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1、液压技术1第1页，共36页，编辑于2022年，星期日第五章第五章 液压缸液压缸2第2页，共36页，编辑于2022年，星期日 液压缸是液压系统中的执行元件。它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线或往复运动的能量转换装置。前前 言言特点特点液压缸结构简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。3第3页，共36页，编辑于2022年，星期日551 1 液压缸的类型和特点液压缸的类型和特点一、活塞缸一、活塞缸、双杆活塞缸、双杆活塞缸1、缸筒固定的双杆活塞缸：、缸筒固定的双杆活塞缸：4第4页，共36页，编辑于2022年，星期日 1）、进、出油口布置在缸筒两端；2）、两活塞杆的直径一般相等；3）、当
2、工作压力P1和输入流量q不变时，两个方向上输出的推力和速度相等。结构特点5第5页，共36页，编辑于2022年，星期日式中：A 活塞的有效面积；d 活塞杆直径；D 活塞直径。4）、这种安装使工作台的移动范围约为活塞有效行程的3倍，占地面积大，宜用于小型设备。6第6页，共36页，编辑于2022年，星期日2、活塞杆固定的双杆活塞缸、活塞杆固定的双杆活塞缸7第7页，共36页，编辑于2022年，星期日1）、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的二倍，故适用于较大型的设备；3）、两活塞杆的直径相等；4）、两个方向上输出的推力和速度与活塞杆固定时相同。结构特点8第8
3、页，共36页，编辑于2022年，星期日 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！9第9页，共36页，编辑于2022年，星期日、单杆活塞缸：、单杆活塞缸：10第10页，共36页，编辑于2022年，星期日1、进、出油口的布置根据安装方式而定；、进、出油口的布置根据安装方式而定；2、可以缸筒固定，也可活塞杆固定；、可以缸筒固定，也可活塞杆固定；3、工作台移动范围是活塞（缸筒）有效行、工作台移动范围是活塞（缸筒）有效行程得二倍；程得二倍；4、两个方向上输出得推力和速度不相等；、两个方向上输出得推力和速度不相等；结构特点11第11页，共36
4、页，编辑于2022年，星期日12第12页，共36页，编辑于2022年，星期日5、速度比：、速度比：两个方向上的输出速度v2和v1的比值称为速度比。即：v=v2/v1=1/1-(d/D)2 d=D (v 1)/v 6、差动缸：、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。13第13页，共36页，编辑于2022年，星期日1）、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；14第14页，共36页，编辑于2022年，星期日2）、输出的推力和速度。结论单杆活塞缸职能符合较大提高速度，推力下降很大。15第15页，共36页，编辑于2022年，星期日二、柱塞缸二、柱塞缸
5、1、只能实现一个方向的运动，反向运动要靠外力；、只能实现一个方向的运动，反向运动要靠外力；16第16页，共36页，编辑于2022年，星期日2、柱塞与缸筒不接触，运动时由缸盖上的、柱塞与缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不须精导向套来导向，因此缸筒的内壁不须精加工；加工；3、适合于行程较长的场合；、适合于行程较长的场合；4、输出的推力和速度：、输出的推力和速度：式中：d 柱塞的直径17第17页，共36页，编辑于2022年，星期日柱塞缸的职能符号18第18页，共36页，编辑于2022年，星期日三、其它液压缸三、其它液压缸1、增压缸：、增压缸：由活塞缸和柱塞缸组成。工作原理：利
6、用活塞与柱塞有效面积之差使液压系统中的局部区域获得高压。19第19页，共36页，编辑于2022年，星期日当 D d 时，p3 p1。2、伸缩缸、伸缩缸:由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的尺寸。20第20页，共36页，编辑于2022年，星期日3、齿轮缸：、齿轮缸：由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成。柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的 转动。21第21页，共36页，编辑于2022年，星期日552 2 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算一、设计时应注意的问题一、设计时应注意的问题1、尽量使活塞杆在受拉状态下承受
7、最大负载或在受压状态下具有良好的纵向稳定性；2、考虑液压缸的制动问题和排气问题；3、正确确定液压缸的安装，固定方式（只能一端定位）；22第22页，共36页，编辑于2022年，星期日4、液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、安装维修方便。二、液压缸主要尺寸的确定二、液压缸主要尺寸的确定D：液压缸缸筒内径或活塞直径。根据公式算定后，再选靠近的标准值。d：活塞杆的直径。根据推荐值选取。L：缸筒的长度。由最大行程确定，一般L20D。23第23页，共36页，编辑于2022年，星期日三、强度校核三、强度校核1、缸筒壁厚、缸筒壁厚：1）、薄壁（D/10)：
8、2）、厚壁（D/1 2 时：时：27第27页，共36页，编辑于2022年，星期日2、若、若 /rk 1 2 时且时且1 2=20120时：时：式中：安装长度；rk 活塞杆横截面最大回转半径；1和 2 柔性系数和末端系数；E 活塞杆材料的弹性模量；J 活塞杆横截面惯性矩；A 活塞杆横截面积；a 系数；f 由材料强度决定的实验值。28第28页，共36页，编辑于2022年，星期日五、缓冲计算五、缓冲计算1、活塞杆与缸筒凹部未接触时：、活塞杆与缸筒凹部未接触时：pc=03129第29页，共36页，编辑于2022年，星期日2：活塞杆与缸筒凹部接触时：活塞杆与缸筒凹部接触时 被压腔（缓冲腔）内产生的液压能
9、：工作部件产生的机械能：若制动：E1=E230第30页，共36页，编辑于2022年，星期日1)、缓冲装置为节流口可调式 2）、缓冲装置为节流口变化式：29pcmax=31第31页，共36页，编辑于2022年，星期日5-1、附图所示三个液压缸的缸筒和活塞杆直径都是D和d，当输入压力油的流量都是q 时，试说明各缸筒的移动速度，移动方向和活塞杆的受力情况。32第32页，共36页，编辑于2022年，星期日解：a).移动速度：v=4q/(D2-d2)移动方向：缸筒向左移动 活塞杆的受力：受拉；F=(D2-d2)p/4 b).移动速度：v=4q/d2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F=d2p
10、/4 c).移动速度：v=4q/d2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F=d2p/433第33页，共36页，编辑于2022年，星期日5-2、附图示两结构相同的串联液压缸，A1=100cm2，A2=80cm2，p1=9105Pa，q1=12L/min，当不计摩擦损失和泄漏时，问：1.两缸负载相同时的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？34第34页，共36页，编辑于2022年，星期日q1解：1)、p1A1=p2A2+F1 p2A1=F2 F1=F2 F1=F2=p1A1/(1+A2/A1)=9105 100 10-4/(1+80/100)=5000N35第35页，共36页，编辑于2022年，星期日V1=q1/A1=12 103/100=120cm/min=0.02m/sV2=v1A2/A1=120 80/100=96cm/min=0.016m/s2)、p1A1=p2A2 p2A1=F2 F2=p1A12/A2 =9105 100 100 10-4/80=11250N p1A1=p2A2+F1 p2A1=0 F1=p1A1=9105 100 10-4=9000N36第36页，共36页，编辑于2022年，星期日