液壓基礎(chǔ)知識4

1、第四章 液壓缸,液壓缸的類型和工作原理,液壓缸的設(shè)計和計算,液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的、做直線往復(fù)運(yùn)動（或擺動運(yùn)動）的液壓執(zhí)行元件。它結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠。用它來實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動時，可免去減速裝置，并且沒有傳動間隙，運(yùn)動平穩(wěn)，因此在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中得到廣泛應(yīng)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(jìn)出口油口A和B都可通壓力油或回油，以實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動，故稱為雙作用缸。,1、單活塞桿液壓缸,參照下圖，當(dāng)供給液壓缸的

2、流量Q一定時，活塞兩個方向的運(yùn)動速度為：V1=Q/A1=4Q/D2 (向左） V2= Q/A2=4Q/(D2-d2) (向右） 當(dāng)供油壓力p一定，回油壓力為零時 作用力： F1=p.A1=p.D2/4 (向右） F2=p.A2=p.(D2-d2)/4 (向左）,當(dāng)其差動連接時，作用力為： F3=p(A1-A2)=p.(d2/4) 速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所以 v3=Q/(A1-A2)=4Q/d2,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(yùn)動；也可以是活塞桿固定缸筒運(yùn)動。無論采用其中哪一種形式，液壓缸運(yùn)動所占空間長度都是兩倍行程。（見下圖）,雙活塞桿

3、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(fù)運(yùn)動時兩個方向的作用力和速度相等。 v=Q/A=4Q/(D2-d2) , F=p.A=p. (D2-d2)/4 v活塞（或缸筒）運(yùn)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(jī)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(jī)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(yùn)動所占

4、空間長度為活塞有效行程的三倍（見圖A）。一般多用于小機(jī)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(yùn)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(jī)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(shí)現(xiàn)一個方向的運(yùn)動，柱 塞回程要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(dǎo)向 單邊磨損，故其垂直使用更有利。,柱塞式液壓缸特點(diǎn)：,柱塞上有效作用力F為：

5、 F=p.A= 柱塞運(yùn)動速度為： v= = 式中 d柱塞直徑；其它符號意義同前。,A,d2,p . d2,4,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(shí)現(xiàn)較長的行程，而縮回時長度較短，結(jié)構(gòu)較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。,擺動式液壓缸是輸出扭矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動的執(zhí)行元件，也稱擺動式液壓馬達(dá)。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(jìn)油方向， 葉片將 帶動轉(zhuǎn) 子作往 復(fù)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

6、輸出的角速度之間的關(guān)系為： Q=/4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2) 所以 8Q/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(shè)計和計算,一、液壓缸主要尺寸的確定,液壓缸的設(shè)計和計算是在對整個液壓系統(tǒng)進(jìn)行工況分析，計算了最大負(fù)載力，先定了工作壓力的基礎(chǔ)上進(jìn)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(fù)載情況，運(yùn)動要求決定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，最后進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計。,二、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)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(shí)際工況，計算出外負(fù)載大小，然后參考下表選取適當(dāng)?shù)墓ぷ髁Α?一、液壓

7、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 (p17mpa),3、液壓缸缸筒壁厚和外徑的計算 缸筒最薄處壁厚：pyD/2() 缸筒壁厚；D缸筒內(nèi)徑； py缸筒度驗(yàn)壓力，當(dāng)額定壓Pn160 x105Pa時，Py=1.25Pn ； ()缸筒材料許用應(yīng)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?；钊麠U長度根據(jù)缸筒長度而定。對于工作行程受壓的活塞桿，當(dāng)活塞桿長度與活塞桿直徑之比大于15時，應(yīng)按材料力學(xué)有關(guān)公式對活塞進(jìn)行壓桿穩(wěn)定性驗(yàn)算。,4、活塞桿的計算 直徑強(qiáng)度校核：d4F/()1/2 d活塞桿直徑；F液壓缸的負(fù)載； ()活塞桿材料許用應(yīng)力，()=b/n。,1、液壓缸