種液壓缸設計

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1、 液 壓 缸 是 將 液 壓 能 轉 變 為 機 械 能的 、 做 直 線 往 復 運 動 （ 或 擺 動 運 動 ）的 液 壓 執(zhí) 行 元 件 。 它 結 構 簡 單 、 工 作可 靠 。 用 它 來 實 現(xiàn) 往 復 運 動 時 ， 可 免去 減 速 裝 置 ， 并 且 沒 有 傳 動 間 隙 ， 運動 平 穩(wěn) ， 因 此 在 各 種 機 械 的 液 壓 系 統(tǒng)中 得 到 廣 泛 應 用 。 根 據(jù) 常 用 液 壓 缸 的 結 構 形 式 ， 可將 其 分 為 四 種 類 型 ：活 塞 式柱 塞 式伸 縮 式擺 動 式 單 活 塞 桿 式雙 活 塞 桿 式 單 活 塞 桿 液 壓 缸 只 有

2、 一 端 有 活 塞 桿 。 如圖 所 示 是 一 種 單 活 塞 液 壓 缸 。 其 兩 端 進 出 口油 口 A和 B都 可 通 壓 力 油 或 回 油 ， 以 實 現(xiàn) 雙 向運 動 ， 故 稱 為 雙 作 用 缸 。1、 單 活 塞 桿 液 壓 缸1-缸 底 2-彈 簧 擋 圈 3-套 環(huán) 4-卡 環(huán) 5-活 塞 6- 型 密 封 圈 7-支 承 環(huán) 8-擋 圈 9- 形 密 封 圈 10-缸 筒 11-管 接 頭 12-導 向 套 13-缸 蓋 14-防 塵 圈 15-活 塞 桿 16-定 位 螺 釘 17-耳 環(huán) 參 照 下 圖 ， 當 供 給 液 壓 缸 的 流 量 Q一 定 時

3、，活 塞 兩 個 方 向 的 運 動 速 度 為 ：V1=Q/A1=4Q/ D2 (向 左 ） V2= Q/A2=4Q/ (D2-d2) (向 右 ） 當 供 油 壓 力 p一 定 ， 回 油 壓 力 為 零 時 作 用 力 ： F1=p.A1=p. D2/4 (向 右 ）F2=p.A2=p. (D2-d2)/4 (向 左 ） 當 其 差 動 連 接 時 ， 作 用 力 為 ： F3=p(A1-A2)=p.( d2/4) 速 度 :v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所 以 v3=Q/(A1-A2)=4Q/ d2圖 4-3 差 動 連 接 的 單 活 塞 桿 液 壓 缸符 號

4、意 義 參 閱 下 圖 單 活 塞 桿 液 壓 缸 可 以 是 缸 筒 固 定 ， 活 塞運 動 ； 也 可 以 是 活 塞 桿 固 定 缸 筒 運 動 。 無論 采 用 其 中 哪 一 種 形 式 ， 液 壓 缸 運 動 所 占空 間 長 度 都 是 兩 倍 行 程 。 （ 見 下 圖 ）單 活 塞 桿 液 壓 缸 運 動 所 占 空 間 雙 活 塞 桿 液 壓 缸 的 兩 活 塞 桿 直 徑 通 常 相等 ， 活 塞 兩 端 有 效 面 積 相 同 。 如 果 供 油 壓 力不 變 ， 那 么 活 塞 反 復 運 動 時 兩 個 方 向 的 作 用力 和 速 度 相 等 。v=Q /A=4

5、Q /(D2-d2) , F=p.A=p. (D2-d2)/4 v活 塞 （ 或 缸 筒 ） 運 動 速 度 ； Q 供 油 流 量 ；F活 塞 （ 或 缸 筒 ） 上 的 作 用 力 ； p供 油 壓 力 ； A活 塞 有 效 面 積 ； D活 塞 直 徑 ； d活 塞 桿 直 徑 。 這 種 液 壓 缸 在 傳 動 時 活 塞 桿 只 承 受 拉 力 ，多 數(shù) 用 于 機 床 。 雙 活 塞 桿 液 壓 缸 的 兩 端 都 有 活 塞 伸 出 ，如 圖 所 示 。 其 組 成 與 單 活 塞 桿 液 壓 缸 基 本相 同 。 缸 筒 與 缸 蓋 用 法 蘭 連 接 ， 活 塞 與 缸筒 內

6、 壁 之 間 采 用 間 隙 密 封 。1 活 塞 桿 2 壓 蓋 3 缸 蓋 4 缸 筒 5 活 塞 6 密 封 圈雙 活 塞 桿 液 壓 缸 結 構 雙 活 塞 缸 機 構 示 意 將 缸 筒 固 定 在 床 身 上 ， 活 塞 桿 和 工 作 臺相 聯(lián) 接 時 ， 工 作 臺 運 動 所 占 空 間 長 度 為 活 塞有 效 行 程 的 三 倍 （ 見 圖 A） 。 一 般 多 用 于 小機 床 ； 反 之 ， 將 活 塞 桿 固 定 在 床 身 上 ， 缸 筒和 工 作 臺 相 聯(lián) 接 時 ， 工 作 臺 運 動 所 占 空 間 長度 為 液 壓 缸 有 效 行 程 的 兩 倍 （ 見

7、 圖 B） ， 適用 于 中 型 及 大 型 機 床 。 柱 塞 式 液 壓 缸 結 構 （ ） 它 是 一 種 單 作 用 式 液 壓 缸 ， 靠液 壓 力 只 能 實 現(xiàn) 一 個 方 向 的 運 動 ， 柱塞 回 程 要 靠 其 它 外 力 或 柱 塞 的 自 重 ；（ ） 柱 塞 只 靠 缸 套 支 承 而 不 與 缸 套接 觸 ， 這 樣 缸 套 極 易 加 工 ， 故 適 于 做長 行 程 液 壓 缸 ；（ ） 工 作 時 柱 塞 總 受 壓 ， 因 而 它 必 須有 足 夠 的 剛 度 ；（ ） 柱 塞 重 量 往 往 較 大 ， 水 平 放 置 時容 易 因 自 重 而 下 垂

8、， 造 成 密 封 件 和 導 向單 邊 磨 損 ， 故 其 垂 直 使 用 更 有 利 。柱 塞 式 液 壓 缸 特 點 ： 柱 塞 上 有 效 作 用 力 F為 ：F=p.A=柱 塞 運 動 速 度 為 ：v= = 式 中 d柱 塞 直 徑 ； 其 它 符 號 意 義 同前 。A d2 p . d2 4Q 4Q 伸 縮 式 液 壓 缸 具 有 二 級 或 多 級 活 塞 ，如 圖 所 示 。 伸 縮 式 液 壓 缸 中 活 塞 伸 出 的 順序 式 從 大 到 小 ， 而 空 載 縮 回 的 順 序 則 一 般是 從 小 到 大 。 伸 縮 缸 可 實 現(xiàn) 較 長 的 行 程 ，而 縮 回

9、 時 長 度 較 短 ， 結 構 較 為 緊 湊 。 此 種液 壓 缸 常 用 于 工 程 機 械 和 農(nóng) 業(yè) 機 械 上 。1 活 塞 2 套 筒 3 O形 密 封 圈 4 缸 筒 5 缸 蓋伸 縮 式 液 壓 缸 結 構 示 意 圖 擺 動 式 液 壓 缸 是 輸 出 扭 矩 并 實 現(xiàn) 往 復 運動 的 執(zhí) 行 元 件 ， 也 稱 擺 動 式 液 壓 馬 達 。 有 單葉 片 和 雙 葉 片 兩 種 形 式 。 圖 中 定 子 塊 固 定 在缸 體 上 ， 而 葉 片 和 轉 子 連 接 在 一 起 。 根 據(jù) 進油 方 向 ， 葉 片 將 帶 動 轉 子 作 往 復 擺 動 。 擺 動

10、 式 液 壓 缸 A A A A1 定 子 塊 2 缸 體 3 彈 簧 4 密 封 鑲 條 5 轉 子 6 葉 片 7 支 承 盤 8 蓋 板 如 圖 所 示 ， 若 輸 入 液 壓 油 的 流 量 為 Q 和擺 動 軸 輸 出 的 角 速 度 之 間 的 關 系 為 ：Q =/4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2)所 以 8Q /b(D2-d2)式 中 n 擺 動 軸 的 轉 速 (n= /2)；b 葉 片 寬 度 ； D、 d 見 圖 。 單 葉 片 式 擺 動 液 壓 缸 計 算 簡 圖結 束 一 、 液 壓 缸 主 要 尺 寸 的 確 定 液 壓 缸 的 設 計 和 計 算

11、是 在 對 整 個 液 壓 系統(tǒng) 進 行 工 況 分 析 ， 計 算 了 最 大 負 載 力 ， 先 定了 工 作 壓 力 的 基 礎 上 進 行 的 （ 詳 見 第 十 一章 ） 。 因 此 ， 首 先 要 根 據(jù) 使 用 要 求 確 定 結 構類 型 ， 在 按 照 負 載 情 況 ， 運 動 要 求 決 定 液 壓缸 的 主 要 結 構 尺 寸 ， 最 后 進 行 結 構 設 計 。二 、 液 壓 缸 結 構 設 計 中 的 幾 個 基 本 問 題 1、 工 作 壓 力 的 選 取 根 據(jù) 液 壓 缸 的 實 際 工 況 ， 計 算 出 外 負 載大 小 ， 然 后 參 考 下 表 選

12、取 適 當 的 工 作 力 。 液 壓 缸 工 作 壓 力 的 確 定負 載 缸 工 作 壓 力 P 1 ( b a r ） 0 0 . 76 0 7 0 1 4 01 0 0 1 4 0 1 4 0 2 5 01 8 0 2 1 0 2 5 03 2 0一 、 液 壓 缸 主 要 尺 寸 的 確 定 2、 活 塞 桿 直 徑 d與 缸 筒 內 徑 D的 計 算 受 拉 時 ： d=(0.3-0.5)D 受 壓 時 ： d=(0.5-0.55)D (p15mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa p17mpa)3、 液 壓 缸 缸 筒 壁 厚 和 外 徑 的 計 算 缸 筒 最 薄 處

13、壁 厚 ： pyD/2( ) 缸 筒 壁 厚 ； D 缸 筒 內 徑 ； p y 缸 筒 度 驗 壓 力 ， 當 額 定 壓 Pn160 x105Pa時 ， Py=1.25Pn ； ( ) 缸 筒 材 料 許 用 應 力 。 ( )= b/n。 5、 液 壓 缸 缸 筒 長 度 的 確 定 缸 筒 長 度 根 據(jù) 所 需 最 大 工 作 行 程 而 定 ?；?塞 桿 長 度 根 據(jù) 缸 筒 長 度 而 定 。 對 于 工 作行 程 受 壓 的 活 塞 桿 ， 當 活 塞 桿 長 度 與 活 塞桿 直 徑 之 比 大 于 15時 ， 應 按 材 料 力 學 有 關公 式 對 活 塞 進 行 壓

14、桿 穩(wěn) 定 性 驗 算 。4、 活 塞 桿 的 計 算直 徑 強 度 校 核 ： d 4F/ ( )1/2d 活 塞 桿 直 徑 ； F 液 壓 缸 的 負 載 ； ( ) 活 塞 桿 材 料 許 用 應 力 ， ( )= b/n。 1、 液 壓 缸 的 緩 沖 液 壓 缸 中 使 用 的 緩 沖 裝 置 ， 常 見 的 有環(huán) 狀 間 隙 式 ， 節(jié) 流 口 可 調 式 或 外 加 緩 沖 回路 等 。 i環(huán) 狀 間 隙 式 緩 沖 裝 置 節(jié) 流 口 可 調 式 緩 沖 機 構 2、 液 壓 缸 的 排 氣為 了 排 除 聚 集 在 液 壓 缸 內 的 空 氣 ， 可 在 缸的 兩 端 最 高 部 位 各 裝 一 只 排 氣 塞 。排 氣 塞 結 構 排 氣 塞 結 構結 束