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1第五章液压缸

液压缸第1页2

液压缸是液压系统中执行元件。它是一个把液体压力能转换成机械能以实现直线或往复运动能量转换装置。前言特点液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛应用。液压缸第2页3§5－1液压缸类型和特点一、活塞缸㈠、双杆活塞缸1、缸筒固定双杆活塞缸：液压缸第3页4

1）、进、出油口布置在缸筒两端；

2）、两活塞杆直径普通相等；

3）、当工作压力P1和输入流量q不变时，两个方向上输出推力和速度相等。结构特点液压缸第4页5式中：A－活塞有效面积；

d－活塞杆直径；

D－活塞直径。4）、这种安装使工作台移动范围约为活塞有效行程3倍，占地面积大，宜用于小型设备。液压缸第5页62、活塞杆固定双杆活塞缸液压缸第6页71）、进、出油口可布置在活塞杆两端，也可布置在缸筒两端；2）、移动范围为缸筒有效行程二倍，故适合用于较大型设备；3）、两活塞杆直径相等；4）、两个方向上输出推力和速度与活塞杆固定时相同。结构特点液压缸第7页8

可将双杆活塞缸设计成一个活塞杆受拉，而另一个活塞杆不受力，所以活塞杆可做得细一些。职能符合：注意！液压缸第8页9㈡、单杆活塞缸：液压缸第9页101、进、出油口布置依据安装方式而定；2、能够缸筒固定，也可活塞杆固定；3、工作台移动范围是活塞（缸筒）有效行程得二倍；4、两个方向上输出得推力和速度不相等；

结构特点液压缸第10页11液压缸第11页125、速度比：两个方向上输出速度v2和v1比值称为速度比。即：

6、差动缸：单杆活塞缸在其左右两腔都通高压油时，称为差动连接，这时称作差动缸。液压缸第12页131）、差动连接只能向一个方向运动，反向运动时再接入非差动连接；液压缸第13页142）、输出推力和速度。结论单杆活塞缸职能符合较大提升速度，推力下降很大。液压缸第14页15二、柱塞缸1、只能实现一个方向运动，反向运动要靠外力；液压缸第15页162、柱塞与缸筒不接触，运动时由缸盖上导向套来导向，所以缸筒内壁不须精加工；3、适合于行程较长场所；4、输出推力和速度：式中：d—柱塞直径液压缸第16页17柱塞缸职能符号液压缸第17页18三、其它液压缸1、增压缸：由活塞缸和柱塞缸组成。工作原理：利用活塞与柱塞有效面积之差使液压系统中局部区域取得高压。液压缸第18页19当时，。2、伸缩缸:由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸活塞是后一级活塞缸缸筒，伸出时可取得很长工作行程，缩回时可保持很小尺寸。液压缸第19页203、齿轮缸：由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成。柱塞移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮转动。液压缸第20页21

增速缸用于快速运动回路，在不增加泵流量前提下，使执行元件取得尽可能大工作速度。4、增速缸：增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成复合缸，活塞缸活塞内腔是柱塞缸缸筒，柱塞固定在活塞缸缸筒上。当液压油进入柱塞缸时，活塞将快速运动（活塞缸大腔必须补油）；当液压油同时进入柱塞缸和活塞缸时，活塞慢速运动。液压缸第21页22§5-2液压缸经典结构液压缸第22页23液压缸第23页24（一）缸筒组件液压缸第24页25（二）活塞组件液压缸第25页26（三）缓冲装置液压缸第26页27（四）排气装置液压缸第27页28（五）密封装置液压缸第28页29§5－3液压缸设计与计算

一、设计时应注意问题1、尽可能使活塞杆处于受拉状态。2、注意缓冲和排气。3、正确确定油缸安装、固定方式。注意油缸热胀冷缩。4、依据推荐结构形式和标准设计。5、注意壁厚强度，必要时进行压杆稳定计算。液压缸第29页30液压系统压力大小，与油缸尺寸有很大关系，油缸尺寸小，系统压力高，所需流量小，系统结构紧凑。油缸尺寸大，系统压力低，所需流量大，系统结构涣散。原始资料：推力F、速度v、行程s设计参数：缸径D、杆径d、缸长L、杆长l液压缸第30页31二、液压缸主要尺寸确实定D：液压缸缸筒内径或活塞直径。依据公式算定后，再选靠近标准值。d：活塞杆直径。依据推荐值选取。L：缸筒长度。由最大行程确定，普通L≦20D。液压缸第31页32三、强度校核1、缸筒壁厚δ：1）、薄壁（D/δ≧10)：2）、厚壁（D/δ<10）：液压缸第32页33式中：D—缸筒内径；

py—缸筒试验压力，依据要求选定；

[σ]—缸筒材料许用应力。2、活塞杆直径d：式中：F

—活塞杆上作用力；

[σ]—活塞杆材料许用应力。液压缸第33页343、缸盖螺栓直径ds：式中：F—液压缸负载；

Z—固定螺栓个数；

k—螺纹拧紧系数k=1.12～1.5；

[σ]—螺栓材料许用应力。液压缸第34页35四、稳定性校核

活塞杆受轴向压缩时，它所承受力F：式中：Fk—临界负载；

nk—安全系数，普通取2～4。1、当活塞杆细长比ι/rk>ψ1√ψ2

时：液压缸第35页362、若ι/rk≦ψ1√ψ2

时且ψ1√ψ2=20～120时：式中：

ι—安装长度；

rk—活塞杆横截面最大回转半径；

ψ1和

ψ2—柔性系数和末端系数；

E—活塞杆材料弹性模量；

J—活塞杆横截面惯性矩；

A—活塞杆横截面积；a—系数；

f—由材料强度决定试验值。液压缸第36页37五、缓冲计算1、活塞杆与缸筒凹部未接触时：pc=0液压缸第37页382：活塞杆与缸筒凹部接触时

被压腔（缓冲腔）内产生液压能：工作部件产生机械能：若制动：E1=E2∴液压缸第38页39

1)、缓冲装置为节流口可调式

2）、缓冲装置为节流口改变式：液压缸第39页405-1、附图所表示三个液压缸缸筒和活塞杆直径都是D和d，当输入压力油流量都是q时，试说明各缸筒移动速度，移动方向和活塞杆受力情况。液压缸第40页41解：a).移动速度：v=4q/π(D2-d2)

移动方向：缸筒向左移动活塞杆受力：受拉；F=π(D2-d2)p/4

b).移动速度：v=4q/πd2

移动方向：缸筒向右移动活塞杆受力：受压；F=πd2p/4c).移动速度：v=4q/πd2

移动方向：缸筒向右移动活塞杆受力：受压；F=πd2p/4液压缸第41页425-4、附图示两结构相同串联液压缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=9×105Pa，q1=12L/min，当不计摩擦损失和泄漏时，问：1>.两缸负载相同时负载和速度各为多少？

2>.缸1不受负载时，缸2能承受多少负载？

3>.缸2不受负载时，缸1能承受多少负载？液压缸第42页43解：1)、∵p1A1=p2A2+F1p2A1=F2F1=F2∴

F1=F2=p1A1/(1+A2/A1)=9×105×100×10-4/(1+80/100)=5000N液压缸第43页44V1=q1/A1=12×103/100=120cm/min=0.02m/sV2=v1A2/A1=120×80/100=96cm/min=0.016m/s2)、∵p1A1=p2A2

p2A1=F2