[工学]液压与气压传动3b

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1、第三章执行元件液压与气压传动Chapter3执行元件本章主要内容：3.1液压缸3.2气缸3.3液压马达3.4气动马达3.5液压缸的设计计算3.6气缸的工作特性及计算吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动Part3.1液压缸液压缸是实现直线往复运动的执行元件。液压与气压传动中的执行元件是将流体的压力能转化为机械能的元件。它驱动机构作直线往复或旋转（或摆动）运动，其输入为压力和流量，输出为力和速度，或转矩和转速。吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动Part3.1.1液压缸的类型液压缸按其结构形式，可以分为活塞缸、柱塞缸和伸缩缸等。1.活塞式液压缸1）双杆活塞缸图3-1a所示为

2、缸筒固定的双杆活塞缸，活塞两侧的活塞杆直径相等它的进、出油口位于缸筒两端。当工作压力和输入流量相同时，两个方向上输出的推力F和速度v是相等的。其值为：图3-1双杆活塞缸a）缸筒固定吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动式中A—活塞的有效面积；D、d—活塞和活塞杆的直径；q—输入流量；p1、p2—缸的进、出口压力；ηm、ηV—缸的机械效率、容积效率。（3-1）（3-2）1）双杆活塞缸这种安装形式，工作台移动范围约为活塞有效行程的三倍，占地面积大，适用于小型机械。吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动图3-1b所示为活塞杆固定的双杆活塞缸。它的进、出油液可经活塞杆内的通道输入液

3、压缸或从液压缸流出。也可以用软管连接，进、出口就位于缸的两端。它的推力和速度与缸筒固定的形式相同。但是其工作台移动范围为缸筒有效行程的两倍，故可用于较大型的机械。图3-1双杆活塞缸b）活塞杆固定1）双杆活塞缸吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动图3-2所示为单杆活塞缸。由于只在活塞的一端有活塞杆，使两腔的有效工作面积不相等，因此在两腔分别输入相同流量的情况下，活塞的往复运动速度不相等。它的安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，进、出口的布置根据安装方式而定；但工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。2）单杆活塞缸图3-2单杆活塞缸a）向右运动b）向左运动吉林农业科技学院第三章执行元件

4、液压与气压传动2）单杆活塞缸单杆活塞缸的推力和速度计算式如下：（3-3）（3-4）（3-5）（3-6）吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动在液压缸的活塞往复运动速度有一定要求的情况下，活塞杆直径d通常根据液压缸速度比λν=v2/v1的要求以及缸内径D来确定。由式（3-5）和式（3-6）得：2）单杆活塞缸（3-7）（3-8）由此可见，速比λv越大，活塞杆直径d越大。吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动图3-3差动液压缸单杆活塞缸的左右腔同时接通压力油，如图3-3所示，称为差动连接，此缸称为差动液压缸。差动液压缸左、右腔压力相等，但左、右腔有效面积不相等，因此，活塞向右运动

5、。差动连接时因回油腔的油液进入左腔，从而提高活塞运动速度，其推力和速度按下式计算：3）差动液压缸（3-9）考虑容积效率ηV（3-10）向液压缸右腔输油，而左腔通油箱活塞便向左运动，推力和速度与式（3-4）式（3-6）相同。如要求v3和活塞向左运动的速度v2相等，即v3=v2，则必须使D=吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动2.柱塞式液压缸Part3.1.1液压缸的类型图3-4柱塞式液压缸a）单柱塞缸b）双柱塞缸1—缸筒2—柱塞单柱塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外力，如图3-4a所示。用两个柱塞缸组合，如图3-4b所示，也能用压力油实现往复运动。柱塞运动时，由缸盖上的导向套来

6、导向，因此，缸筒内壁不需要精加工。它特别适用于行程较长的场合。（3-11）（3-12）式中d—柱塞直径吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动3.伸缩式液压缸Part3.1.1液压缸的类型伸缩式液压缸由两上或多个活塞套装而成，前一级缸的活塞杆是后一级缸的缸筒。伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸。图3-5（见书P111）所示为一种普通伸缩缸，在各级活塞依次伸出时，液压缸的有效面积是逐级变化的。在输入流量和压力不变的情况下，则液压缸的输出推力和速度也逐级变化。其值为：（3-13）（3-14）式中i—第i级活塞这种液压缸起动时，活塞有效面积最大，因此，输出推力也最

7、大。随着行程逐级增长，推力随之逐级减小；速度则逐级增快。如欲推力和速度始终保持恒定，可采用同步伸缩液压缸。吉林农业科技学院第三章执行元件液压与气压传动图3-6单作用式三级同步伸缩液压缸1—外缸筒2—一级活塞缸筒3—二级活塞缸筒4—三级活塞3.伸缩式液压缸Part3.1.1液压缸的类型图3-6所示为单作用式三级同步伸缩液压缸的工作原理图。该缸的各级活塞面积设计成A1=2A2、A2=2A3、A3=2A4，并在一级和二级活塞缸筒的左端各设一带有顶杆的