各类液压油缸设计_图文.ppt

4
5
3 2 1
(a)
(b)
10 11 12
8
7
9
6
(c)
(d)
图4-10
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3
4.2.3液压缸的密封
液压缸的密封是指活塞、活塞杆和端盖等处的密封，是 用来防止液压缸内部(活塞与缸筒内孔的配合面)和外部的泄 漏。以下简要介绍液压缸中常见的密封形式。
A
A
放大
60 °
0.3
图4-11
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2）启闭特性 启闭特性是指溢流阀在稳态情况下从开 启到闭合的过程中，被控压力与通过溢流阀的溢流量之间 的关系。一般用溢流阀稳定工作时的压力－流量特性来描
述别，为如直图动5式-5溢所流示阀。和图先中导p式s为溢溢流流阀阀的的开调启定压压力力。，pk、p′k分
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3）卸荷压力
当先导式溢流阀的远程
qn q
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数如下：
1．公称通径 公称通径代表阀的通流能力的大小，对应于阀的额定流 量。与阀进出油口相连接的油管规格应与阀的通径相一致。 阀工作时的实际流量应小于或等于其额定流量，最大不得 大于额定流量的1.1倍。
2．额定压力 液压阀长期工作所允许的最高压力。对压力控制阀，
实际最高压力有时还与阀的调压范围有关；对换向阀，实 际最高压力还可能受其功率极限的限制。
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12
3
11 10 9
8 P
K
遥控口 K 4
5 6 7
T (a)
进油口 P
出油口 T (b)
图5-3 15
11
遥控口 2
P1

液压缸类型：单作用活塞 式液压缸
工作压力：20MPa
缸径：100mm
活塞行程：200mm
密封方式：O形圈密封
应用领域：高压清洗机、 挖掘机等工程机械设备
汇报人：
缸筒内壁粗糙度设计：根据工作压力、活塞杆直径等因素确定缸筒内壁粗糙度
01
缓冲装置的作用：吸收液压缸在运动过程中的冲击 和振动，提高系统的稳定性和可靠性
03
缓冲装置的设计原则：根据液压缸的工作压力、速 度、行程等参数进行设计
05
缓冲装置的维护：定期检查、更换损坏的缓冲装置， 确保其正常工作
02
缓冲装置的类型：液压缓冲器、气液缓冲器、弹簧 缓冲器等
04
缓冲装置的安装位置：安装在液压缸的活塞杆端部 或缸筒内壁
排气装置的作用： 排出液压缸内的空 气和杂质，保证液 压缸的正常工作
排气装置的类型： 包括自动排气阀、 手动排气阀、排气 塞等
排气装置的安装位 置：通常安装在液 压缸的顶部或侧面
排气装置的设计原则 ：保证排气效率，避 免液压缸内的空气和 杂质影响液压缸的正 常工作
液压缸的功率计算公式： P=F*v
F为液压缸的推力，v为液 压缸的运动速度
液压缸的推力F可以通过 液压缸的受力分析得到
液压缸的运动速度v可以 通过液压缸的机械传动系 统得到
液压缸的功率计算需要考 虑液压缸的工作状态和负 载情况
液压缸的功率计算需要结 合液压缸的设计参数和实 际工况进行
液压缸的效率定义：液压缸输出功 率与输入功率之比
材料选择：根据 工作环境和负载 要求选择合适的 材料
尺寸设计：根据 液压缸的工作压 力和行程要求进 行尺寸设计
表面处理：采用 镀铬、镀镍等表 面处理方法提高 耐磨性和耐腐蚀 性

详细描述
液压缸是液压系统中的执行元件，它利用密封工作腔中的压力油来推动活塞或柱塞运动，从而实现机械能的转换 。根据不同的分类标准，液压缸有多种类型。按作用方式可分为单作用液压缸和双作用液压缸，按结构特点可分 为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和组合缸等。
液压缸的工作原理
总结词
液压缸的工作原理是利用密闭工作腔中的压力油传递动力，通过活塞或柱塞的往复运动 实现机械能的转换。
详细描述
液压缸的工作原理主要基于帕斯卡原理，即密闭工作腔中的压力油能够将力传递到活塞 或柱塞上，使其产生往复运动。当压力油进入工作腔时，推动活塞或柱塞向一个方向运 动，当油液流出工作腔时，活塞或柱塞在弹簧或自重的作用下返回原位。通过这种方式
，液压缸实现了将液压能转换为机械能的目的。
液压缸的应用领域
总结词
液压缸广泛应用于各种机械、车辆、船舶、航空航天 等领域，如起重机、挖掘机、压力机、机床等。
详细描述
液压缸作为一种重要的传动元件，具有功率密度高、易 于实现自动化控制等优点，因此在许多领域得到了广泛 应用。例如，在建筑机械中，液压缸被用于控制起重机 和挖掘机的工作臂伸缩；在冶金机械中，液压缸被用于 压力机和剪切机的传动和控制；在船舶和航空航天领域 ，液压缸则被用于起落架的收放和机翼的展开与折叠等 。此外，在民用和军用车辆、机床以及其他机械设备中 ，液压缸也得到了广泛应用。
液压缸的表面处理工艺
表面处理工艺简介
表面处理是通过化学或物理方法改变金属表面的性质，以 提高其耐腐蚀性、耐磨性等性能。
01
表面处理工艺流程
包括表面预处理、涂装、固化等步骤。
02
03
表面处理工艺特点
表面处理工艺能够显著提高金属表面 的耐久性，但可能影响其导电、导热 等性能。

平衡阀的分类
❖ 平衡阀分单向平衡阀和双向平衡阀。
单向平衡阀工作原理
❖ 单向平衡阀是由锥阀和滑 阀组成，具有单向阀和顺 序阀的功能。正向的时候 过平衡阀，反向的时候平 衡阀不通。但在遥控口K 的作用下，在反向的时候 给锥阀一个压力，打开滑 阀，滑阀随开启压力大小 控制流量，控制重物下落 的平稳度。
❖ 若不计液压缸回油腔的背压，则工作 腔的回油压力为
液压缸运动速度与工作压力
❖ 由于有杆腔的有效面积=无杆腔的有效面 积-活塞杆的面积，则液压缸的无杆腔的 有效面积大于有杆腔的有效面积。
因此，当外负载相同，输入液压缸的流量一定
时，液压缸在两个方向的运动速度和有液压力 是不相同的，即活塞外伸产生推力时，运动速 度慢、油液压力低，而活塞内缩产生拉力时， 运动速度快、油液压力高。
➢ 柱塞式 ➢ 活塞式 ➢ 伸缩式
几种单作用液压缸的图形符号
柱塞式 活塞式 弹簧复位伸式缩式
双作用液压缸
❖ 双作用液压缸的伸出、缩回都是利用液压 油的操作来实现的。按活塞杆形式的不同 ，可分为：
➢ 单活塞杆式 ➢ 双活塞杆式 ➢ 伸缩式
单活塞杆双作用液压缸
单活塞杆双作用液压缸的工作原理
液压缸的运动速度
双活塞杆双作用液压缸
双活塞双作用液压缸
❖ 双活塞杆缸的活塞两端都带有活塞杆
，分为缸体固定和活塞杆固定两种安
装形式，如图所示。
A F
A
Fv
q P1
v
P2
P2 P1 q
运动范围约等于活塞有效行 程的三倍
运动范围约等于缸体有效行 程的两倍
双活塞杆液压缸的工作原理
双活塞杆液压缸的作用力和运动速 度
❖ 由于活塞两端的活塞杆直径相等，因此， 活塞左、右两腔的有效面积相等。当外负 载相同时，分别向左右两腔输入相同流量 的液流，液压缸左右两个方向的输出作用 力和运动速度相等。

回程
液压缸完成压油过程后， 活塞自动返回原位，准备 下一次工作循环。
液压缸的工作特性
速度特性
液压缸的速度取决于流量的大小，流量越大，活 塞运动速度越快。
力特性
液压缸产生的力取决于压力的大小，压力越大， 活塞产生的力越大。
方向控制
通过控制液压油的流动方向，可以控制液压缸活 塞的运动方向。
03 液压缸的设计
利用精密铸造和锻造技术，提高液压缸的制造精度和整体性能。
热处理和加工技术
优化热处理和加工技术，确保液压缸的硬度和强度符合设计要求 。
智能化与自动化
智能化控制
采用传感器、控制器和执行器等智能元件，实现液压缸的智能化控 制和远程监控。
自动化集成
将液压缸与自动化系统集成，实现液压缸的自动化操作和控制，提 高生产效率和安全性。
铣削
对液压缸的平面和沟槽进 行铣削加工，满足形状和 位置精度要求。
钻削
在液压缸上钻孔，实现油 孔和螺纹孔的加工。
热处理工艺
1 2
退火
降低金属内部的应力，改善切削加工性能。
正火
提高金属的强度和韧性，为后续的机械加工提供 良好的基础。
3
淬火
提高金属的硬度和耐磨性，满足液压缸的使用要 求。
表面处理
电镀
力和耐久性。
轻量化材料
02
利用轻量化材料如铝、镁合金等，降低液压缸的重量，提高其
便携性和机动性。
耐腐蚀材料
03
选用耐腐蚀材料如不锈钢、钛合金等，增强液压缸在各种环境
下的适应性和使用寿命。
新工艺的研发
表面处理技术
采用先进的表面处理技术如喷涂、电镀等，提高液压缸表面的耐 磨性和防腐蚀性。

q
π(D2 4
d2)3
π D2
4
整理得：
3
4q πd 2
由上述可知，差动连接比非差动连接时的推力小而运动速度快， 所以，这种连接形式是以减小推力为代价而获得快速运动的。
4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算
2.双杆活塞式液压缸
v
v
v
v
F
F
F
F
A
A
p1 q
l
l
q p2
l
A
p1 q
l
q p2 A
l
双杆活塞式液压缸及其安装形式
液压油缸结构优秀课件
4.1 液压缸的工作原理
• 缸筒固定，一腔连续地输入压力油，当油的
压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞 以速度 连续向另一腔运动，活塞杆对外界 做功 ；反之亦然。
活塞杆固定，一腔连续地输入压力油时，则 缸筒向另一方向运动；反之亦然。
4.2 液压缸的类型、特点和基本参数计算
柱塞式液压缸
活塞式液压缸的内壁要求精加工，当液压缸较 长时加工就显得比较困难，因此在行程较长时多采 用柱塞缸。柱塞缸的内壁不需要精加工，只需要对 柱塞杆进行精加工，它结构简单，制造方便，成本 低。
4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算
柱塞缸的结构如图所示。它由缸体、柱塞、导套、密封圈、压盖 等零件组成。
2
q A2
π(D42qd2)
式中
F1——推力；
p1——进油压力；
2 ——运动速度； p2——回油压力。
若回油腔直接接油箱，p2≈0，则： F F22pp11AA 22p1p1 π 4π 4(D (D 22d2d)2)
4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算

第12页/共38页
液压缸
双缸组合式柱塞缸
要获得双向运动时，可用复合式柱塞缸
第13页/共38页
液压缸
第14页/共38页
第15页/共38页
液压缸
(三)摆动式液压缸 分类：叶片式、啮轮齿条式 1.单叶片摆动液压缸
只有一个工作叶片，液压油推 动叶片带动输出轴回转，输出扭矩， 对外做功。
单叶片摆动缸 1—固定叶片；2—缸体；3—摆动 轴；4—叶片
液压缸
第34页/共38页
液压缸
• 例 如图单活塞杆液压缸的缸筒内径D=100mm，活塞杆直径
d=70mm，进入液压缸的流量q=25L/min，压力 p1=2MPa， p2=0。液压缸的容积效率和机械效率分别v3为 0.98和0.97，试求在图3.2和3.3所示的三种情况下，液F 压缸
可推动的最大负载和运动速度各为多少？
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液压缸
活塞杆固定
第3页/共38页
双活塞杆液压缸的计算
F1
Ff
F
F2
v
q A
v
4qηv
(D2 d2)
F
(
p1
p2 ) Am
4
(D2
d
2 )(
p1
p2 )m
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第5页/共38页
液压缸
双作用单杆活塞式液压缸 无杆腔进油时，活塞的运动速度和推力为
v1
q A1
v
4q
D2
第32页/共38页
液压缸
4.液压缸的排气 • 混入液压油中的空气会使系统工作不稳定，产生振
动、爬行、气蚀等现象，应设置排气装置。
• 要求不高的液压缸可不设排气装置，只将油口布置 在缸筒两端的高位处，

（5.11）
考虑叶片和定子块所占用的角度，单叶片摆动缸的
摆动角一般不超过280º。双叶片摆动缸的摆动角一般不
超过150º。当输入压力和流量不变时，双叶片摆动缸输
出转矩是单叶片摆动缸的2倍，而摆动角速度则是单叶
片摆动缸的一半。
摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般 只用于低中压系统中作往复摆动、转位或间歇运动的工 作场合。
§5.1 液压缸的分类和特点
1.活塞式液压缸
(1) 双杆活塞式液压缸(短片)
图5.1所示为双杆活塞式液压缸的工作原理图，活塞的两
侧都有杆伸出。当两侧活塞杆直径相同、供油压力和流量不
变时，活塞（或缸体）在两个方向上的运动速度和推力F都
相等，即
q A
v
4qv
D2 d 2
(m/s)
F
A
p1
p2
m
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4.组合式液压缸
（1）增压缸 增压缸又称增压器。它能将输入的低压油转变为高压 油供液压系统中的高压支路使用。增压缸如图5.7所示。它 由面积不同（分别为A1和A2）的两个液压缸串联而成，大缸 为原动缸，小缸为输出缸。
图5.7 增压缸
第13页/共39页
增压缸(2/2)
设输入原动缸的压力为p1 ，输出缸的出油压力为p2 ， 若不计摩擦力，根据力平衡关系，可有如下等式
第23页/共39页
间隙密封(2/2)
平衡槽的作用是： （a）由于活塞的几何形状和同轴度误差，工作中压 力油在密封间隙中的不对称分布将形成一个径向不平衡 力，称液压卡紧力，它使摩擦力增大。开平衡槽后，槽 中各向油压趋于平衡，间隙的差别减小，使活塞能够自 动对中，减小了摩擦力，同时减小偏心量，这样就减少 了泄漏量。 （b）增大油液泄漏的阻力，提高了密封性能。 （c）储存油液，使活塞能自动润滑。 间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但 对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄漏，故 只适用于低压、小直径的快速液压缸中。

※按国标圆整为标准尺寸。
4.活塞杆直径 d
1）按λv 确定
D2 v 2 D d2
v 1 dD v
2）按工作压力确定
※按国标圆整为标准尺寸。
二、结构计算和校核
1.缸筒壁厚δ
D / 10 py D 2[ ]
时，为薄壁筒（无缝钢管）
式中：py — 实验压力
{p
[ ]
Fk
fA a l 1 2 rk
2
式中： f —由材料强度决定的实验值 a — 系数
4
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
结论：差动连接后，速度大，推力小。
差动缸
q v3 A杆
q v2 A2
如令： A杆 A 2
则有： v2 v3
2
d 2
4
2


2
D 4
d2

D2 2d 2
d D d
2
D 2d
或 d 0.707D
结论：当 D 2 d 时，快进、快退速度相等。
五、液压缸常见故障和排除方法
故障现象 爬行 产生原因 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 排除方法 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ф0.04mm 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

03
液压缸的密封设计
密封的种类与选择
接触式密封
利用密封圈或垫片在压力下与密封面 接触实现密封。选择时应考虑耐磨性 、耐压能力和使用寿命。
非接触式密封
利用间隙、回油槽等设计，使密封面 在不接触的情况下实现密封。选择时 应考虑泄漏量、稳定性和可靠性。
密封材料与性能
橡胶密封圈
具有良好的弹性和密封性能，适用于中低 压和温度变化不大的场合。
液压缸的结构形式
单作用液压缸
只能实现单向运动，回程 需要依靠外力（如重力或
弹簧力）或外力矩。
双作用液压缸
可以实现双向运动，即活 塞的伸出和缩回都可以通
过液压油的进出实现。
柱塞式液压缸
柱塞在缸体中只做往复运 动，不作旋转运动，缸和 工作时密封性较好，但柱 塞力较大，适用于高压力
、小行程的场合。
液压缸的设计原则
详细描述
针对挖掘机工作过程中需要承受复杂工况和高负载的特点，设计了一种具有较强稳定性和耐用性的液压缸。采用 了特殊的材料和结构，以确保在各种恶劣环境下都能正常工作。
案例二：某型数控机床液压缸设计
总结词
高精度、高效率
详细描述
为了满足数控机床高精度和高效率的工作需求，设计了一种具有高响应速度和定位精度的液压缸。采 用了先进的控制技术和优化的结构设计，有效提高了液压缸的工作性能和稳定性。
度、压力、介质等，以确保密
7
封件的正常使用和寿命。
7
04
为减少磨损和摩擦阻力，应优
7
化密封面的几何形状和表面粗
糙度。
04
液压缸的强度分析
强度分析的理论基础
静力学原理
研究物体在力的作用下保持平衡的规律。

输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度
则是单叶片的一半。
12
3
ω
2
3 4
1
D
d
q
4
14
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24
摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难， 一般只用于中、低压系统中往复摆动，转位或间 歇运动的地方。
12
3
ω
D
d
q
4
2 3
4 1
14
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25
3.1.4 伸缩式液压缸
45323缓冲装置图313液压缸缓冲装置46当活塞移至端部缓冲柱塞开始插入缸端的缓冲孔时活塞与缸端之间形成封闭空间该腔中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞与孔槽之间的节流环缝中挤出从而造成背压迫使运动柱塞降速制动实现缓冲
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1
本章提要
本章主要内容为：
• 液压缸的类型及特点 • 液压缸的设计计算 • 液压缸的典型结构 • 液压缸的密封
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31
单活塞杆液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活 塞4、活塞杆7和导向套8等组成。缸筒一端与缸底焊接， 另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连 接。为了保证液压缸的可靠密封，在相应部位设置了密 封圈3、5、9、11和防尘圈12。
图 3.9 双作用单活塞杆液压缸结构图
10
比较上述各式，可以看出：v 2 > v 1 ,F 1 >F 2 ；液压缸
往复运动时的速度比为：
v2 D2
v1 D2 d2
（3.7）
上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近1，
在两个方向上的速度差值就愈小。
A1
A2

4[(p1p2)D 2p2d2)]m
D
p1
A1
A2
q
p2
d
F 2 (p 1 A 2 p 2 A 1 )m
缸无杆腔进油
4[(p1p2)D 2p1d2)]m
v2 F2
v1
q
A1 v
4qv D 2
q
v2 A2 v
4qv (D2 d2)
D
A1
A2
d
p2
p1 q
缸有杆腔进油
第一节 液压缸的类型和特点
第三节 液压缸的设计与计算 二、强度校核
当 40
FRM 1 []
A W1FR/P k
A 活塞杆的有效截面积 W 活塞杆的抗弯模量 M 活塞杆的最大弯矩 FR 活塞杆的最大轴向力 Pk 活塞杆的临界力 [] 材料的许用应力
谢谢
4-1液压缸与设计
第五章 液压缸
第一节 液压缸的类型和特点
二、分类
单作用
{ { 直线动作
{ { 液压缸
单活塞杆 双作用
活塞缸
差动
双活塞杆
柱塞缸
单作用
多级伸缩液压缸
双作用
{单叶片
摆动液压缸 双作用
max300 max110Βιβλιοθήκη 第一节 液压缸的类型和特点
一、活塞缸 (一)双杆活塞缸
v1
v2
F1
F2
F 1 (p 1p 2)Am
(p1p2)4(D 2d2)m
F2
q
v1 A v
4qv (D2 d2)
v2
p1
p2
q
q
l
l
l
缸固定,活塞移动
v1
v2
F1
F2