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各種液(yè)壓缸(gāng)工(gōng)作原理(lǐ)及結構分(fèn)析
2020.03.21
什(shí)麼是液壓缸

液(yè)壓缸是将液壓(yā)能轉變為機械(xiè)能的、做直線往(wǎng)複運動(或擺動(dòng)運動)的液壓執行元件(jiàn)。它結構簡單、工作(zuò)可靠。用它(tā)來實現往(wǎng)複運(yùn)動時,可免去減(jiǎn)速(sù)裝(zhuāng)置,并(bìng)且沒有傳(chuán)動間(jiān)隙,運(yùn)動平穩,因(yīn)此在各種(zhǒng)機械(xiè)的液壓系(xì)統中(zhōng)得到廣泛應(yīng)用。液壓缸(gāng)輸出力(lì)和活塞(sāi)有(yǒu)效面積及(jí)其兩(liǎng)邊的(de)壓差成正(zhèng)比;

液(yè)壓缸(gāng)的結構

液(yè)壓缸(gāng)通常(cháng)由後(hòu)端蓋、缸(gāng)筒(tǒng)、活塞(sāi)杆、活塞組(zǔ)件、前(qián)端蓋等(děng)主要部(bù)分組(zǔ)成;為防(fáng)止油液向液壓缸(gāng)外洩(xiè)漏或由高(gāo)壓腔向低壓腔(qiāng)洩漏,在缸(gāng)筒與(yǔ)端蓋、活塞與活塞杆、活塞(sāi)與缸(gāng)筒、活塞杆(gǎn)與前(qián)端蓋之(zhī)間(jiān)均設置(zhì)有密封(fēng)裝置(zhì),在前端蓋外側,還裝有防塵裝(zhuāng)置;為防止活塞快速(sù)退回(huí)到行(háng)程(chéng)終端時撞擊(jī)缸蓋(gài),液壓(yā)缸端(duān)部還設(shè)置緩沖裝置(zhì);有時還需(xū)設置排氣裝置(zhì)。


缸體(tǐ)組件

缸體(tǐ)組件與(yǔ)活塞(sāi)組(zǔ)件形(xíng)成的(de)密封(fēng)容腔(qiāng)承受油壓作用,因此,缸體(tǐ)組(zǔ)件要(yào)有足夠(gòu)的強(qiáng)度(dù),較高的(de)表面精度(dù)可靠(kào)的密封性。


(1)法蘭(lán)式連(lián)接,結構簡(jiǎn)單(dān),加(jiā)工方(fāng)便,連(lián)接可靠,但(dàn)是(shì)要求缸筒端(duān)部有(yǒu)足夠的(de)壁(bì)厚,用以安裝螺栓或旋入螺(luó)釘,它是常用(yòng)的一種連(lián)接形式。


(2)半(bàn)環式(shì)連接,分(fèn)為外半(bàn)環連接(jiē)和(hé)内半環連(lián)接兩種連(lián)接形式,半環連(lián)接工(gōng)藝(yì)性好,連(lián)接可靠,結構緊(jǐn)湊,但(dàn)削弱(ruò)了缸筒強度。半環連(lián)接應(yīng)用十分普(pǔ)遍,常用于(yú)無縫(féng)鋼管(guǎn)缸(gāng)筒與端(duān)蓋的(de)連接中。


(3)螺(luó)紋式(shì)連接(jiē),有外(wài)螺紋連接和内(nèi)螺紋(wén)連接(jiē)兩種(zhǒng),其特點是體積小,重(zhòng)量輕,結構(gòu)緊湊,但缸筒端(duān)部結(jié)構複雜,這(zhè)種連(lián)接形(xíng)式一(yī)般用于要求外(wài)形尺寸小(xiǎo)、重量(liàng)輕的場合。


(4)拉杆(gǎn)式連(lián)接,結構(gòu)簡單,工(gōng)藝性(xìng)好,通(tōng)用性(xìng)強,但端蓋(gài)的體(tǐ)積和(hé)重量(liàng)較大,拉杆(gǎn)受力(lì)後會拉(lā)伸變長(zhǎng),影響效果。隻适(shì)用于長度不大(dà)的中(zhōng)、低壓液壓(yā)缸(gāng)。


(5)焊接式連接(jiē),強度高,制(zhì)造簡單,但(dàn)焊接時易(yì)引起(qǐ)缸(gāng)筒變形。

液壓(yā)缸(gāng)的基本(běn)作用形式(shì):


标準(zhǔn)雙作(zuò)用(yòng):動力(lì)行程在兩(liǎng)個方向并且(qiě)用(yòng)于大多(duō)數應用場合:


單(dān)作(zuò)用(yòng)缸(gāng):當僅在(zài)一個方(fāng)向需要(yào)推力時,可(kě)以采(cǎi)用一(yī)個單(dān)作用(yòng)缸;


雙(shuāng)杆缸:當在(zài)活塞兩(liǎng)側需要(yào)相等的(de)排量時(shí),或者當把(bǎ)一個(gè)負載連接于每(měi)端在(zài)機械(xiè)有利(lì)時(shí)采(cǎi)用(yòng),附(fù)加端(duān)可以用來安(ān)裝操作(zuò)行程(chéng)開關(guān)等的凸輪.


彈簧回程單(dān)作用缸(gāng):通常(cháng)限于用來(lái)保持(chí)和夾緊的(de)很小(xiǎo)的短(duǎn)行程缸。容(róng)納回程彈(dàn)簧所需要(yào)的長度(dù)使得它們在(zài)需要長行程時(shí)很讨(tǎo)厭(yàn);


柱(zhù)塞式(shì)單作用缸:僅有一個流體腔,這(zhè)種類(lèi)型的(de)缸通(tōng)常豎直(zhí)安裝,負(fù)載重置使缸内縮,他們又(yòu)是被成為“排量缸”,并(bìng)且對長行程是(shì)實用的(de);


多級伸(shēn)縮缸:最多(duō)可帶(dài)4個套簡,收攏長(zhǎng)度比标準(zhǔn)缸短(duǎn).有單(dān)作用(yòng)或雙作用,它們(men)與标(biāo)準缸相比(bǐ)是比(bǐ)較貴的,通常用(yòng)于安(ān)裝(zhuāng)空間較(jiào)小但(dàn)需要(yào)較大(dà)行程的場(chǎng)合(hé),


串(chuàn)聯缸:一個串聯缸足由(yóu)兩(liǎng)個同(tóng)軸安(ān)裝的缸組(zǔ)成的,兩(liǎng)個(gè)缸的活塞由一個公(gōng)共活塞杆鍊接(jiē),在兩缸之前設(shè)置杆密封(fēng)件以便(biàn)使每個(gè)缸都(dōu)能雙作(zuò)用,當安裝寬(kuān)度(dù)或高度受限制時(shí).串聯缸可以增加出(chū)力;


雙聯(lián)缸:一個(gè)雙聯缸是(shì)由兩個同軸安裝的(de)缸組成的.兩個(gè)活塞不(bú)相(xiàng)連接(jiē).在兩(liǎng)缸之間設(shè)置杆(gǎn)密封件以便使每個缸都(dōu)能雙作(zuò)用,兩個缸可(kě)以活塞杆對(duì)活塞安裝(如(rú)圖)或(huò)者背靠背安裝.通常(cháng)用來提供(gòng)三位置工(gōng)作。

液(yè)壓缸(gāng)工作原(yuán)理(lǐ)

液(yè)壓傳動(dòng)原理(lǐ)-以油液作為工(gōng)作介質,通(tōng)過密(mì)封(fēng)容(róng)積的(de)變化(huà)來傳遞運(yùn)動,通過(guò)油液内(nèi)部的(de)壓力來傳(chuán)遞動力。


1、動(dòng)力部(bù)分-将原動機的機械(xiè)能轉(zhuǎn)換為(wéi)油液(yè)的壓力能(néng)(液壓(yā)能)。例(lì)如:液壓泵(bèng)。


2、執行(háng)部分(fèn)-将液壓泵輸入(rù)的油液壓(yā)力能(néng)轉換為帶(dài)動工(gōng)作機構(gòu)的機械(xiè)能。例(lì)如:液(yè)壓缸(gāng)、液壓馬(mǎ)達。


3、控制(zhì)部分(fèn)-用來(lái)控制(zhì)和(hé)調(diào)節油(yóu)液的(de)壓力(lì)、流量和流動方向。例(lì)如:壓力控制(zhì)閥(fá)、流量控制(zhì)閥和方向(xiàng)控制(zhì)閥。


4、輔助部(bù)分-将(jiāng)前面三部(bù)分連接在一起,組成一個系統,起貯油、過(guò)濾、測(cè)量和密(mì)封(fēng)等作(zuò)用。例如:管(guǎn)路和接頭、油箱(xiāng)、過濾器、蓄(xù)能(néng)器、密封(fēng)件和(hé)控制儀表(biǎo)等(děng)。


在一定(dìng)體積(jī)的液(yè)體(tǐ)上的任意一點施加的(de)壓力(lì),能(néng)夠大小(xiǎo)相等(děng)地向各個(gè)方向傳(chuán)遞(dì).這意(yì)味着當使(shǐ)用多(duō)個液(yè)壓缸(gāng)時,每(měi)個液(yè)壓缸(gāng)将按(àn)各自的速度拉(lā)或推,而這些速度取決于移動(dòng)負載所需(xū)的壓力.


在液壓缸承載能(néng)力範圍相(xiàng)同的情(qíng)況下,承(chéng)載最小(xiǎo)載(zǎi)荷(hé)的液壓(yā)缸(gāng)會首先移動,承載(zǎi)最大(dà)載荷的液(yè)壓缸(gāng)最後(hòu)移動.


為使(shǐ)液壓缸同步運(yùn)動,以達到(dào)載荷(hé)在任(rèn)一(yī)點以同(tóng)一速(sù)度被頂升(shēng),一定要(yào)在系統(tǒng)中使用控制閥或同步頂(dǐng)升系統元件(jiàn).

液(yè)壓缸(gāng)的分類(lèi)

為了滿(mǎn)足各種主機的(de)不同(tóng)用途(tú),液壓缸有多種類型(xíng)。


按供油方向分(fèn),可分(fèn)為單作用缸和雙作用缸(gāng)。單作用缸隻(zhī)是往缸(gāng)的一側輸(shū)入高壓(yā)油,靠其(qí)它外(wài)力使活塞(sāi)反向回程。雙作(zuò)用缸(gāng)則(zé)分别向(xiàng)缸的兩側(cè)輸入壓力油。活塞的(de)正反(fǎn)向運動均(jun1)靠(kào)液壓力完成(chéng)。


按結構形式分(fèn),可分為活(huó)塞缸(gāng)、柱塞缸(gāng)、擺(bǎi)動缸和伸(shēn)縮(suō)套筒缸。按活(huó)塞(sāi)杆(gǎn)的形(xíng)式分,可分為單活塞(sāi)杆缸(gāng)和雙(shuāng)活塞(sāi)杆(gǎn)缸。


按缸(gāng)的特(tè)殊用途分(fèn),可分為(wéi)串聯缸(gāng)、增壓缸、增速缸(gāng)、步進缸等(děng)。此類缸都不是一個單純(chún)的缸筒,而(ér)是(shì)和其它(tā)缸筒(tǒng)和構(gòu)件組合而(ér)成,所以(yǐ)從(cóng)結構的觀(guān)點(diǎn)看,這類(lèi)缸又叫組合缸。


1、差(chà)動液壓缸

液(yè)壓缸的差動原(yuán)理,就(jiù)是兩端同時接供(gòng)油管路,一端由于活塞(sāi)杆作用(yòng)面積要(yào)小于(yú)另一端(duān),利(lì)用差動原(yuán)理實(shí)現運動。


當單杆(gǎn)活塞缸兩(liǎng)腔同(tóng)時通入壓力油(yóu)時,由(yóu)于無(wú)杆腔有效作用面積(jī)大于有杆(gǎn)腔的有效(xiào)作用面積(jī),使(shǐ)得活塞向右(yòu)的作(zuò)用(yòng)力大于(yú)向左(zuǒ)的作(zuò)用力(lì),因此(cǐ),活塞向右運動,活塞杆向(xiàng)外伸(shēn)出;與此同(tóng)時,又将有杆腔(qiāng)的油液擠出,使(shǐ)其流進無杆腔,從而(ér)加快了活塞杆的(de)伸出速(sù)度,單(dān)活塞杆(gǎn)液(yè)壓缸(gāng)的(de)這(zhè)種連接方式被稱為差動(dòng)連接。差動(dòng)連接時,液壓缸(gāng)的有效作用面(miàn)積是(shì)活塞杆的(de)橫截(jié)面積(jī),工作(zuò)台運動速度比(bǐ)無杆腔進(jìn)油時(shí)的速度大(dà),而(ér)輸出力則減(jiǎn)小。


差(chà)動連接是(shì)在不(bú)增加液壓(yā)泵容(róng)量和功(gōng)率的條(tiáo)件下(xià),實現快速(sù)運動的有效辦法。

2、單杆液(yè)壓缸(gāng)

單活(huó)塞杆(gǎn)液壓缸隻有(yǒu)一(yī)端有(yǒu)活塞杆。是一種(zhǒng)單活(huó)塞液(yè)壓缸。其兩端進出口(kǒu)油口a和b都(dōu)可通(tōng)壓(yā)力油(yóu)或(huò)回油(yóu),以實現(xiàn)雙(shuāng)向運動,故(gù)又稱(chēng)為雙(shuāng)作用(yòng)缸。用(yòng)它來(lái)實現(xiàn)往複運動(dòng)時,可(kě)免去(qù)減速(sù)裝置,并且沒有(yǒu)傳動間隙(xì),運動平穩(wěn),因(yīn)此在各種機械的(de)液壓系統(tǒng)中得(dé)到廣(guǎng)泛應(yīng)用。


特點:

(1)無杆腔進(jìn)油(yóu),有杆(gǎn)腔回油(yóu)。

(2)有(yǒu)杆腔(qiāng)進油(yóu),無杆(gǎn)腔回(huí)油。

(3)差動連接—左(zuǒ)右兩腔接通(tōng),且(qiě)都通(tōng)壓力(lì)油。


單杆缸三種比較(jiào),如下圖所示:

3、單(dān)杆式(shì)活塞缸

單(dān)杆活塞缸的(de)活(huó)塞隻有一端帶(dài)活塞杆,由于單(dān)杆活塞缸左、右(yòu)兩(liǎng)腔的有效面(miàn)積不(bú)等,因此其(qí)特點是:當(dāng)交替(tì)進入(rù)缸(gāng)兩腔的(de)流體(tǐ)壓力(lì)戶和(hé)流量(liàng)q不(bú)變時,活(huó)塞缸在(zài)左(zuǒ)、右兩(liǎng)個方(fāng)向上輸出的推力f不(bú)相等,往複(fú)運動速度(dù)口也不相同,并(bìng)且活塞(sāi)杆直徑越大(dà),這種(zhǒng)差别也越大。但(dàn)分别(bié)采用缸體(tǐ)固定(dìng)和采用活塞杆(gǎn)固定時,它們相(xiàng)應的(de)工作(zuò)台的(de)運動範(fàn)圍(wéi)是相(xiàng)同的(de)。





4、雙杆(gǎn)式活(huó)塞缸

雙杆活塞(sāi)缸兩(liǎng)端的杆徑(jìng)通常是相等的,因此活塞兩端(duān)的有(yǒu)效作(zuò)用面(miàn)積也相等。當油(yóu)缸兩腔分(fèn)别交(jiāo)替輸入(rù)相同流(liú)量和壓(yā)力(lì)的流體時,活(huó)塞(sāi)上産(chǎn)生的最大(dà)推力和運動(dòng)速(sù)度也(yě)分别相等。但分别采(cǎi)用缸體固(gù)定和活(huó)塞杆固(gù)定時,它們相應(yīng)的工作台(tái)的運(yùn)動範(fàn)圍是(shì)不同(tóng)的


雙(shuāng)杆(gǎn)活塞氣(qì)缸的結構(gòu)與雙(shuāng)活塞杆液壓缸的結構相似,其(qí)圖形(xíng)符号也相(xiàng)同。


雙(shuāng)杆液壓(yā)缸是活(huó)塞(sāi)的(de)兩側都有(yǒu)活塞杆(gǎn)的液壓缸,一般為雙向液壓(yā)驅動,可實現等(děng)速(sù)往複運(yùn)動(dòng)。


特點(diǎn):


(1)無(wú)杆腔(qiāng)進油,有(yǒu)杆腔(qiāng)回(huí)油。


(2)有杆腔進油,無杆腔回油。


(3)差(chà)動連(lián)接—左右兩(liǎng)腔接通(tōng),且都通(tōng)壓力油。

5、氣(qì)液增(zēng)力缸(gāng)

氣液(yè)增力(lì)缸也稱氣(qì)液(yè)增壓缸(gāng)一般(bān)簡稱(chēng)增壓(yā)缸。 氣液(yè)增壓缸(gāng)是結(jié)合是(shì)氣缸(gāng)和油缸優點而(ér)改進設計(jì)的,液(yè)壓(yā)油(yóu)與壓縮空(kōng)氣嚴格(gé)隔(gé)離,缸内的(de)活塞(sāi)杆接(jiē)觸工作(zuò)件後自(zì)動啟(qǐ)程(chéng),動作速度快,且較氣壓(yā)傳動穩(wěn)定(dìng),缸體(tǐ)裝置簡單(dān),出力(lì)調整(zhěng)容(róng)易(yì),相同(tóng)條件下(xià)可達到(dào)油壓(yā)機(jī)之高出(chū)力,能耗低(dī),軟着(zhe)陸不(bú)損模(mó)具,安(ān)裝容易(yì)并(bìng)且特殊增(zēng)壓(yā)缸(gāng)可360度(dù)任意角度(dù)安裝(zhuāng),所占用的空間小,故障少(shǎo)無溫升之困(kùn)擾,壽命(mìng)長,噪聲小,等核(hé)心特性。 增壓缸(gāng)使用一般(bān)氣壓(yā)即能達成油壓(yā)缸之高(gāo)出(chū)力,不(bú)需要(yào)液壓單元(yuán)。 增壓缸(gāng)一般可(kě)分為:預壓(yā)式增(zēng)壓缸、直壓(yā)式增壓缸、行程可調(diào)增壓缸(gāng)、加大回程拉(lā)力增壓缸(gāng)、緊湊并列(liè)型增(zēng)壓缸(gāng)、迷你型增(zēng)壓缸、快(kuài)速(sù)型增(zēng)壓缸(gāng)、油氣(qì)隔離型(xíng)增壓缸。


增壓(yā)缸的工(gōng)作頻率,按照不同(tóng)的行程及(jí)缸(gāng)徑(jìng)一般(bān)在10~70次/分鐘  作動(dòng)方(fāng)式:雙動  操作(zuò)速度:50~1000mm/s  出(chū)力範圍:1~100噸  應用範圍:壓(yā)印标記(jì)、彎(wān)折型材、模具沖孔、沖(chòng)切(qiē)鋼材、型(xíng)材碰(pèng)焊、擠模成型、壓(yā)平校直(zhí)、鉚接鍛(duàn)壓、整(zhěng)型(xíng)钣(bǎn)金、緊(jǐn)密裝(zhuāng)配、鉚(mǎo)合連(lián)接(jiē)、金屬沖(chòng)壓。

6、伸(shēn)縮液壓(yā)缸(gāng)

伸縮式液壓(yā)缸是可以得到較(jiào)長工(gōng)作行(háng)程的具有(yǒu)多(duō)級套筒形活(huó)塞杆的(de)液(yè)壓缸(gāng),伸縮式液(yè)壓缸(gāng)又稱(chēng)多級液壓(yā)缸。伸縮式液壓(yā)缸(gāng)是(shì)由兩個或(huò)多個活塞式(shì)液(yè)壓缸套裝而成(chéng)的,前一級活塞(sāi)缸的活塞(sāi)杆是後一(yī)級活塞缸(gāng)的缸筒(tǒng)。


當壓力(lì)油從無(wú)杆腔進(jìn)入時,活塞(sāi)有效(xiào)面積最大(dà)的缸筒(tǒng)開始伸出,當(dāng)行至終點時,活(huó)塞有效面(miàn)積次(cì)之的缸筒開始(shǐ)伸出(chū)。伸縮式液(yè)壓伸出的順序是由大到小(xiǎo)依(yī)次伸出,可(kě)獲得(dé)很長的(de)工作行程,外伸缸(gāng)筒有(yǒu)效面積越小,伸(shēn)出速度(dù)越快(kuài)。因(yīn)此,伸出速度有(yǒu)慢變快,相(xiàng)應的液壓(yā)推力(lì)由大(dà)變小;這種(zhǒng)推力(lì)、速度的變化規(guī)律,正适合(hé)各種(zhǒng)自動(dòng)裝卸機械(xiè)對推力和(hé)速度(dù)的(de)要(yào)求。而縮回(huí)的順序一(yī)般(bān)是(shì)由小(xiǎo)到大(dà)依次(cì)縮回,縮回(huí)時的軸向長度較短(duǎn),占用空間(jiān)較小,結構緊湊。常用(yòng)于工(gōng)程機械和其他行走機械(xiè),如起重機、翻鬥汽(qì)車(chē)等的液壓(yā)系統(tǒng)中。

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