第4章-液压缸

第4章：液压缸液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。学习要点六摆动缸的转矩和转速公式的推导一液压缸的功用：液压功率p×q==F×v机械功率二单杆液压缸受力平衡方程：p1A1=p2A2+F注意研究两腔压力和负载三者之间的变化关系三何谓差动连接？何谓差动缸？差动缸的实质？单杆液压缸左右两腔同时通入压力油的连接方式称为差动连接。作差动连接的缸称为差动缸。差动缸的有效工作面积是活塞杆面积。四液压缸的结构、安装形式。五缓冲原理、作用和物理本质。动能→→压力能→→压力损失→→热能按结构形式分：活塞缸又分单杆活塞缸、双杆活塞缸柱塞缸摆动缸又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸液压缸的分类单作用液压缸一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；复合式缸活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。按作用方式分：双杆活塞缸双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。双杆活塞缸的速度推力特性v＝q/A＝4qηv/π（D2－d2）缸在左右两个方向上输出的速度相等，ηv为缸的容积效率。F＝A（p1－p2）ηm＝π（D2－d2）（p1－p2）ηm/4缸在左右两个方向上输出的推力相等，ηm为缸的机械效率。当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍。单杆活塞缸单杆活塞缸速度推力特性向右运动速度v1＝qηv/A1＝4qηv/πD2向右运动推力F1＝（A1p1－A2p2）ηm向左运动速度v2＝qηv/A2＝4qηv/π（D2－d2）向左运动推力F2＝（A2p1－A1p2）ηm往返速比λv＝v2/v1＝1/［1－（d/D）2］式中ηv为缸的容积效率，ηm为缸的机械效率单杆活塞缸只有一端带活塞杆，它也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍。单杆活塞缸差动连接的速度推力特性运动速度v3＝（q＋q‘）/A1＝（q＋A2v3）/A1整理得：v3＝q/（A1－A2）＝4q/πd2如果要求差动缸向右运动速度v3＝非差动连接向左运动速度v2则D=21/2d活塞推力F3＝p1（A1－A2）ηm单活塞杆缸两腔同时通压力油，称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。图示为向右运动。柱塞缸柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。柱塞缸的速度推力特性柱塞运动速度v＝qηv/A＝4qηv/πd2柱塞推力F＝pAηm＝p（πd2/4）ηm柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。伸缩液压缸当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。齿条活塞缸齿条活塞缸的速度推力特性输出转矩TM＝Δp（π/8）D2Diηm输出角速度ω＝8qηv/πD2Di式中Δp为缸左右两腔压力差，D为活塞直径，Di为齿轮分度圆直径。齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。增压缸增压比为大活塞与小柱塞的面积比K＝D2/d2小柱塞缸输出的压力pb＝paKηm增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，只是一个增压器件。增速缸增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，活塞缸的活塞内腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。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。摆动式液压缸单叶片式摆动角度较大，可达300°输出转矩T＝（R22－R12）Δpηmb/2输出角速度ω＝2qηv/b（R22－R12）双叶片式摆动角度一般小于150°。但在相同条件下，输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。拉杆液压缸结构液压缸的结构基本上可以分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等五部分液压缸的典型结构液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式缸体组件包括缸筒、缸盖、缸底等零件。活塞组件包括活塞与活塞杆等零件。密封装置有活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。缓冲装置排气装置缸体组件缸体组件与活塞组件构成密封的容腔，承受油压。因此缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度和可靠的密封性。螺纹连接法兰连接半环连接活塞组件活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成半环式连接结构螺纹式连接结构两个薄螺母两个半边圆环密封装置密封装置的作用是用来阻止有压工作介质的泄漏；防止外界空气、灰尘、污垢与异物的侵入。缓冲结构示例排气装置空气积聚使液压缸运动不平稳，低速时产生爬行钢珠式圆锥式