液压传动讲义第3章 液压缸

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1、3液压缸3.1液压缸的类型及特点3.2液压缸的设计计算3.3液压缸的结构设计小结本章提要：本章主要内容为①液压缸的类型及特点。②液压缸的设计计算。③液压缸的典型结构。④液压缸的密封。通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑的主要问题，包括结构类型的选择和参数计算等，为液压缸设计打下基础。教学内容：本章介绍了液压缸、摆动缸的基本结构、工作原理和分类；提供了液压缸基本参数计算。教学重点：1．液压缸的基本结构；2．液压缸基本参数计算。教学难点：　　1．差动连接；　　2．液压缸的动密封和静密封。教学方法：课堂教学为主，充分利用网络课程中的多媒体素材来表示抽象概念，利用实验，了解液

2、压缸的结构及分类。教学要求：掌握液压缸、摆动缸的基本结构、工作原理和分类；了解液压缸基本参数计算。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

3、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：（3.1）（3.2）式中:、--分别为缸的进、回油压力；、--分别为缸的容积效率和机械效率；、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）]，活塞的运动速度和推

4、力分别为（3.3）（3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度和推力分别为（3.5）（3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。比较上述各式，可以看出：>,>；液压缸往复运动时的速度比为（3.7）(a)无杆腔进油(b)有杆腔进油(c)差动连接图3.2双作用单活塞杆液压缸计算简图上式表明,当活塞杆直径愈小时速度接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。(3)液压缸差动连接时[图3.2(c)]，活塞的运动速度和推力分别为（3.8）在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为（3.9）当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大

5、于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的速度大，而输出力则减小。差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。（4）差动液压缸计算举例。[例3.1]已知单活塞杆液压缸的缸筒内径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=25min，压力P1=2Mpa，P2=0。液压缸的容积效率和机

6、械效率分别为0.98、0.97，试求在图3.2(a)、(b)、(c)所示的三种工况下，液压缸可推动的最大负载和运动速度各是多少？并给出运动方向。解①在图3.2(a)中，液压缸无杆腔进压力油，回油腔压力为零，因此，可推动的最大负载为液压缸向左运动，其运动速度为②在图3.2(b)中，液压缸为有杆腔进压力油，无杆腔回油压力为零，可推动的负载为液压缸向左运动，其运动速度为③在图3.2(c)中，液压缸差动连接，可推动的负载力为液压缸向左运动，其运动速度为3.1.2柱塞式液压缸前面所讨论的活塞式液压缸的应用非常广泛,但这种液压缸由于缸孔加工精度要求很高，当行程较长时，加工难度大,使得制

7、造成本增加。在生产实际中,某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。如图3.3（a）所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成，如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用[图3.3（b）]。柱塞缸的柱塞端面是受压面，其面积大小决定了柱塞缸的输出速度和推力，为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，一般柱塞较粗，重量较大，水平安