液壓氣動技術(shù)及創(chuàng)新應(yīng)用項目三執(zhí)行元件任務(wù)二液壓缸的拆裝與結(jié)構(gòu)分析【任務(wù)描述】

通過對液壓執(zhí)行元件液壓缸的拆裝與結(jié)構(gòu)分析介紹，掌握液壓缸的結(jié)構(gòu)特點、工作原理。【技能目標(biāo)要求】通過對液壓缸的拆裝及結(jié)構(gòu)分析，掌握液壓缸的工作原理。【學(xué)習(xí)目標(biāo)】

掌握液壓缸的工作原理，熟悉液壓缸的結(jié)構(gòu)?！舅柙O(shè)備、工具和材料】表3-2-1名稱規(guī)格數(shù)量液壓缸臺1固定板手個1內(nèi)六角扳手套1螺絲刀個1銅棒個1

概述

液壓傳動系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是將流體的壓力能轉(zhuǎn)化為機械能的元件。

執(zhí)行元件驅(qū)動機構(gòu)作直線往復(fù)或旋轉(zhuǎn)（或擺動）運動。執(zhí)行元件壓力流量力（轉(zhuǎn)矩）速度（轉(zhuǎn)速）【相關(guān)知識】液壓缸的作用

液壓缸是將液壓泵輸出的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的執(zhí)行元件，它主要是用來輸出直線運動（也包括擺動運動），實現(xiàn)直線的往復(fù)運動。1）活塞式液壓缸雙桿活塞缸單桿活塞缸2）柱塞式液壓缸3）伸縮式液壓缸按結(jié)構(gòu)形式，可以分為：一、液壓缸的類型和特點(1）雙桿活塞缸

活塞兩側(cè)的活塞桿直徑相等。工作臺移動范圍約為活塞有效行程的三倍。進(jìn)、出油口位于缸筒兩端；工作臺移動范圍約為活塞有效行程的二倍。進(jìn)、出油口在活塞桿上，或用軟管連接在缸筒兩端；1.活塞式液壓缸(1）雙桿活塞缸

當(dāng)活塞左右運動對應(yīng)的油壓和輸入流量相同時，兩個方向上輸出的推力和速度就是相等的。設(shè)：A-活塞的有效面積；D、d—活塞和活塞桿的直徑；

q—輸入流量；

p1、p2—進(jìn)、出口壓力；

ηm、ηv—缸的機械效率、容積效率1.活塞式液壓缸(2）單桿活塞缸

只在活塞一端有活塞桿，缸的兩腔有效工作面積不相等。

安裝也有缸筒固定和活塞桿固定兩種，進(jìn)、出油口根據(jù)安裝方式而定。

工作臺移動范圍都為活塞有效行程的兩倍。(2）單桿活塞缸速度和推力計算式1.活塞式液壓缸(2）單桿活塞缸

單活塞桿液壓缸左右兩腔同時接通壓力油，這種連接方式稱為差動連接，此缸稱為差動缸。

此時液壓缸兩腔壓力相等，但兩腔活塞的工作面積不相等，活塞將向有桿腔方向運動。

向液壓缸右腔輸油，左腔通油箱，活塞向左運動。1.活塞式液壓缸（3）差動連接缸1)運動速度

在考慮了缸的容積效率后，得圖3-2-3差動連接缸（3）差動連接缸2)推力

3)特點①只能向一個方向運動，反向時必須斷開差動(通過控制閥來實現(xiàn))；②速度快，出力小，用于增速、負(fù)載小的場合。圖3-2-3差動連接缸(2）單桿活塞缸

單活塞桿液壓缸左右兩腔同時接通壓力油，這種連接方式稱為差動連接，此缸稱為差動缸。1)在不增加輸入流量的情況下提高活塞的運動速度；2)輸出力降低了。

特點.2.柱塞式液壓缸(1)柱塞液壓缸1)柱塞式液壓缸是單作用液壓缸，即靠液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，回程要靠自重（當(dāng)液壓缸垂直放置時）或其它外力；2)用兩個柱塞缸組合，也能用壓力油實現(xiàn)往復(fù)運動；

特點2.柱塞式液壓缸(1)柱塞液壓缸3)柱塞運動時，由缸蓋上的導(dǎo)向套來導(dǎo)向，因此，柱塞和缸筒的內(nèi)壁不接觸，缸筒內(nèi)孔只需粗加工即可。特點2.柱塞式液壓缸(2)增壓缸

在某些短時或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用。其工作原理如圖所示。1)單作用增壓缸單作用增壓缸不能連續(xù)向系統(tǒng)供油。

2.柱塞式液壓缸(2)增壓缸

在某些短時或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用。2)雙作用增壓缸其工作原理如圖所示?？捎蓛蓚€高壓端連續(xù)向系統(tǒng)供油。2.柱塞式液壓缸(3)伸縮式液壓缸1)由兩個或多個活塞套裝而成，前一級活塞桿是后一級活塞缸的缸筒；2)伸出時，可以獲得很長的工作行程，縮回時可保持很小的結(jié)構(gòu)尺寸；特點2.柱塞式液壓缸(3)伸縮式液壓缸特點3)在各級活塞依次伸出時，液壓缸的有效面積是逐級變化的。在輸入流量和壓力不變的情況下，液壓缸的輸出推力和速度逐級變化：2.柱塞式液壓缸(3)伸縮式液壓缸4)起動時活塞有效面積最大，輸出推力也最大，隨著行程逐級增長，推力隨之減?。?/p>

這種推力變化情況，正適合于自動裝卸車對推力的要求。特點2.柱塞式液壓缸

擺動式液壓缸也稱擺動液壓馬達(dá)。當(dāng)它通人壓力油時，它的主軸能輸出小于的擺動運動，常用于工夾具夾緊裝置、送料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。3.擺動式液壓缸(1)單葉片式擺動缸

擺動角度較大，可達(dá)300度。

3.擺動式液壓缸(2)雙葉片式擺動缸

擺動角度較小，可達(dá)180°，它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍，而角速度則是單葉片式的一半。3.擺動式液壓缸

液壓缸的設(shè)計是在對所設(shè)計的液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析、負(fù)載計算和確定了其工作壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。液壓缸一般都是標(biāo)準(zhǔn)件，但有時也需要自行設(shè)計。設(shè)計時，首先根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型，再按負(fù)載和運動要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，必要時進(jìn)行強度驗算，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。液壓缸主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑D、缸的長度L、活塞桿直徑d。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運動速度和行程等因素來確定上述參數(shù)。4.1液壓缸的設(shè)計與計算

二、液壓缸的設(shè)計與計算

液壓缸的結(jié)構(gòu)形式很多，在此以單桿活塞缸為例，說明液壓缸的基本組成。1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)三、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成

只有一端有活塞桿，兩端進(jìn)出口油口都可通壓力油或回油，以實現(xiàn)雙向運動，故為雙作用缸。三、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成

1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)

由缸筒、前后缸蓋、活塞、活塞桿、密封裝置、緩沖裝置等主要零件組成。1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)缸體組件包括缸筒、缸蓋和一些連接零件。缸體組件缸筒和缸蓋的常見連接方式如圖所示。缸筒可以用鑄鐵（低壓時）和無縫鋼管（高壓時）制成。2.液壓缸的組成部分法蘭連接，加工和拆裝都很方便，只是外形尺寸大些；缸體組件半環(huán)連接，要求缸筒有足夠的壁厚；螺紋連接，外形尺寸小，但拆裝不方便，要有專用工具；2.液壓缸的組成部分拉桿式連接，拆裝容易，但外形尺寸大；缸體組件焊接連接，結(jié)構(gòu)簡單，尺寸小，但可能會有因焊接有一些變形。2.液壓缸的組成部分

螺紋式連接結(jié)構(gòu)簡單，但要防止螺母脫落；活塞和活塞桿活塞和活塞桿的常見連接方式如圖所示。

半環(huán)式連接結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但工作可靠。

活塞通常是用鑄鐵制成的，活塞桿通常用鋼料制成。2.液壓缸的組成部分根據(jù)密封位置不同，密封裝置有密封裝置

液壓缸中的密封是指活塞、活塞桿和缸蓋等處的密封。它是用來防止液壓缸內(nèi)部和外部的泄漏。

液壓缸中密封設(shè)計的好壞，對液壓缸的性能有著重要影響?；钊芊饣钊麠U密封缸蓋密封2.液壓缸的組成部分活塞密封

指活塞外表面與缸筒內(nèi)表面之間的密封，用來防止液壓缸中高壓容腔的油液向低壓容腔中泄漏。2.液壓缸的組成部分活塞密封

在活塞上開出的若干道深0.3mm至0.5mm的環(huán)形槽，可以增大油液從高壓腔向低壓腔泄漏的阻力，從而減小泄漏。間隙密封

間隙密封是一種最簡單的密封形式，常用在活塞直徑較小、工作壓力較低的液壓缸中。2.液壓缸的組成部分

通過在活塞外表面的環(huán)形槽中放置切了口的金屬環(huán)來實現(xiàn)密封。活塞環(huán)密封

金屬環(huán)依靠彈性變形緊貼在缸筒內(nèi)表面上，在高溫、高壓和高速運動場合有很好的密封性能。

缺點是制造工藝比較復(fù)雜。2.液壓缸的組成部分橡膠圈密封磨損后能自動補償、并且密封性能會隨著壓力的加大而提高,結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛。

左圖采用了Y形橡膠圈，使兩唇面向油壓，以便在壓力油作用下使兩唇張開。

如果壓力波動較大、運動速度較高，則須考慮在Y形密封圈中添加支撐件。2.液壓缸的組成部分橡膠圈密封磨損后能自動補償、并且密封性能會隨著壓力的加大而提高,結(jié)構(gòu)簡單、應(yīng)用廣泛。

上圖中采用的是O形橡膠圈。2.液壓缸的組成部分活塞桿密封

指活塞和活塞桿之間的密封。2.液壓缸的組成部分活塞桿密封V形和Y形密封圈在安裝時都須將兩唇面向油壓。注意2.液壓缸的組成部分缸蓋密封

一般采用O形圈密封。2.液壓缸的組成部分緩沖裝置

利用活塞或缸筒移動到接近終點時，將活塞和缸蓋之間的一部分液體封住，迫使液體從小孔或縫隙中擠出，從而產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件制動，避免活塞和缸蓋的相互碰撞。

常用的緩沖裝置有：節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置節(jié)流口變化式緩沖裝置2.液壓缸的組成部分

當(dāng)活塞上的凸臺進(jìn)入端蓋凹腔后，圓環(huán)形回油腔中的液體只能通過針形節(jié)流閥流出，從而使活塞制動。

調(diào)節(jié)節(jié)流閥開口，可改變制動阻力大小。節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置

這種緩沖裝置起始緩沖效果好，隨著活塞向前移動，緩沖效果逐漸減弱，因此它的制動行程較長。2.液壓缸的組成部分

活塞上開有變截面的軸向三角節(jié)流槽。節(jié)流口變化式緩沖裝置

活塞移近端蓋時，回油腔油液只能經(jīng)過三角槽流出，使活塞受到制動作用。

隨著活塞的移動，三角槽通流截面逐漸變小，阻力作用增大，因此，緩沖作用均勻，沖擊壓力較小，制動位置精度高。2.液壓缸的組成部分排氣裝置

由于液體中混有空氣或液壓缸停止使用時空氣侵入，在液壓缸的最高部位常會聚積空氣。

若不排除就會使缸的運動不平穩(wěn)，引起爬行和振動，嚴(yán)重時會使液體氧化腐蝕液壓元件。2.液壓缸的組成部分排氣裝置

排氣閥和排氣塞都要安裝在液壓缸的最高部位。并非所有的液壓缸都設(shè)置排氣裝置。注意對于要求不高的液壓缸往往不設(shè)專門的排氣裝置，而是將通油口布置在缸筒兩端的最高處，使缸中的空氣隨油液的流動而排走。2.液壓缸的組成部分【實訓(xùn)任務(wù)操作】一、任務(wù)實施目的:1．通過對液壓缸拆裝的實驗，掌握液壓缸的工作原理。2．加深理解液壓缸的工作原理。二、任務(wù)實施要求：1．明確拆裝目的2．按照要求進(jìn)行拆裝，注意拆裝事項3．寫出實驗操作步驟,對液壓缸進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析三、任務(wù)實施步驟：步驟1.明確拆裝要點(1)液壓缸各部位的典型結(jié)構(gòu)。(2)液壓缸各組成部分的功用。(3)注意觀察活塞與活塞桿、缸體與端蓋、活塞桿頭部，液壓缸的安裝形式等結(jié)構(gòu)特點。(4)觀察活塞與缸體、端蓋與缸體、活塞桿與端蓋間采用的密封形式，以及安裝密封圈溝槽的結(jié)構(gòu)形式。(5)觀察液壓缸各種零件的材料及結(jié)構(gòu)特點。(6)觀察缸孔內(nèi)孔、活塞、活塞桿的各種加工精度，見圖3-2-6所示。步驟2.先將缸右側(cè)的連接螺釘拆下，將活塞桿和活塞整體從缸筒中輕輕拉出，再從缸蓋中向左拉出活塞桿，使缸蓋、壓蓋均成為單體。步驟3.從缸蓋中取出導(dǎo)向套,再取密封和防塵圈。步驟4.在缸頭中拆卸下緩沖節(jié)流閥門和O形密封圈。步驟5.取出左側(cè)直銷，旋出緩沖套，將活塞與活塞桿脫離，按順序卸下密封圈和導(dǎo)