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1、,單擊此處編輯母版標題樣式,單擊此處編輯母版文本樣式,第二級,第三級,第四級,第五級,*,第四章 液壓缸,液壓缸的類型和工作原理,液壓缸的設計和計算,液壓缸,是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的、做直線往復運動（或擺動運動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實現(xiàn)往復運動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運動平穩(wěn)，因此在各種機械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應用。,4-1,液壓缸的類型和工作原理,根據(jù)常用液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，可將其分為四種類型,：,活塞式,柱塞式,伸縮式,擺動式,單活塞桿式,雙活塞桿式,一、活塞式液壓缸,單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口油口,A,和,

2、B,都可通壓力油或回油，以實現(xiàn)雙向運動，故稱為雙作用缸。,1、單活塞桿液壓缸,參照下圖，當供給液壓缸的流量,Q,一定時，活塞兩個方向的運動速度為：,V,1,=Q/A,1,=4Q/D,2,(,向左）,V,2,=Q/A,2,=4Q/(D,2,-d,2,)(,向右）,當供油壓力,p,一定，回油壓力為零時 作用力：,F,1,=p,.,A,1,=p,.,D,2,/4(,向右）,F,2,=p,.,A,2,=p,.,(D,2,-d,2,)/4(,向左）,當其,差動連接,時，作用力為：,F,3,=p(A,1,-A,2,)=p,.,(,d,2,/4),速度:,v,3,=(Q+Q,2,)/A,1,=(Q+v,3,

3、.,A,2,)/A,1,所以,v,3,=Q/(,A,1,-A,2,)=4Q/,d,2,符號意義參閱下圖,單活塞桿液壓缸可以是缸筒固定，活塞運動；也可以是活塞桿固定缸筒運動。無論采用其中哪一種形式，液壓缸運動所占空間長度都是兩倍行程。（見下圖）,雙活塞桿液壓缸的兩活塞桿直徑通常相等，活塞兩端有效面積相同。如果供油壓力不變，那么活塞反復運動時兩個方向的作用力和速度相等。,v=Q/A=4Q/,(D,2,-d,2,),F=p,.,A=p,.,(D,2,-d,2,)/4,v,活塞（或缸筒）運動速度；,Q,供油流量；,F,活塞（或缸筒）上的作用力；,p,供油壓力；,A,活塞有效面積；,D,活塞直徑；,d,

4、活塞桿直徑。,這種液壓缸在傳動時活塞桿只承受拉力，多數(shù)用于機床。,2、雙活塞桿液壓缸,雙活塞桿液壓缸的兩端都有活塞伸出，如圖所示。其組成與單活塞桿液壓缸基本相同。缸筒與缸蓋用法蘭連接，活塞與缸筒內(nèi)壁之間采用間隙密封。,雙活塞缸機構(gòu)示意,將缸筒固定在床身上，活塞桿和工作臺相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長度為活塞有效行程的三倍（見圖,A）。,一般多用于小機床；反之，將活塞桿固定在床身上，缸筒和工作臺相聯(lián)接時，工作臺運動所占空間長度為液壓缸有效行程的兩倍（見圖,B），,適用于中型及大型機床。,二、柱塞式液壓缸,柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu),（）它是一種單作用式液壓缸，靠,液壓力只能實現(xiàn)一個方向的運動，柱,塞回程要

5、靠其它外力或柱塞的自重；,（）柱塞只靠缸套支承而不與缸套,接觸，這樣缸套極易加工，故適于做,長行程液壓缸；,（）工作時柱塞總受壓，因而它必須,有足夠的剛度；,（）柱塞重量往往較大，水平放置時,容易因自重而下垂，造成密封件和導向,單邊磨損，故其垂直使用更有利。,柱塞式液壓缸特點：,柱塞上有效作用力,F,為：,F=p,.,A=,柱塞運動速度為：,v=,式中,d,柱塞直徑；其它符號意義同前。,A,d,2,p,.,d,2,4,Q,4Q,三、伸縮式液壓缸,伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，如圖所示。伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現(xiàn)較長的行程，而縮回時長

6、度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機械和農(nóng)業(yè)機械上。,擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現(xiàn)往復運動的執(zhí)行元件，也稱擺動式液壓馬達。有單葉片和雙葉片兩種形式。圖中定子塊固定在缸體上，而葉片和轉(zhuǎn)子連接在一起。根據(jù)進油方向，葉片將 帶動轉(zhuǎn) 子作往 復擺動。,四、擺動式液壓缸,如圖所示，若輸入液壓油的流量為,Q,和擺動軸輸出的角速度,之間的關(guān)系為：,Q=/4(D,2,-d,2,)b,.,n=(b/8)(D,2,-d,2,),所以,8,Q/b(D2-d2),式中,n,擺動軸的轉(zhuǎn)速(,n=/2)；,b,葉片寬度；,D、d,見圖。,結(jié)束,4-2,液壓缸的設計和計算,一、液壓缸主要尺寸的確定,液壓缸的設計和計

7、算是在對整個液壓系統(tǒng)進行工況分析，計算了最大負載力，先定了工作壓力的基礎上進行的（詳見第十一章）。因此，首先要根據(jù)使用要求確定結(jié)構(gòu)類型，在按照負載情況，運動要求決定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，最后進行結(jié)構(gòu)設計。,二、液壓缸結(jié)構(gòu)設計中的幾個基本問題,1,、,工作壓力的選取,根據(jù)液壓缸的實際工況，計算出外負載大小，然后參考下表選取適當?shù)墓ぷ髁Α?一、液壓缸主要尺寸的確定,2、活塞桿直徑,d,與缸筒內(nèi)徑,D,的計算,受拉時：,d=(0.3-0.5)D,受壓時：,d=(0.5-0.55)D(p,1,5mpa),d=(0.6-0.7)D (5mpa p,1,7mpa),3、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計算,缸筒最薄

8、處壁厚：,p,y,D,/2(,),缸筒壁厚；,D,缸筒內(nèi)徑；,p,y,缸筒度驗壓力，當額定壓,P,n,160 x10,5,P,a,時，,Py,=1.25Pn；,(,),缸筒材料許用應力。(,)=,b,/n。,5、,液壓缸缸筒長度的確定,缸筒長度根據(jù)所需最大工作行程而定。活塞桿長度根據(jù)缸筒長度而定。對于工作行程受壓的活塞桿，當活塞桿長度與活塞桿直徑之比大于15時，應按材料力學有關(guān)公式對活塞進行壓桿穩(wěn)定性驗算。,4、,活塞桿的計算,直徑強度校核：,d4,F,/(,),1/2,d,活塞桿直徑；,F,液壓缸的負載；,(,),活塞桿材料許用應力，(,)=,b,/n。,1、液壓缸的緩沖,液壓缸中使用的緩沖裝置，常見的有環(huán)狀間隙式，節(jié)流口可調(diào)式或外加緩沖回路等。,二、液壓缸結(jié)構(gòu)設計中的幾個基本問題,2、液壓缸的排氣,為了排除聚集在液壓缸內(nèi)的空氣，可在缸的兩端最高部位各裝一只排氣塞。,排氣塞結(jié)構(gòu),結(jié)束,