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项目三 液压缸的拆装. 2008 年 4 月 机 械 工 程 系. 项目三 液压缸的拆装. 液压执行元件是将系统中液压能转换成机械能输出的装置。液压执行元件由液压马达和液压缸两种类型. 教学要求. 重点难点. 目 录. 教学要求. 了解液压马达、液压缸结构形式 掌握液压马达、液压缸参数计算和特点. 重点难点. 液压马达的工作原理； 单出杆双作用液压缸的工作特点和其速度、推力的计算； 差动液压缸的工作特点和其速度、推力的计算； 液压缸结构设计. 目录. 3.1 液压马达. 3.2 液压缸. 3.1 液压马达.
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项目三 液压缸的拆装 2008 年 4 月 机 械 工 程 系
项目三 液压缸的拆装 液压执行元件是将系统中液压能转换成机械能输出的装置。液压执行元件由液压马达和液压缸两种类型 教学要求 重点难点 目 录
教学要求 • 了解液压马达、液压缸结构形式 • 掌握液压马达、液压缸参数计算和特点
重点难点 • 液压马达的工作原理； • 单出杆双作用液压缸的工作特点和其速度、推力的计算； • 差动液压缸的工作特点和其速度、推力的计算； • 液压缸结构设计
目录 3.1 液压马达 3.2 液压缸
3.1 液压马达 3.1.1 液压马达特点及分类 3.1.2 液压马达主要参数 3.1.3 齿轮马达 3.1.4 叶片马达 3.1.5 柱塞马达
3.1.1液压马达特点及分类 特点 • 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统中的执行元件。 • 液压马达与液压泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。
分类 按转速分为 ns＞500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达。ns＜ 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）。 齿轮马达 按结构分为 叶片马达 柱塞马达
3.1.2 液压马达的主要参数 转矩 式中： ηm——马达的机械效率。 Δp——马达的进出口压差， VM——马达的排量，(m3/r) Tt——马达输出理论转矩。（N.m）
转速 马达的转速一般指平均转速 效率 实际输出与输入功率之比：
3.1.3齿轮马达 工作原理 结构特点 • 进出油口相等，有单独的 泄油口； • 为减少摩擦力矩，采用滚 动轴承； • 为减少转矩脉动，齿数较 泵的齿数多。 应用：由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。
3.1.4叶片马达 工作原理 结构特点 • 进出油口相等，有单独的 泄油口； • 叶片径向放置，叶片底部 设置有燕式弹簧； • 在高低压油腔通入叶片底 部的通路上装有梭阀。 应用：转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、力学性能要求不严格的场合。
3.1.5 柱塞马达 • 轴向柱塞马达 • 径向柱塞马达 单作用连杆型径向柱塞马达 （低速、大转矩马达） 多作用内曲线径向柱塞马达（低速、大转矩马达）
1.轴向柱塞马达 工作原理 结构特点 • 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的 • 配流盘为对称结构 应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。
2.径向柱塞马达单作用连杆型径向柱塞马达 结构组成
工作原理 • 呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。 • 柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。 • 曲轴为输出轴。 • 配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。 应用：结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。
多作用内曲线径向柱塞马达 结构组成
工作原理 • 壳体内环由x 个导轨曲面组成， 每个曲面分为a、b两个区段； • 缸体径向均布有z 个柱塞孔，能在缸体径向槽内滑动 ； • 配流轴圆周均布2x 个配流窗口，其中x 个窗口对应于a段，通高压油，x 个窗口对应于b段，通回油（x≠z )； • 缸体与输出轴连成一体。
应用 转矩脉动小，径向力平衡，启动转矩大，能在低速下稳定运转，普遍应用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。
3.2 液压缸 3.2.1液压缸的组成及分类 3.2.2液压缸的工作原理 3.2.3液压缸的密封、缓冲和排气 3.2.4液压缸的结构及主要尺寸的确定
3.2.1液压缸的组成及分类 组成：活塞、缸体、活塞杆、端盖、密封
液压缸的分类 • 按结构形式分：活塞式、柱塞式、组合式、摆动式。 • 按作用方式分：单作用式、双作用式。单作用式：液体或气体只控制缸一腔单向运动，双作用式：液体或气体控制缸两腔实现双向运动。
3.2.2 液压缸的工作原理 1.单活塞杆缸 单活塞杆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，两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍，即 。
差动连接 单活塞杆缸两腔同时通压力油，称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。图示为向右运动。
快进 工进 快退 应用 • 快进：差动连接 • 工进：无杆腔进油 • 快退：有杆腔进油
2.双活塞杆液压缸 • 双活塞杆缸两端的有效作用面积相等，当输入的流量相等时，两个方向的运动速度；当输入的油压相等时，两个方向的推力相等。
当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效 行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动 范围是活塞有效行程的两倍。
单向运动时 柱塞与缸筒间无配合关系，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。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。 3.柱塞缸 双向运动时 柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。
当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。 4.摆动缸
串联缸 5.组合式液压缸 是由两个缸组成的串连液压缸。两个缸分别有自己的进油口、出油口，缸筒固定在同一个活塞杆上。两个缸的进油口相连，出油口也相连。串连液压缸的输出力是两个缸输出力的总和。 参数计算
增压缸 增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，只是一个增压器件。 增压比为大活塞与小柱塞的面积比K＝D 2/d2；增压能力是在降低有效流量的基础上得到的；增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。
伸缩缸 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。 • 当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。 • 特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。
齿轮齿条缸 齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用于机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。
3.2.3液压缸的密封、缓冲和排气 液压缸的密封 • 环形槽间隙密封：运动件配合面间保持很小的间隙，并在圆柱体表面开一系列环形槽，使其产生液体摩擦阻力，来防止泄漏的密封方法。适用于直径较小、压力较低的缸与活塞间的密封。 • 环形槽：宽×深0.5×0.5mm，间距为3~4mm。 • 环形槽作用：一是提高间隙密封效果，原因形成旋涡，产生阻力，减少泄漏；二是均衡泄压，防止轴线偏移，保持配合间隙不变；三是提高润滑效果，减少磨损。
活塞环密封 活塞环是一个开口的金属环，依靠弹性变形所产生的张力压紧在缸体内壁上，起密封作用。 • 密封圈密封 密封圈一般用橡胶制成，使用时将密封圈套在活塞或活塞杆上。 按结构形式分：“O”型、“Y”型和“V”型等几种，其中“O”型应用最广。
O型密封圈 间隙密封 Y型密封圈 V型密封圈 组合密封圈
液压缸的缓冲 ∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。 缓冲原理：利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。 缓冲装置类型 • 圆柱形环隙式缓冲装置 • 圆锥形环隙式缓冲装置 • 可变节流槽式缓冲装置 • 可调节流孔式缓冲装置
液压缸的排气 系统在安装或停止工作后常会渗入空气， 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。 故必须设置排气装置。 排气方法 • 排气孔 油口设置在液压缸最高处 • 排气塞 象螺钉（如暖气包上的放气阀） • 排气阀 使液压缸两腔经该阀与油箱相通，启动时，拧开排气阀使液压缸空载往复运动几次即可。
3.2.4液压缸的结构及主要尺寸的确定 液压缸的典型结构 单杆双作用液压缸典型结构
双出杆液压缸结构 空心双活塞杆式液压缸的结构 1—活塞杆 2—堵头 3—托架 4、17—V形密封圈 5、14—排气孔 6、19—导向套 7—O形密封圈 8—活塞 9、22—锥销 10—缸体 11、20—压板 12、21—钢丝环 13、23—纸垫 15—活塞杆 16、25—压盖 18、24—缸盖
液压缸设计中应注意的问题 • 尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下具有良好的稳定性。 • 对缓冲和制动有要求的液压缸应设置缓冲装置和排气装置。 • 正确确定液压缸的安装、固定方式。 • 液压缸各部分的结构应尽可能做到结构简单、紧凑、加工、装配和维修方便。
液压缸主要尺寸的确定 • 液压缸内径的确定 根据最大总负载和选取的工作压力来确定 • 以无杆腔作工作腔时 • 以有杆腔作工作腔时 其中 为往返速比 计算所得活塞直径,应圆整为标准值
活塞杆直径的确定 • 活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取,液压缸的往复速度比有一定要求时由下式确定 • 计算所得活塞杆直径d亦应圆整为标准系列值。 液压缸长度L的确定 由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长 度、活塞杆密封长度和特殊要求的其它长度确定, 为减小加工难度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的20～30倍。如活塞杆受压力，且长径比＞15时，应进行稳定性验算。
