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各種液壓缸工作原理及結構分析
2020.03.21
什麼是液壓缸

液壓缸是将液壓能轉(zhuǎn)變為機械能的、做直(zhí)線往複運動(或擺(bǎi)動運動)的液壓執行元件。它結構簡單、工作(zuò)可靠。用它(tā)來實現往複運動時(shí),可免去減速裝(zhuāng)置,并(bìng)且沒有傳動間隙,運(yùn)動平(píng)穩,因(yīn)此在各種機械的(de)液(yè)壓系統中(zhōng)得到廣泛應用。液壓缸輸出力和活塞有(yǒu)效面積及(jí)其兩邊的壓差成正比;

液(yè)壓缸(gāng)的結構

液壓缸通常(cháng)由後端蓋、缸筒、活塞(sāi)杆、活塞組件、前端蓋等主要部分(fèn)組成;為防(fáng)止油液向液壓缸(gāng)外洩漏或(huò)由高壓腔向低壓腔洩漏,在缸筒與端蓋、活塞與活(huó)塞杆、活塞(sāi)與缸筒、活塞杆與前端蓋之間均設置有(yǒu)密封裝置,在前端蓋外側,還裝(zhuāng)有防塵(chén)裝置;為防止活塞快速退回到行程終端時撞(zhuàng)擊缸蓋(gài),液壓缸端(duān)部還設置緩沖裝置;有時還需設置排氣裝置。


缸體組件

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


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


(2)半環式連接,分為外半環連接和内半環連接兩種連接形式(shì),半環連接工(gōng)藝性(xìng)好,連接可靠,結(jié)構緊湊,但(dàn)削弱了缸筒強度。半環連接應用十分普遍,常用于無縫鋼管缸筒與端蓋的連接(jiē)中。


(3)螺紋式(shì)連接,有(yǒu)外螺紋連接和内螺紋連(lián)接兩種,其(qí)特點是(shì)體積小,重量輕,結構緊湊,但缸筒端部結構複雜,這種連接形式一般用于要求外(wài)形尺寸小、重量輕的場合。


(4)拉杆式連(lián)接,結構簡單,工藝性好,通用性強,但(dàn)端蓋的體(tǐ)積和重量較大(dà),拉杆受力後會拉伸變(biàn)長,影響效果。隻适用于(yú)長度不大的中、低壓液(yè)壓缸。


(5)焊(hàn)接式連接,強度高,制造簡(jiǎn)單,但焊接(jiē)時易(yì)引起缸筒變形。

液壓缸的基本作用(yòng)形式:


标準雙作(zuò)用:動力行程在兩個方向并且用于大多數應用場合:


單作用(yòng)缸:當僅在一個方向需(xū)要推力(lì)時,可以采(cǎi)用一個單作用缸;


雙杆缸:當(dāng)在活塞(sāi)兩側需要相等的排量時(shí),或者當把一個負(fù)載(zǎi)連接于每端在(zài)機械有利時采用,附加端可以用來(lái)安裝操作(zuò)行程開關等的凸輪(lún).


彈簧(huáng)回程單作用缸:通常限于用來保持(chí)和夾緊的很小的短行程缸。容(róng)納回程彈簧所需要的長度使得它們在需要(yào)長行(háng)程時很讨厭;


柱塞式單作用缸:僅有一個(gè)流(liú)體腔,這種類型的(de)缸通常豎直安裝,負(fù)載重置使缸内縮,他們又是被成為“排量缸”,并且對長行程是實用的;


多級伸縮缸(gāng):最多可帶4個套簡,收攏長度比标準缸(gāng)短.有單作用或雙作用,它們與标準缸相比是比較貴的,通常用于安裝空(kōng)間較小但需要較大行程的場(chǎng)合,


串(chuàn)聯缸:一個串聯缸足由兩個同軸安裝的缸組成的,兩個(gè)缸的活塞由一個公(gōng)共活塞杆鍊接,在兩缸之前設(shè)置杆密封件以便使(shǐ)每個缸都能雙作用,當安裝寬(kuān)度或高度受限制時(shí).串聯缸可以增加出(chū)力;


雙聯缸:一個雙聯缸是由兩個(gè)同軸安(ān)裝的缸組成的.兩個活塞不相連接.在兩缸(gāng)之間設置杆密封件以(yǐ)便使(shǐ)每個缸都(dōu)能雙作用,兩個缸可以活塞杆對(duì)活塞安裝(如圖)或者背靠背安裝.通常用來提供(gòng)三位置工作。

液壓缸工作(zuò)原理

液壓傳動原理-以油液作為工(gōng)作介質,通過密封容(róng)積的變化來傳遞運動,通過油液内部的壓力來傳(chuán)遞動力。


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


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


3、控制部分-用來控制和調(diào)節油液的(de)壓力、流量和流(liú)動方向。例如:壓力控(kòng)制閥、流量控制閥和方向控制閥。


4、輔助部分-将(jiāng)前面三部(bù)分(fèn)連接在一起,組成一個(gè)系統,起貯油、過濾、測量和(hé)密封等作用。例如:管路和接頭、油箱、過濾器、蓄能器(qì)、密封件和(hé)控制儀表(biǎo)等。


在一定體積的液體上的任意一點施加的壓力,能(néng)夠大小相等地向(xiàng)各個方向傳遞.這意味着當使用多個液(yè)壓缸時,每個液壓缸将按各自(zì)的速度拉或推,而這些速度取決于移動負載所需的壓力.


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


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

液壓缸的分類

為了滿足各種主(zhǔ)機的不同用途,液壓(yā)缸有多種類型。


按供(gòng)油方向分,可分為單作(zuò)用(yòng)缸和(hé)雙作用缸。單作用缸隻是往缸(gāng)的一側輸入高壓(yā)油,靠其它外力使(shǐ)活塞反向回程。雙作用缸則分别向(xiàng)缸的兩側輸入壓力油。活(huó)塞(sāi)的正反向運動均靠液壓力完成。


按結構形(xíng)式(shì)分,可分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸和伸縮套筒(tǒng)缸(gāng)。按(àn)活塞杆的形式分(fèn),可分為單活塞杆缸(gāng)和雙活塞(sāi)杆缸(gāng)。


按缸的特(tè)殊用途分,可分為(wéi)串聯缸、增壓缸、增速缸、步進缸等。此類缸都(dōu)不是一個單純的(de)缸筒,而是和其它缸筒和構件組合(hé)而成,所以從結構的觀(guān)點看,這類缸又叫組(zǔ)合(hé)缸。


1、差動液壓缸

液壓缸的差動原理,就(jiù)是兩(liǎng)端同時接供油管路,一端由于活塞杆作用面積(jī)要小(xiǎo)于另一端,利用差動原理實現運(yùn)動。


當單杆活塞缸兩(liǎng)腔同時通入壓力(lì)油時,由于(yú)無杆腔(qiāng)有效作用面積大于有杆(gǎn)腔的有效(xiào)作用面積,使(shǐ)得活塞向右的作(zuò)用力大于(yú)向左的作用力,因此(cǐ),活塞向右(yòu)運動,活塞杆向外伸出;與此同時,又将有杆腔的油液(yè)擠出,使其流進無杆腔,從而加快了活(huó)塞杆的伸出速(sù)度,單活塞杆(gǎn)液壓(yā)缸的這種連接方(fāng)式被稱為差動連(lián)接。差動連接時,液壓缸的有效作用面積是活塞杆(gǎn)的橫截面積,工作台運動速度比無杆(gǎn)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容量和(hé)功率的(de)條件下,實現快速運動的有效辦法。

2、單杆液壓缸

單活塞杆液壓缸隻有一端有活塞杆。是一種(zhǒng)單活塞液壓缸。其兩端進出口油口A和B都可通壓力油或回油,以實現雙向運動,故又稱為雙作用缸。用它來實現(xiàn)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(wěn),因此(cǐ)在各種機械的液壓系統中得到廣泛應用。


特點:

(1)無杆腔進油,有杆腔回油。

(2)有杆腔進油,無杆(gǎn)腔回油。

(3)差動連(lián)接—左右兩腔接通,且都通(tōng)壓力油。


單(dān)杆缸(gāng)三種比較,如(rú)下圖所示:

3、單杆式(shì)活塞缸

單杆活塞缸(gāng)的活(huó)塞隻有一端帶活塞杆,由于(yú)單杆活塞缸左、右兩腔的有效面積不(bú)等,因此其(qí)特點(diǎn)是:當交(jiāo)替進入缸兩腔的流體壓力(lì)戶和流量Q不變時(shí),活塞缸在左、右兩(liǎng)個方向上輸出的推力F不(bú)相等,往複(fú)運動速度口也不相同,并且活塞杆直徑越大,這種差别也越大。但分别(bié)采用缸體固定和(hé)采(cǎi)用活塞杆固定時,它們相應的工作台的運動範圍是相同的。





4、雙杆式活塞缸(gāng)

雙杆(gǎn)活塞缸兩端的杆徑通常是相(xiàng)等的,因此(cǐ)活塞兩端的有效作用面積也相等。當油缸兩腔分别交替輸入相同流量和(hé)壓力(lì)的流體時,活塞上産(chǎn)生的(de)最大推力和運(yùn)動速度也(yě)分别相(xiàng)等(děng)。但分别采用缸體固定和活塞杆固定時(shí),它們相應的工作台的(de)運(yùn)動範(fàn)圍是不同的


雙杆活塞氣缸的結構與雙活塞杆液壓缸的(de)結構相似,其圖形符号也相同。


雙杆液(yè)壓缸是活塞的兩側都有活塞杆的液壓缸,一般為雙向液壓驅動,可實現等速往複運動。


特點:


(1)無杆腔進油,有杆腔回(huí)油。


(2)有杆(gǎn)腔進油,無杆腔回油。


(3)差(chà)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(qì)液增壓缸一般簡稱增壓缸。 氣液增壓缸是結合是氣缸和油缸優(yōu)點而改(gǎi)進設計的,液壓油(yóu)與壓縮空氣嚴格隔(gé)離,缸内的活塞杆接觸工作件後自動啟程,動作速度快,且較氣壓傳動(dòng)穩定,缸體裝(zhuāng)置簡單,出力調整(zhěng)容(róng)易,相同條件下可(kě)達到油壓機之高(gāo)出力,能耗低,軟着(zhe)陸不(bú)損模具,安裝容易并(bìng)且特殊增(zēng)壓缸可360度任意角(jiǎo)度安裝,所占用的空間(jiān)小,故(gù)障少無溫升之(zhī)困擾,壽命長,噪聲(shēng)小,等核心(xīn)特性。 增壓缸使用一般氣壓即能達成油壓缸之高出力,不需要液壓單元。 增壓缸(gāng)一般可(kě)分為:預壓式增壓缸(gāng)、直壓式增壓(yā)缸(gāng)、行程可調增(zēng)壓缸、加大回程拉(lā)力增壓(yā)缸(gāng)、緊湊并列型增(zēng)壓缸、迷你型增(zēng)壓缸、快速(sù)型增壓缸、油氣隔離型增壓缸。


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

6、伸縮液壓缸(gāng)

伸縮式液壓缸是可以得到較長工(gōng)作行程的具(jù)有多級套筒形活塞杆(gǎn)的液壓缸,伸縮式液壓缸又稱多級液壓缸。伸縮式液壓缸是(shì)由兩個或多個活塞式液壓缸套裝而成的,前(qián)一級(jí)活塞缸的活塞杆是後一級活塞缸的缸筒。


當壓力油從無杆(gǎn)腔進入時(shí),活塞有效面積最大的缸筒開(kāi)始伸出,當行至終點時,活(huó)塞有效面(miàn)積次之的缸筒開始伸出。伸縮式液壓伸(shēn)出的順序是由大到小依次伸(shēn)出,可獲得很長(zhǎng)的工作行程,外伸缸(gāng)筒有效面(miàn)積越小,伸出速度越快。因(yīn)此,伸出速度有慢變快,相(xiàng)應的液壓(yā)推力由大變小;這種推力、速度的變化規律,正适合各種自動裝卸機(jī)械對推力和速度的要求。而縮回的順序一般是由小到大依次縮回,縮回時的軸向(xiàng)長度較短,占用(yòng)空間較小,結構緊湊。常用于工程(chéng)機械和其他行走機(jī)械,如起重(zhòng)機、翻鬥汽車等的(de)液壓系統中。

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