差动液压缸的参数分析和计算.pdf

差动液压缸的参数分析和计算 朱世久孙健民 差 动液压缸的参数分析和计算 山东工业大学 朱世久 山东省机械厅 孙健民 一一 一 在锻压机床的液压系统中 , 差动液 压缸应用非 常广泛 , 其参数计算也比较复杂 。然而, 现有的书刊 , 有关它的 内容很少 。 这里我们仅对差动液压缸的参 数和计算作一探讨 。 差动液压缸的工作原理 单杆活塞式液压缸在其左右两腔相互接通并输 入压力油时 , 称之 为 “ 差动连接 ”, 作差动连接的单杆 活塞缸叫做 “ 差 动液压缸 ”。 差 动缸左右两腔输入的 压力是相等的 , 但 由于左腔的有效 作用面积大于右 腔 , 故活塞能 向右移动 , 并使有杆腔中油液流入无杆 腔去 , 这就是它工作的基本原理 。 如图所示的差动液 压缸 , , 、 户 表示 泵输出的压力和 流量 , 无杆腔的 压 力 、 流量 、 面积分别 为 、 , 和 , 有杆腔的参数为 、 和 , 活塞杆的截面积为 , 负载为 , , 差动 缸 的输出参数为速度和推力 。 值得注意的是活 塞杆能以右移 , 并非大腔压 力 , 大于小腔压力 , 恰恰相反在起动时 , 一 , 一旦活塞杆运动 , 则 由伯努利方程不难证明 , 那活塞杆为什么能 够右移呢九 , 这个推力差是差动缸能够工 作的关键 。 差动缸常用在组合机床等需要有快进 、 工进 、 快 退动作循环的进给系统中 , 利 用 图示 的 差 动连接实 现快进大腔进油 、 小 腔回油箱 时实 现工进小 腔进 油 、 大腔回油箱 时实现快退 。 当设计要求快进和快退 速度相等时 , 可取 一 或 一 。 差动缸输出参数 叱和 的计算 传递运动时的输出参数 必须注意 , 差动缸进入大腔的流量为 泵的流 户户, 月月月月 量 户 和回油腔流量 之 和 。 由式 和 一饥 , 不难推出 户 户 仇一不 上式说明泵的供油量虽然进入大腔面积 , , 实 际相当 于只作用在活塞杆的面积上 , 所以获得 了快进速度 , 设计时的比值取得越小 , 则差动 快进的速度越大 。 传递动力时的输出参数凡 由启动时力 的关系式 , 一 , , 得 , 一 , 一一 ,。, 推力是用于克服外载 的 , 故 , 公式说明油压力 , 虽然作用在上 , 但实际 起作用的只是面积 , 所以差动连接时输出的推力 较小 。 液压能转换为机械能输出的关系 , 一 上述三个公式都是理论公式 , 若考虑到缸工作 时的泄漏 、 摩擦损失等的影响 , 在计算时可分别计入 缸的容积效率 甲 。、 机械效率乳 和 总效率 甲即可 。 、 , 的相互关系分析 了了 了 一 , 厂,广犷,尸,广,厂,犷,飞犷犷一丫一丫一丫飞一,尸犷, 广 , 广,犷,犷,广,广飞广, 犷 , 广一,广,广,广,广,犷,厂,厂,犷,厂,色犷,厂, 取 , 则可得优化设计结果为 “ 月 一 。 了 了 由上述可知 , 依据滑块工作行程 中曲柄的最大 输入转矩最小原则建立目标函数 , 进行机构 的优化 设计 , 可使 曲柄滑块机构的传力特性达到最 佳 , 同时 也能保证滑块工作行程的运动平稳 。 参考文献 王保民偏置曲柄滑块机构综合的解析法机械科学与技术 , 曹惟庆 , 徐曾荫机构设计机械工业出版社 , 何德誉曲柄压力机机械工业出版社 , 刘惟信 , 孟门宗机械最优化设计清华大学出版社 , 锻压机械 在设计和应用时 , 往往特别注 意差 动缸的回油 腔流量 。 关心的问题有两个 , 一是它 和进油腔流 量的关系 , 二是它与泵的流量 户 的关系 与的关系 左 、 右腔的流 量关系主要决定 于面积 , 和 、。 , , 。 的大小 , 由 子手 , 即得 、 一 囚 一一 尸 , 一 李 , “ 上式说明差动连接时 , 回油腔的流量小于进 油腔的流量 。 与 , 的关系 与 , 的大小问题 , 直接影 响到泵 的容量选 择和缸的结构尺寸设计 , 必须给予足够的重视 。 流量为 , , 而阀的压力损失与通过该阀的实际 流量有关 。 式和式代入式即可得 而 , 或 , 幽 凡 一 由式 户 一 一 番 一” 一 番 可以得出如下结论 当或时 , 则 户。 当或时 , 则 , 。 当或 。 时 , 则 , 。 根据设计要求和上述流量之 间 的关系 , 就可以 选取合适的油泵流量和进行缸的结构尺寸设计 。 夕 、夕、夕, 的相互关系分析 压力 的这三个参数关系很重要 , 正 确建立起它 们之 间的关系 , 有助 于差动缸的设计计算和压力调 整 。 与的关系 缸运动 时的 力平衡方程式为 , 一 , 一般液压缸根据负载 的大小和 、 的数 值 , 就可知道 , 与的关系 。 对于 差动液压缸必须 再补 充一个方程 , 这可应用伯努利方程求解而得 一 政 式中 差动连接 所经路 线上的阀和管道 压力损失 通常 , 差动回路线路较短 , 管道的压力损失可忽 略不计 , 主要考虑 阀的压力损失 。 众一 阮 式中 液流 流经段内各种 阀上的压力 损失 液流流经段内各 种阀 上的压力 损失 必须注意 , 上述两段 的计算条件并不相同 , 因为段中实际通过的流量为 , 段 中通过的 将 、 式进行比较可知 , 差动连接时由于背 压腔有 , 和两项压力损失 , 所以承载能力较差 。 换 言之 , 为了克服相 同 的负载 , , 油缸进油腔的 压力 值 , 要提高许多 。 这就决定 了差动连接仅能用于快 速驱进而不能当作工进时的一种油路连接形式 。 户 的确 定 户一, 十 式中 液流通过段时的压力损失 由图可见 , 虽然 , 也通过阮段 , 但在上述计算 , 时已考虑了泵的流量 , , 所以这里不 予考虑 把值代入式 , 即得 , , 户一 子子 。予户 子 户动 厂 尸 厂 一厂即 优 即 由此可见 , 差动连接时泵压由五部分组成 它必须克服外载 , 这是拾出作功 。 因为差动油缸左右腔接通 , 所以必须克服极 , , 大的背压力 才 。 经段时 , 通过 阀和管道的压力损失 , 并 折算到进油路上 。 户 流 经阮段时 , 通过阀和管道的压力 损失 , 并折算到进油路上 。 , 流经段时 , 通过阀和管道的压力损失 欢迎订阅 全国机床产品订货手册 最新版 机械工 业部生产 与信息统计司和中国机床总公司共同 组织编印的全国机床产品钉货手册最新版已出版 。 本书以编目形式汇集了我国机 床行业近 。家企业的 金切 、 锻压 、 铸造 、 木工等机床产品及仪 、 机床附件 、 塑料机 械等共个品种规格 , 列有主要参数 、 外形尺 寸 、 生产厂 家和最新参考价格 。 在每类产品前还编印了典型产品的外观 图形照片另 附有生产厂家名录 。 编入厂家之多 , 型号规格范 围之广 , 内容之新 , 资料之丰富 , 堪称机床大