液压缸缓冲原理及缓冲装置的结构形式课件
液压缸
液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。
3.1 液压缸的类型及特点液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。
3.1.1活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
3.1.1.1双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。
图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。
则缸的运动速度V 和推力F 分别为：)(422d D q A q v v -==πη （3.1）m p p d D F ηπ))((42122--= （3.2）式中: 1p 、2p --分别为缸的进、回油压力；v η、m η--分别为缸的容积效率和机械效率；D 、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；q--输入流量；A--活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。
(1)当无杆腔进油时[图3.2（a ）]，活塞的运动速度1v 和推力1F 分别为v v D q A q v ηπη2114==（3.3）m m p d D p D A p A p F ηπη])([4)(2221222111--=-= （3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度2v 和推力2F 分别为v v d D q A q v ηπη)(42222-==（3.5）m m p D p d D A p A p F ηπη])[(4)(2212211222--=-= （3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。
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4）油缸密封破损失效，存在内泄漏。缓冲腔内的油液要吸收 惯性力，因此排油腔压力往往超过工作腔压力。当油缸发生内
泄时，油液将从缓冲腔倒漏向工作腔，使活塞不减速（类似差 动），缓冲失效。
5）缓冲柱塞和衬套（缸盖）上有伤痕或配合过松。
6）镶装在缸盖上的缓冲衬套脱落。
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7）存在设计缺陷。
3、油缸启动后的短时停止 在启动时，油缸进口油液
液压缸缓冲原理及缓冲装置的结 构形式优秀课件
一、目的与原理
1、目的：当液压缸驱动质量较大、运动速度 较快的工作部件时，一般要设置缓冲装置。其 目的是消除因运动部件的惯性力和液压力所造 成的活塞与缸盖之间的机械撞击，同时也为了
降低活塞在改变运动方向时液体的噪声。 2、缓冲的原理：当活塞运行到终端之前一段 距离时，将排油腔的液压油封堵起来，迫使液 压油从缝隙或节流小孔流出，增大排油阻力，
范围较广。
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三、工作过程演示
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四、缓冲装置故障
1、缓冲过度 缓冲过度是指缓冲柱塞从开始进入缸盖孔内进 行缓冲到活塞停止运动时为止的时间间隔太长，另外 进入缓冲行程的瞬间活塞将受到很大的冲击力。此时
应适当调大缓冲节流阀的开度。 另外，采用固定式缓冲装置（无缓冲节流阀） 时，当缓冲柱塞与缓冲衬套的间隙太小，也会出现过 度缓冲，此时可将缸盖拆开，磨小缓冲柱塞或加大衬 套孔，使配合间隙适当加大，消除过度缓冲。
系列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
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2、圆锥形环隙式缓冲装置由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲 环形间隙δ随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的增大 而缩小，使机械能的吸收较均匀，其缓冲效果较好。
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液压缸的典型结构完美版PPT
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图4-11
0.3
(a)
(b)
图4-12
(a)
(b)
防尘圈
(c)
(d)
图4-13
液压系统中混入空气后，会影响液压缸运动的平稳性， 如低速运动时易爬行，启动时出现冲击、振动和噪声，换向 精度降低等，压力过大时还会产生绝热压缩而造成局部高温。 因此在设计和使用液压缸时，必须考虑空气的排除。
措施也可用于高压大
流量。例如，德国 Rexroth公司开发的通 径为6~20 mm、压力 为40~63 MPa，通径 为25~30 mm、压力 为31.5 MPa的DBD型 直动式溢流阀，最大 流量可达330 L/min。 其中较为典型的锥阀 式结构如图5-2(a)所示， 图5-2(b)为锥阀式结 构的局部放大图。
1．直动式溢流阀
直动式溢流阀是依靠 系统中的压力油直接作用 在阀芯上与弹簧力等相平 衡，以控制阀芯的启闭动 作。图5-1所示为直动式溢 流阀的结构及图形符号。
1 2
3 4 5
L 6 e 7T
P
P
S
g
f
c
T
8
(a)
(b)
图5-1
直动式溢流阀一般
用于压力小于2.5 MPa 的小流量场合。直动
式溢流阀采取适当的
A向
1
v
2
图4-16
第五章 液压控制阀
液压控制阀〔以下简称液压阀〕是液压系统中的控制元 件，用来控制液压系统中流体的压力、流量及流动方向，
从而使之满足各类执行元件不同的动作要求。
5.1 液压阀概述
液压阀的根本结构主要包括阀芯、阀体和驱动阀芯在阀 体内作相对运动的装置。阀芯的主要形式有滑阀、锥阀和 球阀；阀体上除有与阀芯配合的阀体孔或阀座孔外，还有 外接油管的进出油口；驱动阀芯在阀体内作相对运动的装 置可以是手调机构，也可以是弹簧或电磁铁，有些场合还
液压缸的工作原理和结构
液压缸的工作原理和结构●液压缸的工作：液压缸用于把液体转换成直线运动的大多数用途，有时也被称为直线执行器。
液压缸被制成不同的直径、行程长度和安装方式。
它们可按结构分成四种类型：拉杆式、螺纹式、焊接式和法兰式．有时也被制成使用卡坏．面积＝π／4xD2或面积：0.7854×D2当计算返回行程所建立的力时，压力么有作用在活塞的杆面积上，因而须从总活塞面积减去杆面积。
●液压缸基本结构：油缸的主要零件有缸头、缸盖、缸简、活塞、活塞杆、导向套、密封件和拉杆。
缸头和缸盖通常由轧钢或铸铁制作。
缸筒通常是采用无缝钢管，内孔加工到很高的表面光洁度，可减小内摩擦力和延长密封件寿命。
活塞大多数由铸铁或钢制作作，采用若干种方法把活塞固定于活塞杆上。
缓冲在大多数缸上是一个有货的选项并且往往可以加设而不改变轮廓尺寸。
活塞杆一般是高强度钢，经表面渗碳淬火、磨削、抛光和镀硬铬以便耐磨损和耐腐蚀。
腐蚀性气氛条件通常需要不锈钢的杆．该杆可以镀铬以便耐磨损。
导向套用以活塞杆前后移动时支承它，大多数用球墨铸铁制作而且通常无须拆开整个缸即可拆下。
杆密封装置通常在外侧包括一个防尘圈以便从杆上去除尘土和污染．并防止被吸入，一个主密封件用来密封缸压力，高压油缸还需在主密封前增加油压缓冲圈，降低主密封圈承受的油压，提高主密封圈的密封效果及寿命．密封件一般由丁晴橡胶、聚氨脂、氟橡胶或填充聚四氟乙烯（PTFE）制作。
一般来说，O形圈用于静密封场合如缸筒与导向套、活塞与杆等，Y形密封圈、V形密封圈或组合密封用来密封活塞和活塞杆。
活塞支撑环使用派克生产的特殊高分子材料产品。
拉杆通常是带有切削或搓制螺纹的高强度钢。
用适当的扭矩预应力处理以防承受压力是零件分离并降低对锁紧螺母的需要，尽管有时使用锁紧螺母。
●液压缸的基本作用形式：标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合：单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸；双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮．弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。
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2、无缓冲作用
无缓冲作用指的是在活塞行程末端，活塞不缓冲减 速，给缸盖很大冲击力，产生撞击。严重时，活塞猛然撞击 缸盖，使缸盖损坏、液压缸底座断裂，其原因如下：
位置精度高。
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4、可调节流孔式
当缓冲柱塞进入缸盖内孔时，排油腔被封堵，油液只 能通过小孔节流排出（节流阀排油），排油腔缓冲压力升 高，使活塞制动减速。调节节流孔的大小（节流阀的通流 面积），可以改变回油流量，从而改变活塞缓冲减速时的 速度。单向阀的作用是当活塞返程时，能迅速向液压缸供 油，以避免活塞推力不足而启动缓慢或困难的现象发生。 由于安装了节流阀，制动力可根据负载进行调节，因此适
1）缓冲调节阀处于全开状态。
2）缓冲装置中的单向阀钢球（或阀芯）与阀座之间夹有异 物或钢球阀座密合面划伤而不能密合。
3）因活塞倾斜使缓冲柱塞不能插入缓冲孔内所致。
4）油缸密封破损失效，存在内泄漏。缓冲腔内的油液要吸 收惯性力，因此排油腔压力往往超过工作腔压力。当油缸发 生内泄时，油液将从缓冲腔倒漏向工作腔，使活塞不减速 （类似差动），缓冲失效。
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二、液压缸中常用的几种缓冲装置
1、圆柱形环隙式缓冲装置 当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成 缓冲油腔（排油腔），被封闭的排油腔液压油只能从环形间 隙δ中挤出，增大了排油阻力，从而减缓了活塞的运动速度。 这种缓冲装置在缓冲过程中，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（效果明显），很快就降低 了。其缓冲效果较差，但这种装置结单，制造成本低，所以
液压缸缓冲
缓冲装置说明缓冲装置是利用缝隙式薄壁型小孔对油液的节流作用而工作的，当液压缸活塞或活塞杆运行到终端时，缓冲柱塞（凸肩）将回液通道逐渐遮盖，形成节流而建立起背压，以平衡惯性力，达到缓冲的目的。
缓冲装置的类型，可根据节流小孔（或缝隙）的通流面积在缓冲过程中是否自动（行）改变来分类，通常可分为恒节流型和变节流型。
当节流阀l的节流面积是可调节时，又称可调恒节流缓冲。
如图4-44所示，缓冲柱塞外径与缓冲凹槽内径的名义尺寸是相同的。
在行程末端，当缓冲柱塞尚未进入缓冲凹槽时，回液经回液口排出，回液压力p2 =0;当缓冲柱塞进入缓冲凹槽瞬间，回液通道被封死，油液只能经过节流阀1的节流口排回油箱，液压缸缓冲腔(缓冲面积为A)压力迅速升高，从而达到缓冲目的。
在缓冲节流过程中，节流面积保持恒定不变时，称恒节流缓冲装置。
在图4-45中，缓冲柱塞与凹槽构成环形节流缝隙，当缓冲柱塞进入凹槽后，回液阻力升高，从而达到缓冲目的。
使用节流阀的恒节流缓冲装置，由于节流面积与缓冲腔压力是可调节的，适用性强，因此是一种广泛使用的节流装置。
在具体使用中，节流阀一旦调定，就固定不变，除非液压缸工况发生变化。
必须指出，上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当执行元件在行程中停止运动时，上述缓冲装置不起作用。
这时可在回油路上设置行程节流阀来实现缓冲。
液压缸调试规范1)排气装置调整。
先将缸内工作压力降到(0.5--1)MPa左右，然后使活塞杆往复运动，打开排气塞进行排气。
打开的方法是：当活塞到达行程末端，压力升高的瞬间打开排气塞，而在开始返回之前立即关闭。
排气塞排气时，可听到嘘嘘的气声，随后喷出白浊色的泡沫状油液，空气排尽时喷出的油呈澄清色。
可以用肉眼判别排气是否彻底。
2)缓冲装置调整。
在装有可调节缓冲装置的情况下，而活塞又在运动中，应先将节流阀放在流量较小的位置上，然后逐渐调节节流口大小，直到满足要求为止。
3)液压油缸各部位的检查。
《液压缸的工作原理》PPT模板课件
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一、油缸的主要几何尺寸设计
1、油缸内径D
D 4F
p
取标准D值 压力值（根据系统）选用过大、过小都不 好，应参考类似产品、推荐值，经验选定。
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2、活塞杆直径d
前述已知
vv1 24q[4q(D [2 D 2]d2)]D2D 2d2
v2 v1
D2 D2 d2
式中： ——速比系数
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2、活塞杆直径d
若无特殊要求 值可参考下表取值。
工作油压（MPa） Φ
p 10 10p20 p 20
1.33
1.46～2
2
速比确定后，活塞杆直径
d D 1
如无速比要求，也可取其直径为缸径 1/5~1/3，选用标准值。
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3、缸筒长度
l ＝活塞行程＋活塞长度＋导向长度＋密封长度
此外：柱塞重量往往较大，水平放置 时容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。
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二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
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二、液压缸的工作原理
3、伸缩式液压缸
伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套 装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的 缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛的用 于起重运输车辆上。
液压缸的工作原理
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第一节 液压缸的主要类型及特点
一、类型
直线往复式液压缸 按运动形式分 摆动式液压缸
单作用式：液压返推回出靠，反力或自重
按作用方式分 双作用式：活塞向的运正动反均靠液压力
《液压传动》(课件)-第四章精选全文
4．缓冲装置
图 液压缸缓冲装置的形式
缓冲装置有两种形式：一种为节流式， 它是指在液压缸活塞运动至接近缸盖时，使低 压回油腔内的油液，全部或部分通过固定节流 或可变节流器，产生背压形成阻力，达到降低 活塞运动速度的缓冲效果，图中的（a）， （b），（d），（e），（f）均属于此类。
另一类为卸载式，如图（c）所示，它是 指在活塞运动至接近缸盖时，双向缓冲阀2的 阀杆先触及缸盖，阀杆沿轴向被推离起密封作 用的阀座，液压缸两腔通过缓冲阀2的开启而 高低压腔互通，缸两腔的压差迅即减小而实现 缓冲。
当解锁压力油卸除之后又能自动锁紧。
1—锁紧套筒；2—活塞杆； 3—活塞
图套筒式锁紧装置
二、刹片式锁紧装置
如图所示，在液压缸的端盖上带有一 制动刹片1，它在碟形弹簧 2 的作用下被紧 紧地压在活塞杆 3 上，依靠摩擦力抵消轴 向力，从而使活塞杆锁紧在任意位置上。
当解锁压力油进入 A 腔后，在液压力 的作用下，将制动刹片顶开，使之脱离活 塞杆，达到解锁的目的。
F1
F2
(p1
p2 )A m
π 4
(D2
d2 )( p1
p2 )m
（4-1）
v1
v2
q A
v
（4-2）
式中， A ——液压缸的有效面积； ηm ——液压缸的机械效率； ηv——液压缸的容积效率； D ——活塞直径； d ——活塞杆直径； q ——输入液压缸的流量；
p1 ——进油腔压力；
p2 ——回油腔压力。
图（b）所示为半环连接，缸筒壁部因开了环形槽而削弱了 强度，因此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻， 常用于无缝钢管或锻钢制造的缸筒上。
图（c）所示为螺纹连接，缸筒端部结构复杂，外径加工时 要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重 量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。
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1、目的：当液压缸驱动质量较大、运动速度 较快的工作部件时，一般要设置缓冲装置。 其目的是消除因运动部件的惯性力和液压力 所造成的活塞与缸盖之间的机械撞击，同时 也为了降低活塞在改变运动方向时液体的噪 声。 2、缓冲的原理：当活塞运行到终端之前一段 距离时，将排油腔的液压油封堵起来，迫使 液压油从缝隙或节流小孔流出，增大排油阻 力，减缓活塞运动速度。
3、油缸启动后的短时停止 在启动时，油缸进口油液的流 量较大，活塞向左移动（压力油 作用在缓冲柱塞上）。由于缓冲 过度，A腔还处于高压状态，单 向阀几乎不能打开，进入A腔的 油量便不足以填满A腔，而使A腔 局部出现真空。因此，在缓冲柱 塞连同活塞先向左移动一段行程 后，会因A腔局部真空而出现使 油缸活塞瞬间停止的现象。由于 局部真空，A腔压力随之下降， 单向阀打开，油液补满A腔，油 缸活塞才又正常运动。
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4、可调节流孔式 当缓冲柱塞进入缸盖内孔时，排油腔被封堵，油液只能通过小孔节 流排出（节流阀排油），排油腔缓冲压力升高，使活塞制动减速。调 节节流孔的大小（节流阀的通流面积），可以改变回油流量，从而改 变活塞缓冲减速时的速度。单向阀的作用是当活塞返程时，能迅速向 液压缸供油，以避免活塞推力不足而启动缓慢或困难的现象发生。由 于安装了节流阀，制动力可根据负载进行调节，因此适用范围较广。
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2、圆锥形环隙式缓冲装置由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲环形间隙 δ随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，使机械能的 吸收较均匀，其缓冲效果较好。
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3、可变节流槽式 在缓冲柱塞上开有由浅变深的轴向三角节流槽，当缓冲柱塞进入 缸盖内孔时，油液经三角槽流出，使活塞受到制动、缓冲作用，随 着活塞的移动，节流面积逐渐减小，使活塞在缓冲过程中运行均匀 、冲击小，制动时的位置精度高。
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三、工作过程演示
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四、缓冲装置故障
1、缓冲过度 缓冲过度是指缓冲柱塞从开始进入缸盖孔内进 行缓冲到活塞停止运动时为止的时间间隔太长，另 外进入缓冲行程的瞬间活塞将受到很大的冲击力。 此时应适当调大缓冲节流阀的开度。 另外，采用固定式缓冲装置（无缓冲节流阀） 时，当缓冲柱塞与缓冲衬套的间隙太小，也会出现 过度缓冲，此时可将缸盖拆开，磨小缓冲柱塞或加 大衬套孔，使配合间隙适当加大，消除过度缓冲。
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二、液压缸中常用的几种缓冲装置
1、圆柱形环隙式缓冲装置 当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔（ 排油腔），被封闭的排油腔液压油只能从环形间隙δ中挤出，增大了排油 阻力，从而减缓了活塞的运动速度。这种缓冲装置在缓冲过程中，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（效果明显），很 快就降低了。其缓冲效果较差，但这种装置结单，制造成本低，所以在系 列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置。
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2、无缓冲作用 无缓冲作用指的是在活塞行程末端，活塞不缓冲减速， 给缸盖很大冲击力，产生撞击。严重时，活塞猛然撞击缸盖， 使缸盖损坏、液压缸底座断裂，其原因如下： 1）缓冲调节阀处于全开状态。 2）缓冲装置中的单向阀钢球（或阀芯）与阀座之间夹有异物 或钢球阀座密合面划伤而不能密合。 3）因活塞倾斜使缓冲柱塞不能插入缓冲孔内所致。 4）油缸密封破损失效，存在内泄漏。缓冲腔内的油液要吸收 惯性力，因此排油腔压力往往超过工作腔压力。当油缸发生 内泄时，油液将从缓冲腔倒漏向工作腔，使活塞不减速（类 似差动），缓冲失效。 5）缓冲柱塞和衬套（缸盖）上有伤痕或配合过松。 6）镶装在缸盖上的缓冲衬套脱落。 8 7）存在设计缺陷。
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