1、第四章 液压缸,液压缸的类型和工作原理,液压缸的设计和计算,液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。, 4-1液压缸的类型和工作原理,根据常用液压缸的结构形式，可将其分为四种类型：,活塞式,柱塞式,伸缩式,摆动式,单活塞杆式,双活塞杆式,一、活塞式液压缸,单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。,1、单活塞杆液压缸,参照下图，当供给液压缸的
2、流量Q一定时，活塞两个方向的运动速度为：V1=Q/A1=4Q/D2 (向左） V2= Q/A2=4Q/(D2-d2) (向右） 当供油压力p一定，回油压力为零时 作用力： F1=p.A1=p.D2/4 (向右） F2=p.A2=p.(D2-d2)/4 (向左）,当其差动连接时，作用力为： 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,符号意义参阅下图,单活塞杆液压缸可以是缸筒固定，活塞运动；也可以是活塞杆固定缸筒运动。无论采用其中哪一种形式，液压缸运动所占空间长度都是两倍行程。（见下图）,双活塞杆
3、液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力不变，那么活塞反复运动时两个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）运动速度；Q供油流量；F活塞（或缸筒）上的作用力； p供油压力；A活塞有效面积； D活塞直径；d活塞杆直径。这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力，多数用于机床。,2、双活塞杆液压缸,双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出，如图所示。其组成与单活塞杆液压缸基本相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。,双活塞缸机构示意,将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台相联接时，工作台运动所占空
4、间长度为活塞有效行程的三倍（见图A）。一般多用于小机床；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为液压缸有效行程的两倍（见图B），适用于中型及大型机床。,二、柱塞式液压缸,柱塞式液压缸结构,（）它是一种单作用式液压缸，靠 液压力只能实现一个方向的运动，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与缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程液压缸； （）工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度； （）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。,柱塞式液压缸特点：,柱塞上有效作用力F为：F
5、=p.A=柱塞运动速度为：v= =式中 d柱塞直径；其它符号意义同前。,A,d2,p . d2,4,Q,4Q,三、伸缩式液压缸,伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，如图所示。伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。,摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。图中定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向， 叶片将 带动转 子作往 复摆动。,四、摆动式液压缸,如图所示，若输入液压油的流量为Q和摆动轴输出的角速
6、度之间的关系为： Q=/4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2) 所以 8Q/b(D2-d2) 式中 n摆动轴的转速(n= /2)； b叶片宽度； D、d见图。,结束, 4-2 液压缸的设计和计算,一、液压缸主要尺寸的确定,液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础上进行的（详见第十一章）。因此，首先要根据使用要求确定结构类型，在按照负载情况，运动要求决定液压缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计。,二、液压缸结构设计中的几个基本问题,1、工作压力的选取 根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作力。,一、液压缸主要尺寸
7、的确定,2、活塞杆直径d与缸筒内径D的计算 受拉时： d=(0.3-0.5)D 受压时： d=(0.5-0.55)D (p17mpa),3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算 缸筒最薄处壁厚：pyD/2() 缸筒壁厚；D缸筒内径； py缸筒度验压力，当额定压Pn160x105Pa时，Py=1.25Pn ； ()缸筒材料许用应力。()=b/n。,5、液压缸缸筒长度的确定缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞杆直径之比大于15时，应按材料力学有关公式对活塞进行压杆稳定性验算。,4、活塞杆的计算 直径强度校核：d4F/()1/2 d活塞杆直径；F液压缸的负载； ()活塞杆材料许用应力，()=b/n。,1、液压缸的缓冲液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式，节流口可调式或外加缓冲回路等。,二、液压缸结构设计中的几个基本问题,2、液压缸的排气 为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。,排气塞结构,结束,
