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各種液壓缸(gāng)工作原理及結構(gòu)分析
2020.03.21
什麼是液壓缸

液壓缸是将液壓(yā)能轉(zhuǎn)變為機械能的、做直線往複運動(或擺動(dòng)運(yùn)動)的液壓執行元件。它結構簡單、工作可靠。用它(tā)來實現往複運動時,可免(miǎn)去減(jiǎn)速裝置,并且沒有傳動間隙,運動平穩,因此在各(gè)種機械的液(yè)壓系統中得到廣泛(fàn)應(yīng)用。液壓(yā)缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比;

液壓缸的結構

液壓缸通常由後端蓋、缸筒、活塞杆、活塞組(zǔ)件、前端蓋等(děng)主要部分組成;為防止油液向液(yè)壓缸外洩漏或由高壓腔向低壓腔洩漏,在缸筒與端蓋、活塞與活塞杆、活塞與缸筒、活塞杆與前端蓋(gài)之間均設置有密(mì)封裝置,在前(qián)端蓋(gài)外側,還裝(zhuāng)有防塵裝置;為防止活塞(sāi)快速(sù)退回到行程(chéng)終端時撞擊缸蓋,液壓缸端部還設置緩沖裝置;有時還需設置排氣裝(zhuāng)置。


缸體組件

缸體組件與活塞組件(jiàn)形成的密封容腔承受油壓作用,因此,缸體組件要有(yǒu)足夠的強(qiáng)度,較高的表面精度(dù)可靠的密封性。


(1)法蘭式連接,結構簡單,加工方便(biàn),連接可靠(kào),但是要求缸(gāng)筒端部有(yǒu)足夠的壁厚,用以安裝螺栓或旋入螺釘,它是常(cháng)用(yòng)的一種連接形式。


(2)半環(huán)式連接,分為外半環連接和内半環連接兩種連接形式,半環連接工藝性好,連接可靠(kào),結構緊湊,但削弱了缸筒強(qiáng)度。半環連(lián)接應(yīng)用十分普遍,常用于無(wú)縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。


(3)螺紋式連接,有外螺紋(wén)連接和内螺紋連(lián)接兩種,其特點是體積小,重量(liàng)輕(qīng),結構緊湊,但缸筒端部結(jié)構複雜,這種連接形式一般用(yòng)于要求外形尺寸小、重量輕的(de)場合。


(4)拉杆式(shì)連接,結構(gòu)簡單,工藝性好,通用性強,但(dàn)端蓋的體積和重量較大,拉杆受力後會(huì)拉伸變長,影響(xiǎng)效果(guǒ)。隻适用于長度不大的中、低壓液壓(yā)缸。


(5)焊接式連接,強度高,制(zhì)造簡單,但(dàn)焊接時易引起缸(gāng)筒變(biàn)形。

液壓缸的(de)基本作用(yòng)形式(shì):


标準雙作(zuò)用:動力行程在兩個方向并且用(yòng)于大多數應(yīng)用場(chǎng)合:


單作用(yòng)缸:當僅在一個方向需要推力時,可以采(cǎi)用一個單作(zuò)用(yòng)缸;


雙杆缸:當在活塞兩側需要相等(děng)的排量時,或者當把一個負載連接于每端在機械有(yǒu)利時采用,附加端可以用來安裝操作行程開關等的(de)凸輪.


彈簧回程單作用缸:通常限于(yú)用來保持(chí)和夾緊的很小的短行(háng)程(chéng)缸。容(róng)納回程彈簧(huáng)所需要(yào)的長度使得它們在(zài)需要長行程時很讨(tǎo)厭;


柱塞式單作用缸:僅有一個流體腔,這(zhè)種類型的缸通常豎直安裝(zhuāng),負載重(zhòng)置使缸内縮,他(tā)們又是被成為“排量缸”,并且對長行程是實用的;


多級伸縮缸:最多可帶(dài)4個套簡,收攏長度比标準缸短.有單(dān)作用或雙作用(yòng),它們與标準缸(gāng)相比是比較貴(guì)的,通常用于安裝空間較小但需要較大行程(chéng)的場合,


串聯缸(gāng):一個串聯缸足由兩個同軸安裝的缸(gāng)組(zǔ)成的,兩個缸的活塞(sāi)由一個公共活塞杆鍊接,在兩缸之前設置杆密(mì)封件以便使每個缸都能雙作用,當安裝寬(kuān)度或(huò)高度受限制時.串聯缸(gāng)可以增加出力;


雙聯缸:一個雙聯缸是由兩個同軸安裝的缸組(zǔ)成的.兩個活(huó)塞不相連接.在兩缸之間設(shè)置杆密封件以便使(shǐ)每個缸都能雙作用,兩個缸可以活塞杆對活塞安(ān)裝(zhuāng)(如圖)或者背靠背安裝.通常用來提供三位置工作。

液壓缸工作原理

液(yè)壓傳動原理-以油(yóu)液作為工(gōng)作介質,通(tōng)過密封容積的(de)變化來傳(chuán)遞運動,通過油液内部的壓力來傳遞動力。


1、動力部分-将原動機的機械(xiè)能轉換為油液的壓力能(néng)(液壓能)。例如:液壓泵。


2、執行部分(fèn)-将液壓泵輸入的油液壓力能轉換為帶動工作機(jī)構的機械能。例如:液壓缸、液壓馬達。


3、控制部(bù)分-用(yòng)來控制和調(diào)節油液的壓力、流量和流動方向。例如:壓力控制閥、流量控制(zhì)閥和方向(xiàng)控制閥。


4、輔助部分(fèn)-将前面三部分連(lián)接在一起,組成一個系統,起貯油、過濾、測量和密封等作用。例如:管路和接頭、油(yóu)箱、過濾(lǜ)器、蓄能器、密封件和控制儀表(biǎo)等。


在一定體積的液(yè)體上(shàng)的(de)任意一點施加的壓力,能夠大小相等地向各個方向傳遞.這意味着(zhe)當使用多個液壓缸時,每個液壓缸(gāng)将(jiāng)按各自(zì)的速度拉或推(tuī),而這些速(sù)度取決于移動(dòng)負載所(suǒ)需的壓力.


在(zài)液壓缸承載能力範圍相同的情況下,承載(zǎi)最小載荷的液壓缸會首先(xiān)移動,承載最大載(zǎi)荷的液壓缸最後移動.


為使液壓缸同(tóng)步運動,以達到載荷在任一點以同一速度被頂升,一定(dìng)要在系統中使用控制(zhì)閥或同步頂升系(xì)統元件.

液壓缸(gāng)的分類

為了滿足各種主機的不同(tóng)用途,液壓缸有多種類型。


按供油方向分,可分(fèn)為單(dān)作用缸和(hé)雙作用缸(gāng)。單作用缸隻是往缸的一側輸入(rù)高壓油(yóu),靠其它外力使活塞(sāi)反向回程。雙作用缸(gāng)則分别向缸的兩側輸入壓力油。活(huó)塞的(de)正反向運動(dòng)均靠液壓力完成。


按結構形式分,可(kě)分(fèn)為活塞缸、柱塞(sāi)缸、擺動缸和(hé)伸(shēn)縮套筒缸。按活塞杆的形式分(fèn),可分為單活塞杆缸和(hé)雙(shuāng)活塞杆缸。


按缸的特殊用(yòng)途分,可分為串聯缸、增壓缸、增速缸、步進缸等(děng)。此類缸都(dōu)不是一個單純的缸(gāng)筒,而是和其它缸筒和構件組合而成,所以從結構的觀點看,這類缸又叫組合缸。


1、差動(dòng)液壓缸

液壓缸(gāng)的差動原(yuán)理,就是兩端同時接供油管路,一端由于活塞杆作用面積要小于另一端,利用差動原理(lǐ)實(shí)現運(yùn)動。


當單杆活塞缸兩腔同時通入(rù)壓力油時,由于無杆腔有效作用面積大于有杆腔的有效作用面積,使得活塞向右(yòu)的作用力大于(yú)向(xiàng)左的作用力,因此,活塞向右運動,活塞杆向外伸出;與(yǔ)此同時,又将有杆(gǎn)腔的油液擠出,使(shǐ)其流進無杆腔,從而(ér)加快了活塞杆的伸出速度,單活塞杆液壓缸的這種連(lián)接方(fāng)式被稱為差動連接。差動連接時,液壓缸的有效作用面積是(shì)活塞杆的(de)橫截面積,工作台運動速(sù)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液壓泵(bèng)容量和功率的條件下,實現快速運動(dòng)的有效(xiào)辦法。

2、單杆液壓缸

單活塞杆液壓缸隻有一端有活塞杆。是一種單活(huó)塞液壓缸。其兩端進(jìn)出口油口A和B都可通壓力油或回油,以實現雙(shuāng)向運(yùn)動,故又稱為雙(shuāng)作用(yòng)缸。用它來實現往複運動時,可免去減速裝置,并且沒有傳動間隙(xì),運動平穩,因此在各種機(jī)械的(de)液壓系統(tǒng)中得到廣泛應用。


特點:

(1)無杆腔進油,有杆(gǎn)腔回油。

(2)有杆腔進油(yóu),無杆腔回油。

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


單杆缸三種比較,如下圖所(suǒ)示:

3、單杆式活塞缸

單(dān)杆活塞缸的活(huó)塞隻有一端帶活塞杆,由(yóu)于單杆活塞缸左、右兩腔的(de)有效面積不(bú)等,因(yīn)此其特點是:當交替(tì)進入缸兩腔的(de)流體壓力戶和流量(liàng)Q不變時,活塞缸在左、右兩個方向上輸出的推力F不(bú)相等,往複運動速度(dù)口也不相同,并且活(huó)塞杆直(zhí)徑越大,這種差别也越大。但分别采用缸體固定和采用活塞杆固定時,它們相應的工作台的(de)運動範圍(wéi)是相同(tóng)的。





4、雙杆(gǎn)式活(huó)塞缸

雙杆活塞(sāi)缸兩(liǎng)端的杆徑通常是相等的,因此活塞兩端(duān)的有(yǒu)效作用面(miàn)積也相等。當油缸兩(liǎng)腔(qiāng)分别交替輸入相同流量和壓力的流體時,活塞上産生的最大推力和運動速度也(yě)分别相等。但分别(bié)采用缸體固定和(hé)活塞杆固定時,它們相應的工作台的運動範(fàn)圍是不同的


雙杆活塞氣(qì)缸的結構與雙(shuāng)活塞杆液壓缸的結(jié)構相似,其圖形符号也相同。


雙杆液壓缸是活塞的兩側都有活塞杆的液壓缸,一(yī)般為雙向液壓驅(qū)動,可實現等速往(wǎng)複運動。


特(tè)點:


(1)無(wú)杆腔進油,有杆腔(qiāng)回油(yóu)。


(2)有杆腔進油,無杆(gǎn)腔回油。


(3)差動連接—左右兩腔接通,且都通壓力油。

5、氣液增力缸

氣液增力缸也稱氣液增壓缸一般簡稱增(zēng)壓缸。 氣(qì)液增壓缸是結合是氣缸和油缸優點而(ér)改進設計的,液壓油(yóu)與壓縮空氣嚴格隔離,缸内的活塞杆接觸工作件後自動啟(qǐ)程,動作(zuò)速度快,且較氣壓傳動(dòng)穩定(dìng),缸體裝置簡單,出(chū)力(lì)調整容易,相同條(tiáo)件下可達到油壓機之高出(chū)力,能耗低,軟着陸不損模具,安裝容易(yì)并(bìng)且特殊增壓缸可360度(dù)任意角度安裝,所占用(yòng)的空間小,故障少(shǎo)無溫升之(zhī)困擾,壽命長,噪聲小,等核心特性。 增壓缸使用(yòng)一般(bān)氣壓即能達成油壓缸之高出力,不需要(yào)液壓(yā)單元。 增壓缸一般可分為:預(yù)壓式增(zēng)壓缸(gāng)、直壓(yā)式增壓缸、行程可調增壓缸、加(jiā)大回程拉(lā)力增壓缸、緊湊(còu)并列型增壓缸(gāng)、迷你型增壓缸、快速型增壓缸、油氣隔(gé)離型增壓缸。


增壓缸的工作頻率,按照不同的行程及缸徑一般在10~70次/分鐘  作動方式:雙(shuāng)動  操作速度:50~1000mm/s  出力(lì)範圍:1~100噸  應(yīng)用範圍:壓(yā)印标記、彎折型材、模具沖孔、沖切鋼材、型材碰焊、擠模成型(xíng)、壓平校直(zhí)、鉚接鍛壓、整型钣金、緊密裝配(pèi)、鉚合連接、金屬沖壓。

6、伸縮液壓缸

伸縮式液壓缸是可以得到較長工作行程的具有多級套筒形(xíng)活塞杆(gǎn)的液壓(yā)缸,伸縮式液壓缸又稱(chēng)多級液壓缸。伸縮式液壓缸是(shì)由(yóu)兩個或多個活塞式液壓缸套裝(zhuāng)而成的,前一級活塞缸的活塞杆是(shì)後一級活塞缸的缸筒。


當壓力油從無杆(gǎn)腔進入時,活塞有效面積最大(dà)的(de)缸筒開始伸出(chū),當行至終點時,活塞有(yǒu)效面積次(cì)之的缸筒(tǒng)開始伸出(chū)。伸縮式液壓伸出的順序是由(yóu)大到小依次伸出,可獲得很長的(de)工作行(háng)程,外伸缸筒有效面(miàn)積越(yuè)小,伸出速(sù)度越快。因此,伸出速度有(yǒu)慢變快,相應的液壓(yā)推力由(yóu)大變小;這種推(tuī)力、速度的變化規律(lǜ),正适合各種自動(dòng)裝卸機(jī)械對推力和速度的要求。而(ér)縮回(huí)的順序一般是由小(xiǎo)到大依次縮回,縮回時的軸向長度較(jiào)短,占用(yòng)空間較小,結構緊湊。常用于工程機械和其他行走機械,如起重機、翻鬥(dòu)汽車等的液壓系統中。

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