第4章 液壓缸

1、液壓缸與馬達(dá)一樣，也是將液壓液壓缸與馬達(dá)一樣，也是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動或擺動的機(jī)壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動或擺動的機(jī)械能。械能。六六 擺動缸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速公式的推導(dǎo)擺動缸的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速公式的推導(dǎo)一一 液壓缸的功用：液壓功率液壓缸的功用：液壓功率p pq q=F Fv v機(jī)械功率機(jī)械功率二二 單桿液壓缸受力平衡方程：單桿液壓缸受力平衡方程：p p1 1A A1 1= =p p2 2A A2 2+ +F F注意研究兩腔壓力和負(fù)載三者之間的變化關(guān)系注意研究兩腔壓力和負(fù)載三者之間的變化關(guān)系三三 何謂差動連接？何謂差動缸？差動缸的實(shí)質(zhì)？何謂差動連接？何謂差

2、動缸？差動缸的實(shí)質(zhì)？ 單桿液壓缸左右兩腔同時通入壓力油的連接方式稱為差單桿液壓缸左右兩腔同時通入壓力油的連接方式稱為差動連接。作差動連接的缸稱為差動缸。差動缸的有效工作面積是動連接。作差動連接的缸稱為差動缸。差動缸的有效工作面積是活塞桿面積?；钊麠U面積。四四 液壓缸的結(jié)構(gòu)、安裝形式。液壓缸的結(jié)構(gòu)、安裝形式。五五 緩沖原理、作用和物理本質(zhì)。緩沖原理、作用和物理本質(zhì)。動能動能壓力能壓力能壓力損失壓力損失熱能熱能按結(jié)構(gòu)形式分：按結(jié)構(gòu)形式分：n活塞缸活塞缸 又分單桿活塞缸、雙桿活塞缸又分單桿活塞缸、雙桿活塞缸n柱塞缸柱塞缸n擺動缸擺動缸 又分單葉片擺動缸、雙葉片擺動缸又分單葉片擺動缸、雙葉片擺動缸液壓

3、缸的分類液壓缸的分類n 單作用液壓缸單作用液壓缸 一個方向的運(yùn)動依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn)，另一個一個方向的運(yùn)動依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn)，另一個方向依靠彈簧力、重力等實(shí)現(xiàn)；方向依靠彈簧力、重力等實(shí)現(xiàn)；n 雙作用液壓缸雙作用液壓缸 兩個方向的運(yùn)動都依靠液壓作用力來實(shí)現(xiàn)；兩個方向的運(yùn)動都依靠液壓作用力來實(shí)現(xiàn)；n 復(fù)合式缸復(fù)合式缸 活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活活塞缸與活塞缸的組合、活塞缸與柱塞缸的組合、活塞缸與機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合等。塞缸與機(jī)械結(jié)構(gòu)的組合等。按作用方式分：按作用方式分：雙桿活塞缸雙桿活塞缸 雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出，根據(jù)安裝方式不同又分雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出，根據(jù)安裝

4、方式不同又分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。n雙桿活塞缸的速度推力特性雙桿活塞缸的速度推力特性nv v q q / / A A 4 q4 qv v / /（D D 2 2 d d 2 2） 缸在左右兩個方向上輸出的速度相等，缸在左右兩個方向上輸出的速度相等，v v為缸的容積效率。為缸的容積效率。nF F A A（p p1 1 p p2 2）m m（D D 2 2d d 2 2）（）（p p1 1 p p2 2）m m / /4 4 缸在左右兩個方向上輸出的推力相等，缸在左右兩個方向上輸出的推力相等，m m為缸的機(jī)械效率。為缸的機(jī)械效率。 當(dāng)缸筒固定時，運(yùn)動部件移

5、動范圍是活塞有效行程的三倍；當(dāng)缸筒固定時，運(yùn)動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍； 當(dāng)活塞桿固定時，運(yùn)動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍當(dāng)活塞桿固定時，運(yùn)動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍 。 單桿活塞缸單桿活塞缸n單桿活塞缸速度推力特性單桿活塞缸速度推力特性n向右運(yùn)動速度向右運(yùn)動速度 v v1 1 qqv v / /A A1 1 4 q4 qv v / /D D 2 2 向右運(yùn)動推力向右運(yùn)動推力 F F1 1 （A A1 1p p1 1 A A2 2p p2 2）m m n向左運(yùn)動速度向左運(yùn)動速度 v v2 2 qqv v / /A A2 2 4 q4 qv v / /（D D 2 2 d d

6、 2 2） 向左運(yùn)動推力向左運(yùn)動推力 F F2 2 （A A2 2 p p1 1 A A1 1p p2 2）m m n往返速比往返速比 v v v v2 2 / / v v1 11 1/ /1 1（d /Dd /D）2 2 式中式中v v為缸的容積效率，為缸的容積效率，m m為缸的機(jī)械效率為缸的機(jī)械效率 單桿活塞缸只有一端單桿活塞缸只有一端帶活塞桿，它也有缸筒固帶活塞桿，它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝定和活塞桿固定兩種安裝方式，兩種方式的運(yùn)動部方式，兩種方式的運(yùn)動部件移動范圍均為活塞有效件移動范圍均為活塞有效行程的兩倍。行程的兩倍。單桿活塞缸差動連接單桿活塞缸差動連接的速度推力特性的速度推

7、力特性運(yùn)動速度運(yùn)動速度 v3（q q）/ A1（q A2v3）/ A1 整理得整理得：v3 q /（A1A2）4 q /d 2 如果要求如果要求 差動缸向右運(yùn)動速度差動缸向右運(yùn)動速度v v3 3非差動連接向左運(yùn)動速度非差動連接向左運(yùn)動速度 v v2 2 則則 D =2 1/2 d 活塞推力活塞推力 F3 p1（A1A2）m 單活塞桿缸兩腔同時通壓單活塞桿缸兩腔同時通壓力油，稱為差動連接。差動連力油，稱為差動連接。差動連接的缸只能一個方向運(yùn)動。圖接的缸只能一個方向運(yùn)動。圖示為向右運(yùn)動。示為向右運(yùn)動。柱塞缸柱塞缸柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運(yùn)動時，需成對使用。柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運(yùn)動時

8、，需成對使用。柱塞缸能承受一定的徑向力。柱塞缸能承受一定的徑向力。柱塞缸的速度推力特性柱塞缸的速度推力特性n柱塞運(yùn)動速度柱塞運(yùn)動速度 v v qqv v / /A A 4 q4 qv v / /d d 2 2n柱塞推力柱塞推力 F F pApAm mp p（d d 2 2 / / 4 4 ）m mn 柱塞與缸筒無配柱塞與缸筒無配合關(guān)系，缸筒內(nèi)孔不合關(guān)系，缸筒內(nèi)孔不需精加工，只是柱塞需精加工，只是柱塞與缸蓋上的導(dǎo)向套有與缸蓋上的導(dǎo)向套有配合關(guān)系。配合關(guān)系。n 為減輕重量，減為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常少彎曲變形，柱塞常做成空心。做成空心。伸縮液壓缸伸縮液壓缸n當(dāng)通入壓力油時，活塞由大到小依次

9、伸出；縮回時，活塞則由小到當(dāng)通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回時，活塞則由小到大依次收回。各級壓力和速度可按活塞缸的有關(guān)公式計(jì)算。大依次收回。各級壓力和速度可按活塞缸的有關(guān)公式計(jì)算。n特別適用于工程機(jī)械及自動線步進(jìn)式輸送裝置。特別適用于工程機(jī)械及自動線步進(jìn)式輸送裝置。除除雙作用伸縮液壓缸雙作用伸縮液壓缸外，外，還有還有單作用伸縮液壓缸單作用伸縮液壓缸，它與雙作用不同點(diǎn)是回程它與雙作用不同點(diǎn)是回程靠外力，而雙作用靠液壓靠外力，而雙作用靠液壓作用力。作用力。由兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一由兩個或多個活塞式缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸

10、筒。各級活塞依次伸出可獲得很長的行筒。各級活塞依次伸出可獲得很長的行程，當(dāng)依次縮回時缸的軸向尺寸很小。程，當(dāng)依次縮回時缸的軸向尺寸很小。齒條活塞缸齒條活塞缸n齒條活塞缸的速度推力特性齒條活塞缸的速度推力特性n輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩 T TM Mpp（/ / 8 8）D D 2 2 D D i im mn輸出角速度輸出角速度 8 q8 qv v / / D D 2 2 D D i i式中式中 p p 為缸左右兩腔壓力差，為缸左右兩腔壓力差，D D 為活塞直徑，為活塞直徑，D D i i為齒輪為齒輪分度圓直徑。分度圓直徑。 齒條活塞缸是活塞缸與齒齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成的復(fù)合式輪齒條機(jī)構(gòu)組成

11、的復(fù)合式缸。它將活塞的直線往復(fù)缸。它將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)運(yùn)動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，用在機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、動，用在機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位、液壓機(jī)回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位、液壓機(jī)械手等。械手等。增壓缸增壓缸n增壓比為大活塞與小柱塞的面積比增壓比為大活塞與小柱塞的面積比 K KD D 2 2/ /d d 2 2 小柱塞缸輸出的壓力小柱塞缸輸出的壓力 p pb b p pa aKKm mn增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。n增壓缸作為中間環(huán)節(jié)，用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓增壓缸作為中間環(huán)節(jié)，用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場合。油路的場合。 增

12、壓缸是活塞增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，但它的復(fù)合缸，但它不是能量轉(zhuǎn)換裝不是能量轉(zhuǎn)換裝置，只是一個增置，只是一個增壓器件。壓器件。增速缸增速缸 增速缸用于快速運(yùn)動回路，在不增加泵的流增速缸用于快速運(yùn)動回路，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。量的前提下，使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度。n 增速缸也是活塞缸與柱塞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)液壓定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時，活塞將快速油進(jìn)入柱塞缸時，活塞將快速運(yùn)動（活

13、塞缸大腔必須補(bǔ)油）；運(yùn)動（活塞缸大腔必須補(bǔ)油）；當(dāng)液壓油同時進(jìn)入柱塞缸和活當(dāng)液壓油同時進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時，活塞慢速運(yùn)動。塞缸時，活塞慢速運(yùn)動。擺動式液壓缸擺動式液壓缸n單葉片式單葉片式 擺動角度較大，可達(dá)擺動角度較大，可達(dá)300300n輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩 T T（R R2 22 2R R1 12 2）ppm mb b / / 2 2 n輸出角速度輸出角速度 2q2qv v / / b b（R R2 22 2 R R1 12 2） 雙葉片式雙葉片式 擺動擺動角度一般小于角度一般小于150150。但在相同條件下，輸出但在相同條件下，輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動缸的轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動缸的兩倍，輸出角速度是單兩

14、倍，輸出角速度是單葉片缸的一半。葉片缸的一半。 當(dāng)通入液壓油，它的主當(dāng)通入液壓油，它的主軸能輸出小于軸能輸出小于360360的擺動的擺動運(yùn)動的缸稱為擺動式液壓缸。運(yùn)動的缸稱為擺動式液壓缸。常用于輔助裝置，如送料和常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械手及間轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械手及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。 液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸體組件、活塞組件、密封裝液壓缸的結(jié)構(gòu)基本上可以分為缸體組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置等五部分置、緩沖裝置和排氣裝置等五部分 液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸的典型結(jié)構(gòu)n液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式 缸體組件缸體組件 包括缸筒、包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。缸蓋、缸底等零件。 活塞組件活塞組件 包括活塞包括活塞與活塞桿等零件。與活塞桿等零件。 密封裝置密封裝置 有活塞與有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。密封。 緩沖裝置緩沖裝置 排氣裝置排氣裝置缸體組件缸體組件 缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封缸體組件與活塞組件構(gòu)成密封的容腔，承受油壓。因此缸體的容腔，承受油壓。因此缸體組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的組件要有足夠的強(qiáng)度，較高的表面精度和可靠的密封性。表面精度和可靠的密封性。 螺紋連接螺紋連接 法蘭連接法蘭連接半環(huán)連接半環(huán)連接活塞組件活塞組件 活塞組件由活塞、