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各種液壓缸(gāng)工作(zuò)原理及結構分析
2020.03.21
什(shí)麼是液壓缸(gāng)

液壓缸(gāng)是将液(yè)壓能轉(zhuǎn)變為(wéi)機械能的(de)、做直線往複運(yùn)動(或(huò)擺動(dòng)運動(dòng))的液壓執行元件。它(tā)結構簡單(dān)、工(gōng)作可靠。用它來實(shí)現往複運(yùn)動時,可免去減(jiǎn)速裝置(zhì),并且沒有傳動(dòng)間(jiān)隙,運(yùn)動平穩(wěn),因此在(zài)各種機械(xiè)的液(yè)壓系統中得到(dào)廣泛應用(yòng)。液壓(yā)缸輸(shū)出力(lì)和活塞有效(xiào)面積及其兩邊的壓差成正(zhèng)比(bǐ);

液(yè)壓缸(gāng)的結(jié)構

液壓缸通常(cháng)由後端蓋(gài)、缸筒、活(huó)塞杆、活(huó)塞組件、前(qián)端蓋等主要部分組(zǔ)成;為(wéi)防止(zhǐ)油液向液壓缸(gāng)外洩(xiè)漏或由高壓腔向低壓腔洩漏(lòu),在缸筒與端蓋、活塞與(yǔ)活(huó)塞杆(gǎn)、活塞與缸(gāng)筒、活(huó)塞杆與前(qián)端蓋(gài)之間均(jun1)設(shè)置有密封裝(zhuāng)置,在前(qián)端蓋外側,還裝(zhuāng)有防塵裝置;為(wéi)防止(zhǐ)活(huó)塞快速(sù)退回(huí)到行程終端時撞擊(jī)缸蓋,液壓缸端部還(hái)設置緩沖(chòng)裝置;有時還需設置(zhì)排氣裝置。


缸(gāng)體(tǐ)組件

缸體(tǐ)組件(jiàn)與活(huó)塞組件形成的(de)密(mì)封容腔(qiāng)承受(shòu)油(yóu)壓(yā)作用(yòng),因此,缸體組件(jiàn)要有足夠(gòu)的強度,較(jiào)高(gāo)的表面(miàn)精度可靠(kào)的密封性。


(1)法蘭式連(lián)接,結(jié)構簡單,加(jiā)工方便,連接可靠,但是(shì)要求缸(gāng)筒端(duān)部有(yǒu)足夠(gòu)的(de)壁厚,用以安(ān)裝螺栓或(huò)旋入(rù)螺釘,它(tā)是(shì)常用的一(yī)種(zhǒng)連接形(xíng)式。


(2)半環式連接,分(fèn)為外(wài)半環連(lián)接和(hé)内半(bàn)環連(lián)接兩種連(lián)接形(xíng)式,半環連接工(gōng)藝性好(hǎo),連(lián)接可(kě)靠(kào),結構緊湊,但(dàn)削弱了缸筒強(qiáng)度。半環連(lián)接應用十(shí)分普遍,常(cháng)用于(yú)無縫鋼管缸筒(tǒng)與端(duān)蓋的(de)連接中。


(3)螺(luó)紋式連接,有外(wài)螺紋(wén)連接和内螺紋(wén)連接(jiē)兩種,其特點是體(tǐ)積(jī)小,重(zhòng)量輕(qīng),結構緊湊(còu),但缸筒端部結(jié)構複(fú)雜(zá),這種連(lián)接形式一(yī)般用(yòng)于要(yào)求外形尺(chǐ)寸小、重量(liàng)輕的(de)場合。


(4)拉杆式連接,結構簡單,工(gōng)藝性(xìng)好,通用性(xìng)強,但(dàn)端蓋的體(tǐ)積和重(zhòng)量較大(dà),拉杆(gǎn)受力後會拉伸變長,影響(xiǎng)效果(guǒ)。隻适(shì)用于長度(dù)不大的中(zhōng)、低壓液壓缸。


(5)焊(hàn)接式(shì)連接,強度(dù)高,制造簡單,但焊接時易(yì)引起(qǐ)缸筒變形。

液壓(yā)缸的基本作(zuò)用(yòng)形式:


标(biāo)準(zhǔn)雙作用:動(dòng)力行(háng)程在(zài)兩個方向并且(qiě)用于大多數應(yīng)用場合:


單作用缸:當僅在一個(gè)方向需要(yào)推力(lì)時,可(kě)以采用一個(gè)單(dān)作用(yòng)缸;


雙(shuāng)杆缸:當(dāng)在活(huó)塞(sāi)兩側需要(yào)相等的排(pái)量時(shí),或者(zhě)當把一個負載連(lián)接(jiē)于每端在(zài)機械有利(lì)時采(cǎi)用,附(fù)加端可以(yǐ)用來(lái)安裝(zhuāng)操作行程開關等的(de)凸輪.


彈簧回程(chéng)單作用(yòng)缸:通(tōng)常限于用來(lái)保持和夾(jiá)緊的很小(xiǎo)的短(duǎn)行程缸。容(róng)納(nà)回程彈簧所(suǒ)需要的長度使(shǐ)得它(tā)們在需要(yào)長行(háng)程(chéng)時(shí)很讨厭;


柱(zhù)塞(sāi)式單作(zuò)用缸(gāng):僅有一個(gè)流體(tǐ)腔(qiāng),這(zhè)種類(lèi)型的缸通常豎(shù)直安裝,負載重(zhòng)置使(shǐ)缸内縮,他(tā)們又是(shì)被成為(wéi)“排量缸”,并(bìng)且(qiě)對(duì)長行程是實用(yòng)的;


多(duō)級(jí)伸縮缸:最多(duō)可帶4個套簡,收(shōu)攏長度比(bǐ)标準缸(gāng)短.有單(dān)作用或(huò)雙(shuāng)作用(yòng),它們(men)與标準缸(gāng)相比是比較貴(guì)的,通常(cháng)用(yòng)于安(ān)裝空間較(jiào)小(xiǎo)但需要較大行程(chéng)的場(chǎng)合(hé),


串聯缸(gāng):一個(gè)串聯(lián)缸足(zú)由兩個同(tóng)軸安(ān)裝的缸組成的,兩個缸的(de)活塞(sāi)由一個公(gōng)共活(huó)塞杆鍊接(jiē),在兩(liǎng)缸之前設(shè)置杆(gǎn)密封件以便使(shǐ)每個(gè)缸都能雙(shuāng)作用,當安(ān)裝寬(kuān)度或(huò)高度受限(xiàn)制(zhì)時.串聯(lián)缸可以增(zēng)加出力;


雙(shuāng)聯缸:一個雙聯(lián)缸是由(yóu)兩個同軸安裝的缸組(zǔ)成的.兩個活塞(sāi)不相連(lián)接.在兩缸之(zhī)間(jiān)設置杆密封件(jiàn)以便使每個(gè)缸都能雙(shuāng)作用,兩個(gè)缸可(kě)以活塞杆(gǎn)對活(huó)塞安裝(如(rú)圖)或(huò)者背(bèi)靠(kào)背安裝(zhuāng).通常(cháng)用來提供三位(wèi)置工作。

液(yè)壓缸工作(zuò)原(yuán)理(lǐ)

液壓傳動原理(lǐ)-以油液(yè)作(zuò)為工作介質(zhì),通過密封(fēng)容積(jī)的變化(huà)來傳(chuán)遞(dì)運動,通(tōng)過油液(yè)内(nèi)部的壓力(lì)來傳遞動(dòng)力。


1、動(dòng)力部(bù)分-将(jiāng)原動(dòng)機(jī)的機械(xiè)能轉換為油液的壓(yā)力能(液壓能)。例如:液(yè)壓泵。


2、執行(háng)部分-将液(yè)壓泵輸入的油液壓力能(néng)轉換為帶動(dòng)工(gōng)作機(jī)構的機械能。例(lì)如:液壓缸(gāng)、液壓(yā)馬(mǎ)達。


3、控制部分(fèn)-用來控制和(hé)調節油(yóu)液的(de)壓力(lì)、流量和流動方向。例(lì)如:壓力控(kòng)制閥、流量(liàng)控制(zhì)閥和方向(xiàng)控制(zhì)閥。


4、輔助部分-将(jiāng)前面三(sān)部分連(lián)接在(zài)一(yī)起,組成(chéng)一個(gè)系(xì)統,起貯(zhù)油、過濾(lǜ)、測(cè)量和(hé)密封(fēng)等作用。例如:管(guǎn)路和接頭(tóu)、油箱(xiāng)、過濾(lǜ)器、蓄(xù)能器、密封(fēng)件和(hé)控制儀(yí)表等(děng)。


在(zài)一定體積的液體上(shàng)的(de)任意一點施加的(de)壓力(lì),能夠(gòu)大小相等(děng)地向(xiàng)各(gè)個(gè)方向(xiàng)傳遞.這意味着(zhe)當使用多個液壓缸(gāng)時,每個液(yè)壓缸将按各自(zì)的速(sù)度拉或(huò)推(tuī),而這些(xiē)速(sù)度取決于移動負載(zǎi)所需的壓力.


在(zài)液壓(yā)缸承載能(néng)力範圍相同的情況下,承載最(zuì)小載荷的液壓(yā)缸會首先移動(dòng),承載最大(dà)載荷(hé)的液壓缸最後移動(dòng).


為使(shǐ)液壓(yā)缸同步運動,以(yǐ)達到(dào)載(zǎi)荷在任(rèn)一點(diǎn)以同一速(sù)度被頂升,一定(dìng)要在系統(tǒng)中使(shǐ)用控制(zhì)閥(fá)或同步頂(dǐng)升系統元件.

液壓缸(gāng)的分(fèn)類

為(wéi)了滿足各(gè)種主機的不同用途,液壓缸有(yǒu)多種類型。


按供(gòng)油(yóu)方(fāng)向(xiàng)分,可分(fèn)為單作用缸和雙作用缸。單作(zuò)用缸隻(zhī)是(shì)往缸(gāng)的一側輸入高壓油,靠其(qí)它外力使活塞反向(xiàng)回程。雙(shuāng)作(zuò)用缸(gāng)則分别向缸的(de)兩側輸(shū)入壓力(lì)油。活(huó)塞的正反(fǎn)向運動(dòng)均靠液壓力完成(chéng)。


按結(jié)構形式(shì)分(fèn),可分(fèn)為活塞缸、柱塞缸、擺動缸和伸(shēn)縮套(tào)筒缸(gāng)。按(àn)活(huó)塞杆的形式分(fèn),可分(fèn)為單活塞(sāi)杆缸(gāng)和雙活塞(sāi)杆缸(gāng)。


按缸的特(tè)殊用途分,可分為串(chuàn)聯缸、增壓(yā)缸、增速缸、步進(jìn)缸等(děng)。此類缸都不是(shì)一個單純(chún)的缸(gāng)筒,而是(shì)和(hé)其它(tā)缸(gāng)筒(tǒng)和構(gòu)件組合而成,所(suǒ)以從(cóng)結構的觀(guān)點看,這類(lèi)缸又(yòu)叫組合缸。


1、差動(dòng)液壓缸

液壓缸(gāng)的差(chà)動原理,就(jiù)是兩端同(tóng)時接供油管路(lù),一端(duān)由于活塞杆作(zuò)用面(miàn)積要(yào)小于另一端(duān),利用差動原理實(shí)現運動。


當單杆活塞(sāi)缸兩腔同時通入壓力油時,由(yóu)于無(wú)杆(gǎn)腔有效(xiào)作用(yòng)面積大于(yú)有杆腔(qiāng)的有效(xiào)作用面積(jī),使得(dé)活塞向右(yòu)的作用力(lì)大于向左(zuǒ)的作用力,因此(cǐ),活塞(sāi)向右運動(dòng),活塞杆(gǎn)向(xiàng)外伸出;與此同(tóng)時,又(yòu)将有杆腔的油(yóu)液擠出(chū),使(shǐ)其流(liú)進無(wú)杆腔,從而(ér)加快了(le)活(huó)塞(sāi)杆(gǎn)的伸出速(sù)度,單(dān)活塞(sāi)杆液壓缸(gāng)的這(zhè)種連接方式被稱為差動(dòng)連接。差動(dòng)連接(jiē)時,液壓缸(gāng)的有(yǒu)效作用面(miàn)積是活塞杆(gǎn)的(de)橫截(jié)面(miàn)積,工作(zuò)台運(yùn)動速度比無(wú)杆(gǎn)腔進油時(shí)的速度大,而輸出力(lì)則減小。


差動連接(jiē)是在(zài)不增加(jiā)液壓泵容(róng)量和功率(lǜ)的條件下(xià),實現快速(sù)運動的有效(xiào)辦法。

2、單(dān)杆液壓缸(gāng)

單活(huó)塞杆(gǎn)液壓缸隻(zhī)有一端有活塞杆。是一種單活(huó)塞液(yè)壓(yā)缸。其兩(liǎng)端進(jìn)出口油口(kǒu)a和b都可通壓力(lì)油或(huò)回油(yóu),以實現雙向(xiàng)運動,故又稱(chēng)為雙作用(yòng)缸(gāng)。用它來實現(xiàn)往複運動時,可(kě)免去減速裝置(zhì),并且(qiě)沒有傳動(dòng)間隙(xì),運動平穩(wěn),因此(cǐ)在各(gè)種機(jī)械的液壓系統中得到廣(guǎng)泛應(yīng)用。


特點:

(1)無杆腔(qiāng)進油(yóu),有杆(gǎn)腔回(huí)油。

(2)有杆腔(qiāng)進油(yóu),無杆腔回油。

(3)差(chà)動連接—左(zuǒ)右兩腔接通,且都通(tōng)壓力(lì)油。


單(dān)杆缸(gāng)三種(zhǒng)比較,如下(xià)圖所示:

3、單杆式(shì)活塞(sāi)缸

單杆活(huó)塞缸(gāng)的(de)活塞隻有一端帶活塞(sāi)杆,由于單(dān)杆活(huó)塞缸左(zuǒ)、右兩腔(qiāng)的有效(xiào)面(miàn)積不等,因此其特點(diǎn)是:當交(jiāo)替(tì)進入缸兩腔的流體(tǐ)壓力戶和流量(liàng)q不變(biàn)時,活(huó)塞缸(gāng)在左(zuǒ)、右(yòu)兩(liǎng)個方(fāng)向上(shàng)輸出的推(tuī)力f不(bú)相等,往複運動速度口也(yě)不相同,并(bìng)且活塞杆(gǎn)直徑越大(dà),這種(zhǒng)差别也越(yuè)大。但(dàn)分别采用(yòng)缸體(tǐ)固定(dìng)和采(cǎi)用活塞杆固定時,它(tā)們(men)相應的(de)工作台的運動(dòng)範圍是相同的(de)。





4、雙杆式活(huó)塞缸(gāng)

雙杆活塞(sāi)缸兩(liǎng)端的杆徑通常是相等的(de),因此活塞兩端的有(yǒu)效作用面積(jī)也相等。當油缸兩(liǎng)腔分别(bié)交(jiāo)替輸(shū)入相(xiàng)同流量和(hé)壓力的(de)流(liú)體時,活塞(sāi)上産生的(de)最大推力(lì)和運動速(sù)度也分别(bié)相等。但分别采用缸體固(gù)定和(hé)活塞杆固定時,它們相應的工作台(tái)的運(yùn)動範圍是不同的


雙(shuāng)杆活(huó)塞氣(qì)缸的(de)結構與雙活(huó)塞(sāi)杆液壓(yā)缸(gāng)的結(jié)構相似(sì),其圖形(xíng)符号也(yě)相同。


雙杆液(yè)壓缸是活(huó)塞的(de)兩側都有(yǒu)活塞(sāi)杆的液(yè)壓缸,一(yī)般為雙(shuāng)向液壓驅動(dòng),可實(shí)現等(děng)速往複(fú)運動(dòng)。


特點:


(1)無(wú)杆(gǎn)腔(qiāng)進油,有杆腔(qiāng)回油。


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


(3)差動連(lián)接—左右兩腔接(jiē)通,且都通(tōng)壓力油。

5、氣(qì)液增力缸

氣液(yè)增(zēng)力(lì)缸也稱氣(qì)液增壓(yā)缸一般(bān)簡稱增壓(yā)缸。 氣(qì)液增壓(yā)缸(gāng)是結(jié)合是氣(qì)缸和油缸優點而改進(jìn)設計的,液壓油(yóu)與壓縮空氣嚴(yán)格隔(gé)離,缸内的(de)活塞(sāi)杆接(jiē)觸工(gōng)作(zuò)件後(hòu)自(zì)動啟(qǐ)程,動(dòng)作速(sù)度快(kuài),且較氣壓(yā)傳動(dòng)穩定,缸(gāng)體(tǐ)裝置簡單(dān),出(chū)力(lì)調整(zhěng)容(róng)易(yì),相同條件(jiàn)下可(kě)達到油壓(yā)機之高(gāo)出(chū)力,能(néng)耗低,軟(ruǎn)着陸不損模(mó)具,安裝容(róng)易并且特(tè)殊增(zēng)壓缸(gāng)可360度任意(yì)角度(dù)安裝(zhuāng),所占用的空間小,故(gù)障少(shǎo)無溫升之(zhī)困擾(rǎo),壽命(mìng)長,噪(zào)聲小,等(děng)核心特性。 增(zēng)壓缸使用一般氣壓(yā)即能(néng)達成油壓(yā)缸之(zhī)高出(chū)力,不(bú)需要液壓(yā)單元。 增壓(yā)缸一(yī)般可分為(wéi):預壓(yā)式(shì)增壓缸(gāng)、直壓式增(zēng)壓缸(gāng)、行程可調增壓(yā)缸、加大(dà)回程拉力增壓缸(gāng)、緊湊(còu)并列(liè)型(xíng)增(zēng)壓缸、迷你(nǐ)型增壓缸(gāng)、快速型增壓缸(gāng)、油氣隔離型增(zēng)壓缸(gāng)。


增壓(yā)缸的工作頻率(lǜ),按照不同的行(háng)程及(jí)缸(gāng)徑一(yī)般在10~70次(cì)/分鐘(zhōng)  作動方式(shì):雙動  操作速度(dù):50~1000mm/s  出力範圍(wéi):1~100噸  應用範圍(wéi):壓印标(biāo)記(jì)、彎(wān)折型材、模(mó)具沖(chòng)孔(kǒng)、沖切鋼(gāng)材、型材碰焊、擠(jǐ)模成(chéng)型(xíng)、壓平校直、鉚接鍛壓、整型钣(bǎn)金、緊密裝(zhuāng)配、鉚合連(lián)接(jiē)、金(jīn)屬沖壓。

6、伸縮液(yè)壓缸

伸縮式液(yè)壓缸是可以得(dé)到較長工作行(háng)程的具有(yǒu)多(duō)級(jí)套筒形活塞杆(gǎn)的液壓缸,伸縮(suō)式液壓缸(gāng)又稱(chēng)多級液壓缸。伸(shēn)縮式液壓缸(gāng)是(shì)由兩個或(huò)多個(gè)活塞式液(yè)壓缸套裝(zhuāng)而成的,前(qián)一(yī)級活塞(sāi)缸的(de)活塞(sāi)杆是後一級活(huó)塞缸(gāng)的缸(gāng)筒。


當壓(yā)力油從(cóng)無杆腔進入時,活塞有效面積(jī)最大的缸筒開始伸(shēn)出,當行至(zhì)終點時(shí),活塞有(yǒu)效面(miàn)積(jī)次之的(de)缸(gāng)筒開始伸出(chū)。伸縮(suō)式(shì)液壓伸出的順序(xù)是由(yóu)大到小依次伸(shēn)出,可(kě)獲得(dé)很長的工作行程,外(wài)伸缸筒有(yǒu)效面(miàn)積越小,伸出速度越快。因(yīn)此,伸(shēn)出速(sù)度有慢變快,相應(yīng)的液壓(yā)推力由(yóu)大變小;這種推力(lì)、速度(dù)的變化(huà)規律,正(zhèng)适合各種(zhǒng)自動裝卸機械對推(tuī)力和速度(dù)的要(yào)求。而(ér)縮回的順(shùn)序一般(bān)是由小到大(dà)依次(cì)縮回(huí),縮(suō)回時的(de)軸向(xiàng)長度較短,占用(yòng)空間較小,結構緊湊。常用于工(gōng)程機(jī)械和其他(tā)行走機械,如起(qǐ)重機、翻(fān)鬥(dòu)汽車(chē)等的(de)液壓系統(tǒng)中。

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