1、第五章 活塞缸 柱塞缸 組合缸 按結構形式液壓缸可分為：輸入：壓力和流量輸出：推力和速度 除單個使用外，為實現特殊功能液壓缸還可組合或與其它機構相結合。5.1 液壓缸的類型和特點v 液體或氣體只控制缸一腔單向運動；v 液體或氣體控制缸兩腔實現雙向運動。按作用方式可分為：一、活塞缸1.雙桿活塞缸 結構特點：兩側有效工作面積一樣。mmppdDAppFF)(4)(21222121)(42221dDqAqvvvv推力和速度：應用：兩個方向力和速度一樣的場合。職能符號：l 活塞有效工作行程L 工作臺的移動范圍缸固定 L=3 l桿固定 L=2 l安裝方式缸固定，活塞移動L 工作臺移動范圍約為活塞有效行程的

2、3倍，適用于小型設備中。活塞桿固定，缸移動L 工作臺移動范圍約為活塞有效行程的2倍，適用于較大型設備中。2.單桿活塞缸 進、出油口的布置據安裝方式而定。可缸筒固定，也可活塞桿固定。無桿腔進油腔回油腔有桿腔工作原理：因兩側有效作用面積或油液壓力不等，活塞在液壓推力的作用下，作直線往復運動。推力及速度：式中：p1進油壓力； p2回油壓力。mmdpDppApApF22221221114)(mmdpDppApApF21221122124)(2114DqAqvvv)(42222dDqAqvvv例：液壓刨床差動缸：單桿活塞缸的左右兩腔都接通高壓油時稱為“差動連接”。22134dqAAqvVV結論：差動連接

3、后，速度大，推力小。mmdpAApF4)(212113q1q2p q 差動連接時活塞(或缸筒)只能向一個方向運動，要使它反向運動，油路接法須與非差動式連接相同。二、柱塞缸單柱塞缸：單向液壓驅動，回程靠外力。雙柱塞缸：雙向液壓驅動mmdppAF42推力及速度：24dqAqvVV應用：行程較長的場合。職能符號： 缸體內孔和柱塞沒有配合，不需精加工柱塞外圓面比內孔加工容易。三、其它液壓缸1、增壓缸：如由活塞缸和柱塞缸組成的增壓缸，利用活塞和柱塞有效面積的不同獲得局部區域的高壓。輸入活塞缸的液體壓力為p1，柱塞缸輸出的高液體壓力p2為：mdDpp2122、伸縮缸：由兩個或多個活塞缸套裝而成，前一級活塞

4、缸的活塞是后一級活塞缸的缸筒，伸出時可獲得很長的工作行程，縮回時可保持很小結構尺寸。3、齒輪缸：由兩個柱塞缸和一套齒輪齒條傳動裝置組成。柱塞的移動經齒輪齒條傳動裝置變成齒輪的轉動，實現工件的往復擺動或間歇進給運動。5.2 液壓缸的典型結構和組成液壓缸的組成：(一)缸筒和缸蓋通常缸筒和缸蓋的結構形式和使用的材料有關：v 工作壓力p10MPa時使用鑄鐵；v p20MPa時使用鑄鋼或鍛鋼(二)活塞和活塞桿常見結構形式：螺紋式、半環式和錐銷式連接等。(三)密封裝置：依靠運動間的微小間隙防止泄漏。為提高密封能力，常在活塞表面上制出幾條細小環形槽，以增大油液通過間隙時的阻力。：依靠套在活塞上的摩擦環在O形

5、密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。適用于缸筒和活塞之間的密封。 ：利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環形圈貼緊在靜、動配合面之間來防止泄漏。缸筒和活塞之間、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。 (四)緩沖裝置(五)排氣裝置 在安裝過程中或長時間停放重新工作時，液壓缸和管道系統中會滲入空氣，為防止執行元件出現爬行、噪聲和發熱等不正常現象，需把缸中和系統中的空氣排出。 5.3 液壓缸的設計和計算一、液壓缸的設計內容和步驟 v 選擇液壓缸的類型和各部分結構形式；v 確定液壓缸的工作參數和結構尺寸；v 結構強度、剛度的計算和校核；v 導向、密封、防塵、排氣和緩沖等裝置的設計；v

6、 繪制裝配圖、零件圖、編寫設計說明書。二、液壓缸主要尺寸的確定 (1)缸筒內徑D： 根據負載大小來選定工作壓力或運動速度和輸入的流量。 求得液壓缸的有效工作面積，從而得到缸筒內徑D，再從GB23482001標準中選取最近的標準值作為所設計的缸筒內徑。 按國標圓整為標準尺寸。以無桿腔作工作腔時：max4IFDp以有桿腔作工作腔時：2max4dpFDI式中：pI 缸工作腔的工作壓力，可根據機床類型或負載的大小來確定； Fmax最大作用負載。 按速度比v確定：vvDd1按工作壓力確定：(2)活塞桿外徑d： 可根據滿足速度或速度比的要求來選擇，也可根據活塞桿受力狀況來確定。 按國標圓整為標準尺寸。(3

7、)缸筒長度L： 根據最大工作行程長度及各種結構需要來確定，即：一般缸筒的長度最好不超過內徑的20倍。L=l+B+A+M+C式中：l活塞的最大工作行程； B活塞寬度，一般為(0.6-1)D; A活塞桿導向長度，取(0.6-1.5)D; M活塞桿密封長度，由密封方式定； C其他長度。三、強度校核 (1)缸筒壁厚 ：缸筒壁厚校核時分薄壁和厚壁兩種情況：時，為薄壁10/D2Dpy式中：py 缸筒試驗壓力)16( ,25.1annyMpppp缸額定壓力)16( ,5 .1annyMpppp缸額定壓力nb 缸筒材料的許用應力。b 材料抗拉強度 n 安全系數，一般取n = 5時，為厚壁10/D13 . 14

8、 . 02yyppD21 DD缸筒外徑： 圓整為標準壁厚。(2)活塞桿直徑按下式校核：桿AF4Fd 式中： 活塞桿材料的許用應力；nbb 抗拉強度； n 安全系數，n = 1.4 2。(3)液壓缸蓋固定螺栓直徑按下式校核：2 . 5ZkFds式中：F液壓缸負載；Z固定螺栓個數； k螺紋擰緊系數，k=1.121.5； =s/(1.2-2.5),s材料屈服極限。 四、穩定性校核 kKnFF 穩定條件：式中：F 活塞桿所受最大壓力； Fk 活塞桿的穩定臨界力； nk 穩定安全系數，一般取nk= 2 4。222lEJFkAJrk式中：l 安裝長度； rk活塞桿截面最小回轉半徑1 柔性系數；2 末端系數

9、（由液壓缸的支承方式決定） E 活塞桿材料彈性模量； J 活塞桿截面慣性矩； A 活塞桿橫截面積。穩定臨界力Fk 的確定：當細長比 時：21krl221kkrlafAF式中：f 由材料強度決定的實驗值； a 系數，具體數值見P100表5-4。120202121時，且krl當細長比 時：五、緩沖計算 液壓缸在緩沖時，背壓腔內產生的液壓能E1和工作部件產生的機械能E2分別為：E1=pcAclc cfclFmvlApE20PP221摩擦能工作部件的動能高壓腔中液壓能式中：pc緩沖腔中的平均緩沖壓力； pp高壓腔中的油液壓力； Ac、Ap緩沖腔、高壓腔的有效工作面積； lc緩沖行程長度；m工作部件質量； v0工作部件運動速度；Ff摩擦力。 當E1=E2時，工作部件的機械能全部被緩沖腔液體所吸收，則： pc=E2/Aclc 若緩沖裝置為節流口可調式緩沖裝置，緩沖過程中壓力逐漸降低，假定緩沖壓力線性地降低，則最大緩沖壓力即沖擊壓力為： cccclAmvpp220max 如緩沖裝置為節流口變化式緩沖裝置，則由于緩沖壓力Pc始終不變，最大緩沖壓力的值如上式。 設計液壓缸時，須注意以下幾點：v 盡量使活塞桿在受拉狀態下承受最大負載，或在受壓狀態下具有良好的穩定