第五章 液壓缸

1、1第五章第五章 液壓缸液壓缸2 液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件。它是一種把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能以實(shí)現(xiàn)直線或往復(fù)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。前前 言言特點(diǎn)特點(diǎn)液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，在液壓系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。35 51 1 液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)一、活塞缸一、活塞缸、雙桿活塞缸、雙桿活塞缸1、缸筒固定的雙桿活塞缸：、缸筒固定的雙桿活塞缸：4 1）、進(jìn)、出油口布置在缸筒兩端； 2）、兩活塞桿的直徑一般相等； 3）、當(dāng)工作壓力P1和輸入流量q不變時(shí)，兩個(gè)方向上輸出的推力和速度相等。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)5式中：A 活塞的有效面積 ； d 活塞桿直徑； D 活塞直徑。4）、這種安裝使工作臺(tái)的移動(dòng)范圍約

2、為活塞有效行程的3倍，占地面積大，宜用于小型設(shè)備。62、活塞桿固定的雙桿活塞缸、活塞桿固定的雙桿活塞缸71）、進(jìn)、出油口可布置在活塞桿兩端，也可布置在缸筒兩端；2）、移動(dòng)范圍為缸筒有效行程的二倍，故適用于較大型的設(shè)備；3）、兩活塞桿的直徑相等；4）、兩個(gè)方向上輸出的推力和速度與活塞桿固定時(shí)相同。結(jié)構(gòu)特點(diǎn)8 可將雙桿活塞缸設(shè)計(jì)成一 個(gè)活塞桿受拉，而另一個(gè)活塞 桿不受力，所以活塞桿可做得 細(xì)一些。職能符合：注意！9、單桿活塞缸：、單桿活塞缸：101、進(jìn)、出油口的布置根據(jù)安裝方式而定；、進(jìn)、出油口的布置根據(jù)安裝方式而定；2、可以缸筒固定，也可活塞桿固定；、可以缸筒固定，也可活塞桿固定；3、工作臺(tái)移動(dòng)

3、范圍是活塞（缸筒）有效行程、工作臺(tái)移動(dòng)范圍是活塞（缸筒）有效行程得二倍；得二倍；4、兩個(gè)方向上輸出得推力和速度不相等；、兩個(gè)方向上輸出得推力和速度不相等； 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)11125、速度比：、速度比：兩個(gè)方向上的輸出速度v2和v1的比值稱(chēng)為速度比。即： 21211Ddvvv6、差動(dòng)缸：、差動(dòng)缸：?jiǎn)螚U活塞缸在其左右兩腔都通高壓油時(shí)，稱(chēng)為差動(dòng)連接，這時(shí)稱(chēng)作差動(dòng)缸。vvDd1131）、差動(dòng)連接只能向一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)時(shí)再接入非差動(dòng)連接；142）、輸出的推力和速度。結(jié)論單桿活塞缸職能符合15二、柱塞缸二、柱塞缸1、只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要、只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)要靠外力；靠外力；16

4、2 2、柱塞與缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向、柱塞與缸筒不接觸，運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，因此缸筒的內(nèi)壁不須精加工；套來(lái)導(dǎo)向，因此缸筒的內(nèi)壁不須精加工；3 3、適合于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合；、適合于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合；4 4、輸出的推力和速度：、輸出的推力和速度：式中：d 柱塞的直徑17柱塞缸的職能符號(hào)18三、其它液壓缸三、其它液壓缸1、增壓缸：、增壓缸：由活塞缸和柱塞缸組成。工作原理：利用活塞與柱塞有效面積之差使液壓系統(tǒng)中的局部區(qū)域獲得高壓。19當(dāng) 時(shí)，。2、伸縮缸、伸縮缸:由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒，伸出時(shí)可獲得很長(zhǎng)的工作行程，縮回時(shí)可保持很小的尺寸。dD

5、 13PP 203、齒輪缸：、齒輪缸：由兩個(gè)柱塞缸和一套齒輪齒條傳動(dòng)裝置組成。柱塞的移動(dòng)經(jīng)齒輪齒條傳動(dòng)裝置變成齒輪的 轉(zhuǎn)動(dòng)。21 增速缸用于快速運(yùn)動(dòng)回路，在不增加泵的流量的前提下，使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度。4 4、增速缸、增速缸：增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的活塞內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時(shí)，活塞將快速運(yùn)動(dòng)（活塞缸大腔必須補(bǔ)油）；當(dāng)液壓油同時(shí)進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時(shí)，活塞慢速運(yùn)動(dòng)。225-25-2液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸的典型結(jié)構(gòu)2324（一）缸筒組件25（二）活塞組件26（三）緩沖裝置27（四）排氣裝置28（五）密封裝置295 53 3

6、 液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算一、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題一、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意的問(wèn)題1、盡量使活塞桿處于受拉狀態(tài)。2、注意緩沖和排氣。3、正確確定油缸的安裝、固定方式。注意油缸的熱脹冷縮。4、根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。5、注意壁厚強(qiáng)度，必要時(shí)進(jìn)行壓桿穩(wěn)定計(jì)算。30液壓系統(tǒng)壓力大小，與油缸尺寸有很大關(guān)系，油缸尺寸小，系統(tǒng)壓力高，所需的流量小，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)緊湊。油缸尺寸大，系統(tǒng)壓力低，所需的流量大，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)松散。原始資料：推力F、速度v、行程s設(shè)計(jì)的參數(shù)：缸徑D、桿徑d、缸長(zhǎng)L、桿長(zhǎng)l31二、液壓缸主要尺寸的確定二、液壓缸主要尺寸的確定D：液壓缸缸筒內(nèi)徑或活塞直徑。根據(jù)公式算定后，再選靠近的標(biāo)準(zhǔn)值。

7、d：活塞桿的直徑。根據(jù)推薦值選取。L：缸筒的長(zhǎng)度。由最大行程確定，一般L20D。32三、強(qiáng)度校核三、強(qiáng)度校核1、缸筒壁厚、缸筒壁厚：33式中：D 缸筒內(nèi)徑； py 缸筒實(shí)驗(yàn)壓力，根據(jù)要求選定； 缸筒材料的許用應(yīng)力。2、活塞桿直徑、活塞桿直徑d：式中：F 活塞桿上的作用力； 活塞桿材料的許用應(yīng)力。343、缸蓋螺栓的直徑、缸蓋螺栓的直徑ds ：式中：F 液壓缸負(fù)載； Z 固定螺栓的個(gè)數(shù)； k 螺紋擰緊系數(shù) k = 1.121.5； 螺栓材料的許用應(yīng)力。35四、穩(wěn)定性校核四、穩(wěn)定性校核 活塞桿受軸向壓縮時(shí)，它所承受的力F：式中：Fk 臨界負(fù)載； nk 安全系數(shù)，一般取 24 。1、當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比、

8、當(dāng)活塞桿的細(xì)長(zhǎng)比 / rk 1 2 時(shí)：時(shí)：362、若、若 / rk 1 2 時(shí)且時(shí)且1 2 = 20120時(shí)：時(shí)：式中： 安裝長(zhǎng)度； rk 活塞桿橫截面最大回轉(zhuǎn)半徑； 1和 2 柔性系數(shù)和末端系數(shù)； E 活塞桿材料的彈性模量； J 活塞桿橫截面慣性矩； A 活塞桿橫截面積；a 系數(shù)； f 由材料強(qiáng)度決定的實(shí)驗(yàn)值。37五、緩沖計(jì)算五、緩沖計(jì)算1、活塞桿與缸筒凹部未接觸時(shí)：、活塞桿與缸筒凹部未接觸時(shí)：pc = 0382：活塞桿與缸筒凹部接觸時(shí)：活塞桿與缸筒凹部接觸時(shí) 被壓腔（緩沖腔）內(nèi)產(chǎn)生的液壓能：工作部件產(chǎn)生的機(jī)械能：若制動(dòng)：E1 = E239 405-1、附圖所示三個(gè)液壓缸的缸筒和活塞桿直徑

9、都是D和d，當(dāng)輸入壓力油的流量都是q 時(shí)，試說(shuō)明各缸筒的移動(dòng)速度，移動(dòng)方向和活塞桿的受力情況。 41解：a).移動(dòng)速度：v=4q / (D2-d2) 移動(dòng)方向：缸筒向左移動(dòng) 活塞桿的受力：受拉；F= (D2-d2)p/4 b).移動(dòng)速度：v=4q / d2 移動(dòng)方向：缸筒向右移動(dòng) 活塞桿的受力：受壓；F= d2p/4 c).移動(dòng)速度：v=4q / d2 移動(dòng)方向：缸筒向右移動(dòng) 活塞桿的受力：受壓；F= d2p/4425-4、附圖示兩結(jié)構(gòu)相同的串聯(lián)液壓缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=9105Pa，q1=12L/min，當(dāng)不計(jì)摩擦損失和泄漏時(shí)，問(wèn)：1.兩缸負(fù)載相同時(shí)的負(fù)載和速度各為

10、多少？ 2.缸1不受負(fù)載時(shí)，缸2能承受多少負(fù)載？ 3.缸2不受負(fù)載時(shí)，缸1能承受多少負(fù)載？43解：解：1)1)、 p p1 1A A1 1 = p = p2 2A A2 2 + F + F1 1 p p2 2A A1 1 = F = F2 2 F F1 1 = F = F2 2 F F1 1=F=F2 2=p=p1 1A A1 1/ (1+A/ (1+A2 2/A/A1 1) ) =9 =910105 5 100 100 1010-4-4/(1+80/100)=5000N/(1+80/100)=5000N44V1=q1/A1=12 103/100=120cm/min=0.02m/sV2=v1A2