞杆缸两单活塞杆缸两腔同时通压力油，腔同时通压力油，p1=p2。差动连接的液压缸只能向差动连接的液压缸只能向一个方向运动。一个方向运动。l如果要求差动缸向右运动速度如果要求差动缸向右运动速度v3非差动连接向左运动非差动连接向左运动速度速度 v2，则，则l伸出伸出速度较快速度较快，而，而推力较小推力较小，用于机构快进，不增加泵，用于机构快进，不增加泵的容量和功率。的容量和功率。l柱塞缸的特点柱塞缸的特点 柱塞与缸筒
6、无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。塞与缸盖上的导向套有配合关系。 为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。 柱塞缸只能作单作用缸，需借重力缩回。柱塞缸只能作单作用缸，需借重力缩回。l柱塞缸的速度推力特性柱塞缸的速度推力特性伸缩液压缸伸缩液压缸伸缩液压缸伸缩液压缸结构：结构：由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依
7、次缩回时缸的轴向尺寸很小。特获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。伸缩液压缸的速度推力特性伸缩液压缸的速度推力特性伸缩液压缸的速度推力特性伸缩液压缸的速度推力特性l1.伸出伸出时，依次从大到小、时，依次从大到小、从外从外 到内到内伸出。伸出。l2.缩回缩回时，依次从小到大、时，依次从小到大、从内到外从内到外缩回。缩回。l双作用伸缩液压缸特别适用于工程机械及自动线步进式双作用伸缩液压缸特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。单作用伸缩液压缸与双作用伸缩液压缸不同输送装置。单作用伸缩液压缸与双作用伸缩液压缸
8、不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。l此外，还有齿条活塞缸、增速缸、增压缸、摆动式液压此外，还有齿条活塞缸、增速缸、增压缸、摆动式液压缸等。缸等。 4.2 4.2 液压缸的典型结构液压缸的典型结构液压缸的典型结构液压缸的典型结构l1.双作用单活塞杆液压缸双作用单活塞杆液压缸l缸体组件缸体组件 包括缸筒、缸盖、缸底等零件。包括缸筒、缸盖、缸底等零件。l 活塞组件活塞组件 包括活塞与活塞杆等零件。包括活塞与活塞杆等零件。l 密封装置密封装置 活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。l 缓冲装置、排气装置缓冲装置、排气装置l液压缸安
9、装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式l2.自卸汽车伸缩式液压缸自卸汽车伸缩式液压缸l3.汽车起重机伸缩臂液压缸（顺序伸缩）汽车起重机伸缩臂液压缸（顺序伸缩）l第一节臂为双作用活塞缸（缸第一节臂为双作用活塞缸（缸1、换向阀、换向阀A动作）动作）l第二节、第三节由双级缸第二节、第三节由双级缸2驱动，第一级双作用活塞缸驱动，第一级双作用活塞缸驱动第二节臂，第二级柱塞缸驱动第三节臂。驱动第二节臂，第二级柱塞缸驱动第三节臂。l第一节伸出：进油：换向阀第一节伸出：进油：换向阀Aa口口活塞杆活塞杆11油管油道油管油道无杆腔无杆腔缸筒、第一节臂伸出缸筒、第一节臂伸出l回
10、油：有杆腔回油：有杆腔11油管油道油管油道b口口换向阀换向阀Al第二级臂伸出：换向阀第二级臂伸出：换向阀B动作。动作。l进油：进油：c口口缸缸1活塞杆中心油道活塞杆中心油道缸缸2d口口一级缸活塞一级缸活塞杆杆30内孔内孔 二级柱塞缸内腔二级柱塞缸内腔二级柱塞缝隙二级柱塞缝隙一级无一级无杆腔杆腔二节臂伸出二节臂伸出l回油：一级有杆腔回油：一级有杆腔30内油道内油道e口口缸缸1有杆腔有杆腔b口口换向阀换向阀bl第三节臂伸出：一级缸筒第三节臂伸出：一级缸筒29完全伸出完全伸出油压上升油压上升二级二级柱塞柱塞24伸出伸出第三节臂伸出第三节臂伸出l4.3 油缸细部结构油缸细部结构l1 缸筒材料：无缝钢管
11、缸筒材料：无缝钢管l2 缸筒与缸盖缸筒与缸盖连接方式连接方式：法兰式、螺纹式、半环式、拉：法兰式、螺纹式、半环式、拉杆式、焊接式杆式、焊接式l液压缸安装连接形式：脚架式、耳环式、铰轴式、法兰液压缸安装连接形式：脚架式、耳环式、铰轴式、法兰式式l活塞杆安装连接方式：耳环式、法兰式。活塞杆安装连接方式：耳环式、法兰式。l耳环式：单耳环、带衬套的单耳环、球铰型单耳环耳环式：单耳环、带衬套的单耳环、球铰型单耳环l3 活塞和活塞杆活塞和活塞杆l材料：活塞材料：活塞灰铸铁、耐磨铸铁、铝合金。灰铸铁、耐磨铸铁、铝合金。l 活塞杆活塞杆35钢或钢或45钢。钢。l连接形式连接形式l4.4 密封装置密封装置l类型
12、：类型：l间隙式密封间隙式密封l密封圈密封密封圈密封l活塞环密封活塞环密封lO型型密封圈密封圈lY型型密封圈密封圈lV型型密封圈密封圈l组合组合式密封式密封l活塞杆的构造：实心活塞杆、空心活塞杆活塞杆的构造：实心活塞杆、空心活塞杆l活塞杆的导向：无导向套、金属导向套、非金属导向环活塞杆的导向：无导向套、金属导向套、非金属导向环lO型密封圈型密封圈l特点：结构紧凑、摩特点：结构紧凑、摩擦力小，装拆方便，擦力小，装拆方便，成本低。成本低。l应用应用:l静密封静密封32MPal动密封动密封10MPa。l密封槽的设计密封槽的设计l异型油封模具的设计异型油封模具的设计lY形密封圈形密封圈l类型：宽断面、
13、窄断面类型：宽断面、窄断面l密封原理：密封原理：唇口端唇口端对着对着高压侧高压侧，压力使唇口贴紧壁面。，压力使唇口贴紧壁面。l特点：密封性、稳定性和耐压性较好，阻力小，寿命较长，唇边特点：密封性、稳定性和耐压性较好，阻力小，寿命较长，唇边磨损后能自动补偿。材料：丁晴橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶。磨损后能自动补偿。材料：丁晴橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶。l应应用用：往往复复运运动动密密封封，宽宽断断面面20MPa，窄窄断断面面32MPa。l轴轴用用密密封封装装在在孔孔的的槽槽内内，短短唇唇与与轴轴相相对对滑滑动动。l孔孔用用密密封封装装在在轴轴的的槽槽内内，短短唇唇与与孔孔相相对对滑滑动动。lV形密封圈
14、形密封圈l组成：组成：压环压环、V形环形环、支撑环支撑环l密封原理：密封原理：l开口端开口端对应对应高压侧高压侧；l压环、支撑环压力使压环、支撑环压力使V形圈唇形圈唇口贴紧壁面。口贴紧壁面。l特点：特点：l密封性好、耐压高、寿命长。密封性好、耐压高、寿命长。l应用应用l适用适用50MPa的活塞及活塞杆的活塞及活塞杆往复运动密封。往复运动密封。l油液泄露时，可调整压环压力油液泄露时，可调整压环压力补偿补偿V形环接触应力形环接触应力。l组合式密封组合式密封l组成：组成：O形圈形圈、滑环滑环或或支撑环支撑环。l特点：寿命长、摩擦阻力小且稳定。特点：寿命长、摩擦阻力小且稳定。l应用：适用应用：适用50
15、MPa的活塞及活塞杆往复的活塞及活塞杆往复运动密封。运动密封。l放尘封放尘封l作用：防止灰尘、沙粒等作用：防止灰尘、沙粒等进入缸内。进入缸内。l类型：无骨架式、骨架式类型：无骨架式、骨架式l双唇形密封圈双唇形密封圈l内唇与外唇的作用内唇与外唇的作用l缓冲装置缓冲装置l目的：放置缸中运动件在行程终端发生碰撞、以致损坏。目的：放置缸中运动件在行程终端发生碰撞、以致损坏。l缓冲原理：缓冲柱塞（绿色）在排油腔产生足够大的缓冲原理：缓冲柱塞（绿色）在排油腔产生足够大的缓缓冲压力冲压力（回油阻力），使（回油阻力），使v下降，避免碰撞。下降，避免碰撞。l常用缓冲装置常用缓冲装置 间隙式：圆柱形环隙式、圆锥形
16、环隙式间隙式：圆柱形环隙式、圆锥形环隙式l 可变节流槽式可变节流槽式l 可变节流孔式可变节流孔式l可可调调节节流流式式缓缓冲冲装装置置l节节流流阀阀开开口口面面积积可可根根据据负负载载情情况况进进行行调调节节，从从而而改改变变活活塞塞缓缓冲冲速速度度。l排气装置排气装置l气体的产生：油液中气体分离、长时间不用，外界侵入。气体的产生：油液中气体分离、长时间不用，外界侵入。l危害：影响液压缸运动平稳性、产生冲击。危害：影响液压缸运动平稳性、产生冲击。l措施：在缸的高部位开排气孔或安排气塞。措施：在缸的高部位开排气孔或安排气塞。l活塞杆安装连接方式：耳环式、法兰式。活塞杆安装连接方式：耳环式、法兰式。
