液压与气压传动 第3章液压马达和液压缸.ppt

3.5.2.1 活塞和活塞杆 活塞受压力在缸筒内作往复运动，活塞必须具有一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁或钢制造。活塞的结构通常分为整体式和组合式。 活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，必须有足够的强度和刚度。活塞杆无论是实心还是空心的，通常用钢制造。活塞在导 向套内往复运动，其外圆表面应当耐磨并具有防腐性能，因此活塞杆外圆表面有时需镀铬。 活塞和活塞杆的技术要求可参考有关手册。 3.5.2 活塞组件 活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。 3.5.2.2 活塞与活塞杆的连接形式 如图所示，活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹 连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结构、焊接式 结构、锥销式结构等。 ? 1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈； 4一弹簧圈；5一螺母 1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈 3.5.3 缓冲装置 为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲 措施，对液压缸运动速度进行控制。 当缸拖动负载质量较大的部件作快速往复运动 时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活塞运 动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生冲击和 噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有关部分的 损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。 缓冲的原理是使活塞或缸筒在运动到行程终端时，在出口腔内产生足够的缓冲压力，从而降低缸的运动速度，避免活塞与缸盖相撞，实现缓冲。 （1） 圆柱形环隙式 如图4-19a所示，当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和活塞见形成缓冲油腔，被封闭油液只能从环形间隙 d 排出，产生缓冲压力，从而实现缓冲减速。在缓冲过程中， 由于其节流面积不变，故缓冲 开始时产生的缓冲制动力很大，很快就会降低，缓冲效果差，应用于一般系列化的成品液压缸中。 图3-19 液压缸缓冲装置 常见缓冲装置 （2） 圆锥形环隙缓冲装置 如图19b所示，由于缓冲柱塞为圆形，所以缓冲环形间隙随位移量而改变，即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使机械能吸收均匀，缓冲效果好。 （3） 可变节流槽式缓冲装置 如图19c所示，在缓冲柱塞上开由浅到深的三角节流沟槽，节流面积随着缓冲行程的增大而减小，缓冲压力变化平缓。 （4） 可调节流孔式缓冲装置 如图4-19d，在缓冲过程中，缓冲腔油液经小孔节流排出，调节节流孔的大小，可控制缓冲腔内缓冲压力的大小，以适应不同的负载和不同工况对缓冲的要求。 3.5.4 排气装置 　　液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定， 产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常 工作。 因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。 对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常 在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气 阀等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉后，低压往复运动几 次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液 压缸便可正常工作。 3.6 液压缸的设计与计算 　　液压缸的计算及验算方法 首先根据使用要求确定液压缸的类型，再按负载和运 动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时需进行强度验 算，最后进行结构设计。 液压缸的主要尺寸包括液压缸的内径D、缸的长度 L、活塞杆直径d。主要根据液压缸的负载、活塞运动速度 和行程等因素来确定上述参数。 液压缸工作压力的确定 液压缸要承受的负载包括有效工作负载、摩 擦阻力和惯性力等。液压缸的工作压力按负载确 定。对于不同用途的液压设备，由于工作条件不 同，采用的压力范围也不同。设计时，液压缸的 工作压力可按负载大小及液压设备类型参考油管手册来确定。 3.6.1 缸主要尺寸的确定 液压缸内径D和活塞杆直径d可根据最大总负载和 选取的工作压力来定，对单杆缸而言，有： 有杆腔进油时： （3-13） （3-12） 无杆腔进油时 有杆腔进油时： （3-16） （3-15） 无杆腔进油时： 　　式（4-13）中的杆径d可根据工作压力选取，当液压缸的往复速度比有一定要求时，得杆径为 （3-14） 计算所得的液压缸内经D和活塞杆直经d应圆整为标准 系列，参见《新编液压工程手册》。 液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞 杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求的长度确定。 其中活塞长度为（0.6-1.0）D，导向套长度为（0.6-1.5） d。为减少加工难度，一般液压缸缸筒长度不应大于内径的 20-30倍。 3.6.2 缸强度计算与校核 3.6.2.1 缸筒壁厚的计算 中、高压液压缸一般用无缝钢管做缸筒，大