nullnull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null 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null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{null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null参照下图，当供给液压缸的流量Q一定时，活塞两个方向的运动速度为：V1=Q/A1=4Q/πD2 (向左） V2= Q/A2=4Q/π(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.πD2/4 (向右）
F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4 (向左）null当其差动连接时，作用力为： F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4) 速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所以 v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd2符号意义参阅下图null 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）null 双活塞杆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。null2、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。null双活塞缸机构示意null 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。null二、柱塞式液压缸柱塞式液压缸结构null（１）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；
（２）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；
（３）工作时柱塞总受压，因而它必须
有足够的刚度；
（４）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：null柱塞上有效作用力F为：
F=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。Ad2 p . d2 4Q4Qnull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。null 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null 如图所示，若输入液压油的流量为Q和摆动轴输出的角速度之间的关系为：
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null§ 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null1、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、液压缸主要尺寸的确定null2、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 (p1<5mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa< p1<7mpa) d=0.7D (p1>7mpa)3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算 缸筒最薄处壁厚：δ≥pyD/2(σ) δ—缸筒壁厚；D—缸筒内径； py—缸筒度验压力，当额定压Pn>160x105Pa时，Py=1.25Pn ； (σ)—缸筒材料许用应力。(σ)=σb/n。null5、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：d≥[4F/π(σ)]1/2
d—活塞杆直径；F—液压缸的负载； (σ)—活塞杆材料许用应力，(σ)=σb/n。null1、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null2、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
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