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各種[Zhong]液壓缸(Gang)工作原理[Li]及結(Jie)構分析
2020.03.21
什麼是(Shi)液壓缸

液壓缸是将(Jiang)液壓能轉變[Bian]為[Wei]機械能的[De]、做直線往複運動(或擺動運動)的液[Ye]壓執行元件。它結構[Gou]簡單[Dan]、工作(Zuo)可靠。用它[Ta]來實現往複運[Yun]動(Dong)時,可免去減速裝置,并(Bing)且沒(Mei)有傳動間隙,運(Yun)動平穩,因此在各種機械的(De)液壓系統中得到(Dao)廣泛應用[Yong]。液壓缸(Gang)輸出力和活塞有(You)效面積及其兩邊的[De]壓差[Cha]成正比;

液壓缸(Gang)的結構

液[Ye]壓缸通常由[You]後端蓋、缸筒、活塞杆、活[Huo]塞組件、前端蓋(Gai)等主要部分(Fen)組成;為[Wei]防止油液向液壓缸[Gang]外洩漏或由高壓腔向低壓腔洩漏,在缸筒與端[Duan]蓋、活塞與活(Huo)塞杆、活塞與缸筒、活(Huo)塞杆與前端蓋之間均設置有密封裝置,在[Zai]前端蓋外側(Ce),還裝(Zhuang)有防塵[Chen]裝置;為防(Fang)止活塞快速退回到行程終(Zhong)端時撞擊缸蓋,液壓缸端(Duan)部還設置緩沖裝[Zhuang]置;有時還需設置(Zhi)排[Pai]氣裝置。


缸體(Ti)組件

缸體組(Zu)件與活塞組件形成的密封[Feng]容腔承受油壓[Ya]作用,因此,缸體組件要有[You]足夠的強度,較高的(De)表面精(Jing)度可靠的密封性。


(1)法蘭式連接,結(Jie)構簡單,加工方便,連接可靠,但是要求缸[Gang]筒端部[Bu]有足夠(Gou)的壁厚,用以安(An)裝螺栓或旋入螺釘,它是常用(Yong)的一種連[Lian]接形式。


(2)半(Ban)環式連接,分為[Wei]外半環連接和内半環連(Lian)接兩種連接形式,半[Ban]環連接工藝性好[Hao],連接可靠,結構(Gou)緊湊,但削弱了缸[Gang]筒強(Qiang)度。半[Ban]環連接應用十分普(Pu)遍,常用于無縫鋼管[Guan]缸(Gang)筒[Tong]與端蓋的連接(Jie)中。


(3)螺紋式連接,有[You]外螺(Luo)紋連接和内[Nei]螺紋(Wen)連接兩[Liang]種,其特點是[Shi]體積小,重量輕,結構緊湊(Cou),但缸筒端部結構複雜,這種連接形式[Shi]一般用于要求外[Wai]形尺[Chi]寸[Cun]小、重量輕的(De)場合。


(4)拉杆式連接,結(Jie)構簡單,工藝性好[Hao],通用性強,但端蓋的體積和重量較大,拉杆受力(Li)後會拉伸變長,影響效果。隻适用于[Yu]長度(Du)不大的中、低[Di]壓液壓缸。


(5)焊接式(Shi)連接,強(Qiang)度高,制造簡[Jian]單,但焊接時易引起缸筒變形。

液壓缸的基本作用(Yong)形式:


标準雙(Shuang)作用:動力行程在兩個[Ge]方向并且用于大多數應用場合:


單[Dan]作用[Yong]缸:當僅在一個(Ge)方向需要推力[Li]時,可以采(Cai)用一個單作用缸;


雙杆[Gan]缸[Gang]:當在活塞兩側需(Xu)要相等的排量時(Shi),或者當把一[Yi]個負(Fu)載連接于每端在(Zai)機械有利時采用,附加端可以用來安裝操作行程開(Kai)關等的(De)凸輪.


彈簧回程單作用缸:通常限于用來保持和夾緊的很小的短行程缸。容納回(Hui)程彈(Dan)簧所需要的(De)長度使(Shi)得它們在需要[Yao]長行程時很讨厭;


柱塞式單作(Zuo)用缸:僅有一個流(Liu)體腔,這種類(Lei)型的(De)缸通常豎[Shu]直安裝,負[Fu]載重置使缸(Gang)内縮,他們又是被成為“排量缸”,并且對[Dui]長行程是實用的;


多級伸(Shen)縮缸(Gang):最多可帶4個套簡,收攏長度比标準缸短[Duan].有單[Dan]作用或雙作用(Yong),它們與标準缸相比是比較貴的,通常用于安裝空[Kong]間較小但[Dan]需要較大行程(Cheng)的場合,


串聯缸(Gang):一個串聯缸足由兩個同軸安[An]裝(Zhuang)的缸組成的,兩個(Ge)缸的活塞由一[Yi]個公共活塞杆鍊接,在兩缸之前設置杆密[Mi]封件以便(Bian)使[Shi]每個缸都能[Neng]雙作用,當安裝寬(Kuan)度或高度受限制時(Shi).串聯缸可以(Yi)增加(Jia)出[Chu]力;


雙[Shuang]聯缸:一個雙聯缸是由兩(Liang)個同(Tong)軸安裝的缸組成的.兩個活塞(Sai)不(Bu)相連接.在兩[Liang]缸之間設置杆[Gan]密封件以便使(Shi)每個缸都能雙[Shuang]作用,兩個缸可以活塞杆對活塞安[An]裝(如圖[Tu])或[Huo]者背靠背[Bei]安裝.通常用來提供[Gong]三位置[Zhi]工作。

液壓缸工作[Zuo]原理[Li]

液壓傳動原理-以油液作為工作介質(Zhi),通過密[Mi]封容積的變化來(Lai)傳遞運動,通過油液内部的壓力來傳[Chuan]遞動[Dong]力。


1、動力[Li]部分-将原動機的機械[Xie]能(Neng)轉換為油液的壓力能(液壓能)。例如:液壓泵。


2、執行部[Bu]分-将液壓泵輸入[Ru]的油液壓力能轉換為帶[Dai]動工作(Zuo)機(Ji)構的機械能。例如:液壓缸、液壓馬達(Da)。


3、控制部分-用[Yong]來控制和調節油液的[De]壓力、流量和流動方[Fang]向。例如(Ru):壓力控制閥、流量控制閥和方向控制(Zhi)閥。


4、輔助部分[Fen]-将前面三部分連接在一[Yi]起,組成一個系統[Tong],起貯油、過濾、測量和[He]密封等作用。例如(Ru):管[Guan]路和接頭、油箱、過濾器、蓄(Xu)能器(Qi)、密封件和[He]控制儀表等。


在[Zai]一定體積的液體上的任意一點施加的壓力,能夠大小相等地向各個方向[Xiang]傳遞.這意味着當使用多[Duo]個液壓缸時,每個(Ge)液(Ye)壓缸将按各自的速度拉(La)或推(Tui),而[Er]這些速度(Du)取[Qu]決于移動(Dong)負載所需(Xu)的[De]壓力.


在液壓缸承[Cheng]載能力範圍相同的(De)情況下,承載最(Zui)小載荷的液壓缸(Gang)會首先移動(Dong),承載最大載荷[He]的液壓缸最後(Hou)移動.


為使液壓[Ya]缸同步運(Yun)動,以達到載荷在任一點[Dian]以同一速度被頂升,一定要在系統[Tong]中使(Shi)用控制閥或同步頂升(Sheng)系統元件.

液壓缸的分類

為了滿足各(Ge)種主機的不同[Tong]用(Yong)途,液壓缸有多種[Zhong]類型。


按供油方向分(Fen),可分為單作用缸和(He)雙作用缸。單(Dan)作用缸隻是往缸的一側(Ce)輸入高壓油,靠其它外(Wai)力使活塞反向回程。雙作用缸則分别向[Xiang]缸的兩側輸入壓力油。活塞的正反向運[Yun]動均靠液[Ye]壓(Ya)力完成。


按[An]結構形式分,可分[Fen]為活塞(Sai)缸、柱塞缸、擺[Bai]動缸和伸縮套筒缸。按活(Huo)塞杆的形式分,可分為單活塞(Sai)杆缸(Gang)和雙活塞杆缸。


按缸的特殊[Shu]用途(Tu)分,可分(Fen)為串聯缸、增壓缸、增速缸、步進缸等。此類缸都不是一個單純(Chun)的缸筒,而是和其它缸筒和構[Gou]件組合而(Er)成,所(Suo)以從結構的觀點看,這類缸又叫組(Zu)合缸。


1、差動(Dong)液壓缸

液壓缸(Gang)的差動原理,就(Jiu)是兩端(Duan)同時接供油管路,一端(Duan)由(You)于活塞杆作用面積要小于另一端,利用差(Cha)動原[Yuan]理實現運動。


當(Dang)單杆活塞缸(Gang)兩(Liang)腔同時通(Tong)入壓力油時,由于無杆腔有效(Xiao)作用面積大[Da]于(Yu)有杆腔的有效(Xiao)作用面積,使得活塞向右的作用力大于(Yu)向左的作用力,因此[Ci],活塞向右運動,活[Huo]塞杆向外(Wai)伸(Shen)出;與此同時[Shi],又[You]将有杆腔[Qiang]的油液(Ye)擠出,使其流(Liu)進無[Wu]杆腔,從而加(Jia)快了活塞杆(Gan)的伸出速(Su)度,單活塞杆液壓缸的這種[Zhong]連接方式被稱為[Wei]差動連接。差動連接(Jie)時,液[Ye]壓缸的有效作(Zuo)用面積是活塞杆的(De)橫截面積,工作台運(Yun)動速度比無杆腔進油時的速度大,而輸出力則減小。


差動連接是在不增加(Jia)液壓泵容量和功率的條件(Jian)下,實現快速運動[Dong]的有效辦法。

2、單杆液壓缸

單活塞杆[Gan]液壓缸隻[Zhi]有一端(Duan)有活塞(Sai)杆。是一種單活塞液(Ye)壓缸。其兩端進出口油口A和[He]B都可通壓力[Li]油(You)或回油,以實[Shi]現雙(Shuang)向運[Yun]動,故又稱為雙(Shuang)作用缸。用[Yong]它來實現往複運動時,可免去減速裝置,并且沒有(You)傳動(Dong)間隙,運[Yun]動平穩[Wen],因此(Ci)在各種機械的液[Ye]壓系統[Tong]中得到廣[Guang]泛應用。


特點:

(1)無杆腔進油,有(You)杆腔回油。

(2)有[You]杆腔進油,無杆腔回油。

(3)差動連接—左右兩[Liang]腔接通,且都通壓力[Li]油。


單杆缸三種[Zhong]比較,如下圖(Tu)所示:

3、單杆式(Shi)活塞缸

單杆(Gan)活塞缸的活[Huo]塞隻有一端[Duan]帶活塞杆,由[You]于單杆活塞缸左、右兩腔的有效面積不等,因此其(Qi)特點是:當交替進入缸[Gang]兩(Liang)腔的流體[Ti]壓力[Li]戶和流量Q不變時,活塞缸在左、右兩[Liang]個方向上輸出的推力F不[Bu]相等,往複[Fu]運動速度口也(Ye)不[Bu]相同,并且活塞杆[Gan]直徑越大(Da),這種差[Cha]别也越大。但分别采用缸體固定和采[Cai]用活塞杆固定時,它們相應的[De]工作台的運動範圍是相同的。





4、雙杆式活塞缸(Gang)

雙杆活塞缸兩端的杆徑通常是相等[Deng]的,因此活塞兩端的有效作用面積也相等。當油缸兩腔分别交[Jiao]替輸[Shu]入相同(Tong)流量和(He)壓力的流體時,活塞上産生的最大推力和(He)運動速度也(Ye)分别(Bie)相等[Deng]。但[Dan]分别采用缸體固定和活塞杆固定時(Shi),它們相應的(De)工作台的運[Yun]動範(Fan)圍是不同[Tong]的


雙杆活塞氣缸的結構與雙活塞(Sai)杆液壓缸的[De]結(Jie)構相似,其(Qi)圖形符号也相同。


雙杆液壓缸(Gang)是活塞的(De)兩側都有活塞杆的(De)液壓缸,一般為雙[Shuang]向液壓驅動(Dong),可實現等速往複運動(Dong)。


特點:


(1)無杆腔進油,有杆腔回油。


(2)有杆(Gan)腔進油,無杆(Gan)腔回油。


(3)差動連(Lian)接(Jie)—左右兩腔接通,且都通(Tong)壓力油。

5、氣液增力(Li)缸

氣液[Ye]增力(Li)缸也稱氣(Qi)液(Ye)增壓缸一般(Ban)簡稱增壓缸。 氣液增壓缸[Gang]是結合是氣缸和油缸優點而改進設[She]計的,液壓油(You)與壓縮空氣[Qi]嚴格隔離,缸内的(De)活塞杆(Gan)接觸工作件後(Hou)自動啟(Qi)程,動作速度快,且較氣壓傳動(Dong)穩定,缸體[Ti]裝置[Zhi]簡單,出(Chu)力調整容易[Yi],相同[Tong]條件下可(Ke)達到油壓[Ya]機之高出力,能耗低,軟着陸不損模具,安裝容易并且特殊增[Zeng]壓缸可360度任意[Yi]角度安裝,所占[Zhan]用的(De)空間小,故障少無[Wu]溫升之(Zhi)困擾,壽命(Ming)長,噪聲小[Xiao],等核心[Xin]特性。 增壓缸使用(Yong)一般氣壓[Ya]即能[Neng]達[Da]成油壓缸之(Zhi)高出(Chu)力,不需要液壓單元[Yuan]。 增壓[Ya]缸一般可分為:預壓式增壓缸、直壓式增壓缸、行程可調增壓缸、加大回程拉[La]力增壓缸、緊湊并列型增[Zeng]壓缸、迷你型增[Zeng]壓缸、快速型增壓缸、油氣隔離型增壓缸。


增壓缸的工作頻率,按照不同的行程及(Ji)缸徑一般在10~70次/分鐘  作動方式:雙動  操作速(Su)度:50~1000mm/s  出力範圍:1~100噸  應[Ying]用範圍:壓印标記、彎(Wan)折型材、模[Mo]具(Ju)沖孔、沖切鋼(Gang)材、型材[Cai]碰焊[Han]、擠模成型、壓平校直、鉚(Mao)接鍛壓[Ya]、整型钣金、緊密裝(Zhuang)配、鉚合連接、金[Jin]屬沖壓。

6、伸縮[Suo]液(Ye)壓缸[Gang]

伸縮式液(Ye)壓缸是可[Ke]以得到較[Jiao]長工(Gong)作行程(Cheng)的具有多級[Ji]套筒形活塞(Sai)杆的液壓缸,伸縮[Suo]式液壓(Ya)缸又稱多級液壓缸。伸縮式液壓缸是由兩個或多個活塞式液壓缸(Gang)套裝而成的,前一級活塞缸的活塞杆是後一[Yi]級活(Huo)塞缸的(De)缸筒。


當壓力油從無杆腔進入時,活塞有效面積最(Zui)大的缸筒開(Kai)始伸出,當行至終點時,活塞有效面積次之的缸筒開始伸出(Chu)。伸縮式液壓伸出的(De)順序是[Shi]由(You)大到小依次伸[Shen]出,可獲得很長的工[Gong]作行程,外伸缸(Gang)筒有效面積越小,伸(Shen)出(Chu)速度越快。因[Yin]此,伸[Shen]出速度有慢變(Bian)快,相應的液壓(Ya)推力由大[Da]變小;這種推力、速度的變化規律,正适合各種自動裝卸機械(Xie)對推力和速度的[De]要[Yao]求。而縮回的順序一般是由小到[Dao]大依次縮回(Hui),縮回[Hui]時的軸向長度較短,占用空間較小,結(Jie)構緊湊。常用于工程機械[Xie]和其他[Ta]行走機械,如起[Qi]重(Zhong)機(Ji)、翻鬥汽車等的液壓系(Xi)統(Tong)中。

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