72液压与气压传动课件

第三章液压缸（Oilcylinder）§3—1移动式液压缸§3—2摆动式液压缸1、液压缸的运动状况、缸固定和杆固定的特点；2、双作用单活塞杆液压缸的推力及速度的计算；3、差动油缸的设计及计算。本章重点1、活塞式液压缸和柱塞式液压缸；2、双作用单活塞杆液压缸；3、差动连接和差动油缸。本章难点液压缸是液压传动系统中的执行元件，它的作用是将液压能转换为机械能，驱动工作机构作直线往复运动或往复摆动。液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液压系统中广泛应用。第三章液压缸*液压缸的特点和作用前一章所学的液压马达也是一种执行元件，它是将输入的压力油使输出轴作旋转运动，将液压能转换成连续回转的机械能。液压缸有多种形式，按其作用方式分类，分为单作用式和双作用式两大类。单作用液压缸是指利用液压油推动活塞(柱塞)作一个方向运动，而反向运动则依靠重力或弹簧力等实现。双作用液压缸是指正、反两个方向的运动都依靠压力油来实现。*液压缸的类型第三章液压缸活塞式液压缸(pistoncylinder)应用最多。根据移动和摆动分类移动式液压缸摆动式液压缸vFωT第三章液压缸液压缸按结构型式不同分类活塞式柱塞式摆动式伸缩式高压液压缸，其额定压力为25～32MPa；一般用于油压机一类机械液压缸按不同的使用压力分类中低压液压缸中高压液压缸高压液压缸中低压液压缸，额定压力为2.5～6.3MPa；一般用于机床类机械中高压液压缸，其额定压力为10～16MPa；一般用于建筑车辆和飞机上第三章液压缸一、活塞式液压缸§3—1移动式液压缸二、柱塞式液压缸三、复合式液压缸四、伸缩式液压缸第三章液压缸一、活塞式液压缸(pistoncylinder)p68活塞式液压缸按作用方式分有单作用、双作用之分；双作用又分双作用双活塞杆和双作用单活塞杆。按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定式两种：活塞式液压缸单作用双作用双作用双活塞杆双作用单活塞杆第三章液压缸单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠自重(或弹簧)的作用实现。1、单作用活塞式液压缸(one-waycylinder)1）图形符号单作用式伸缩缸动画2）结构：由1缸体、2活塞、3活塞杆、密封、4缸盖等组成4123第三章液压缸24vvqADvq2114mmpApFD3）基本计算（速度v和推力F计算）（若不考虑泄漏）1vmp1DvFq第三章液压缸双作用活塞式液压缸又分双作用双活塞杆、双作用单活塞杆两种；根据安装方式不同又有缸筒固定式和活塞杆固定式两种。2、双作用活塞式液压缸(double-actingcylinder)双作用活塞式液压缸双作用双活塞杆双作用单活塞杆液压缸固定式活塞杆固定式液压缸固定式活塞杆固定式双作用双杆缸固定双作用双杆杆固定1）双作用双活塞杆式液压缸①液压缸固定式工作原理(如图)压力油p1流量为q从a口进入缸左腔，当液压油的作用力克服阻力后，活塞和与之相连的工作台一起从左向右运动，缸右腔的油液(p2)则从b口流出，若改变进油方向，液压油从b口流入缸右腔，工作台的运动反向。p1qap2b第三章液压缸②活塞杆固定式工作原理(如图)压力p1的液压油从孔口a流入缸左腔，缸筒和工作台从右向左运动，缸右腔的油液(p2)则从孔口b流出，改变进油方向，液压油从b口流入缸右腔，缸体向右运动。abp1qp2第三章液压缸③推力及速度计算双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的(直径用d表示)，故其左右两腔的有效工作面积也是相等的(缸筒直径用D表示)。当进入液压缸的流量相同时，其往返(正反)速度相等；（3—14）)2(42dDqAvqvv第三章液压缸当进入液压缸的压力相同时，正反两方向的推力相等；221212()()()4mmFAppDdpp（3—13）式中：A—液压缸的有效工作面积；p2—回油腔压力。m—液压缸的机械效率；—液压缸的容积效率；vD—活塞的直径；d—活塞杆的直径；q—输入液压缸的流量；p1—进油腔压力；第三章液压缸4—工作台(不属于液压缸组成部分)4vFvFqq1—缸筒2—活塞杆3—活塞双作用双杆液压缸固定工作台的最大活动范围是活塞有效行程L的3倍。vvFFqq—缸筒—活塞杆—活塞—工作台双作用双杆活塞杆固定工作台的最大活动范围是缸有效行程L的2倍④双作用双活塞杆式液压缸的图形符号第三章液压缸⑤双作用双活塞杆式液压缸的特性归纳:(1)计算公式：无论是缸固定还是杆固定计算速度和推力的公式相同；(3)最大活动范围：缸固定、杆固定时工作台的最大活动范围不同；(缸固定3L,杆固定2L)；(2)图形符号：无论是缸固定还是杆固定图形符号相同；(4)应用：缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床(设备)。杆固定占地面积较小，适用于中型及大型机床(设备)。2)双作用单活塞杆式液压缸如图所示，单杆活塞缸也有缸固定式和杆固定式两种安装方式，无论是缸固定式还是杆固定式，其工作台的最大活动范围都是活塞(缸筒)有效行程L的2倍。单杆活塞缸由于左右两腔的有效工作面积不相等，所以两腔所产生的推力和左右方向的速度不相等。第三章液压缸双作用单杆活塞缸缸固定式—缸筒—活塞杆3—活塞—工作台工作台的最大活动范围是有效行程L的2倍双作用单杆活塞缸杆固定式—缸筒—活塞杆3—活塞4—工作台工作台的最大活动范围是有效行程L的2倍双作用单活塞杆液压缸A1A2v1F1v2F2压力油为p1进入无杆腔，推动活塞向右运动速度为v1，回油压力p2，则推力F1为：211114mmFDpAp若不计回油压力，p2=0，则：2221112212()[()]4mmFpApADpDdp（3—15）①压力油进入无杆腔(以无杆腔作为工作油腔)q1v1F若输入的油液流量为q，则速度v1为：DqAqvvv2411(3—16)第三章液压缸②压力油进入有杆腔(以有杆腔作为工作油腔)2222122112()[()]4mmFpApADdpDp（3—17）若不计回油压力,p2=0，则：222121()4mmDdpApF推力为F2，速度为v2，即：q2v2F速度v2为：2222()4vvqvqAdD(3—18)第三章液压缸工程实用上常把两方向上的速度v2和v1的比值称为速度比，并记为，即：v22111vdDvv1vvdD（3—19）在已知活塞的直径D和速比，可确定活塞杆的直径d值，速比越大，活塞杆的直径d越大。vv③双作用单活塞杆式液压缸的图形符号④双作用单活塞杆式液压缸的特性归纳:(1)计算速度和推力的公式不相同（v1，v2；F1，F2）；(2)无论是缸固定还是杆固定图形符号相同；(3)缸固定和杆固定时工作台的最大活动范围相同(2L)。第三章液压缸双作用活塞式液压缸特性归纳双杆进油方向不同时速度和推力的公式相同缸固定与杆固定的图形符号相同缸固定与杆固定时工作台的最大活动范围不相同单杆进油方向不同时速度和推力的公式不相同缸固定与杆固定的图形符号相同缸固定与杆固定时工作台的最的大活动范围相同速度和推力的计算公式速度计算公式推力计算公式双杆单杆以无杆腔进压力油以有杆腔进压力油22()4vqvdD2212()()4mFDdppDqvv241222()4vqvdDmpdDpDF])([4222121mpDpdDF])[(42212223、差动油缸(cylinderwithdifferential)1）差动连接——当双作用单杆液压缸左右两腔同时通压力油时，由于油缸左、右两腔的有效工作面积不相等，两腔的推力也不相等，从而产生差动运动，这种油路的连接形式称差动连接。（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相互接通并同时输入压力油时，称为差动连接。)第三章液压缸qqqq3v3F第三章液压缸双作用单杆液压缸的差动连接qq'q+q'A1A2v3F3①差动连接时的速度v3，推力F3(3—22)解得dqAqAAqvvvv2432132322123134])(4[)()'(DvdDqAAvqAqqvvvv(3—21)第三章液压缸23112131()4mmmFpAApApd(3—20)（忽略两腔连通油路的压力损失时）12pp可见，差动连接时，实际起作用的有效面积是活塞杆的横截面积A3，又称差动面积234dA差动连接的意义：采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到较大的速度。②活塞反向运动，其速度v2从上面推导可知，差动连接不能使运动反向.第三章液压缸要活塞反向运动必须进行如下油路设计（见图）)(42222dDvvqAqv这种的油路设计既可以差动连接，又可以反向运动。A1A2Ddq2v反向运动的速度v2③当要求正反向运动速度相等时，)(4222dDqvvdqvv243结论：把活塞杆的直径d做成活塞直径D的0.707倍的双作用单杆缸，采用差动连接，可有速度v3，反向运动非差动连接，可有速度v2，且可得到正反向运动速度相等v2=v3。要使v2=v3，则：22222(),244DddDdDddD707.0,2定义：结构尺寸满足d=0.707D的双作用单杆的液压缸称为差动油缸。差动油缸图形符号为：2）差动油缸第三章液压缸差动油缸的特点：1.具有双作用单杆的液压缸的特点；2.具有d=0.707D结构尺寸；差动油缸的意义：在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采用差动连接，有正向运动速度v3，以有杆腔为工作油腔，不能采用差动连接，可以得到反向运动速度v2，且可使正反向运动的速度相等（v2=v3）。第三章液压缸二、柱塞式液压缸p721、柱塞式液压缸的特点柱塞式液压缸为单作用缸，即工作时靠压力油推动，返回靠弹簧或自重完成。优点：缸内壁不需精加工、工艺性好、成本低、制造容易。应用：行程较长的场合，如导轨磨床、龙门刨床。若要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱塞缸分别完成相反方向运动。第三章液压缸单柱塞缸单向液压驱动，回程靠外力。第三章液压缸如上图a)所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动，反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱塞缸分别完成相反方向运动。如图b)所示。a)双柱塞缸双向液压驱动第三章液压缸b)第三章液压缸3、推力和速度计算mmdppAF24(3—23)2、柱塞液压缸的图形符号(3—24)dqAqvvv24FPvdq第三章液压缸三、复合油缸1、增力油缸由两个单活塞杆缸串联在一起，当压力油通入两缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液同时排出，其推力等于两腔推力之和，即:mdDpdDpDpF)](42)(44[22222121式中：p1—进油压力；p2—回油压力；第三章液压缸增力油缸F1p2p第三章液压缸若忽略回油压力，即p2=0，则：22222111[()](2)444mmFpDpDdPDd这种液压缸用于径向安装尺寸受到限制而输出力又要求很大的场合。增力油缸的图形符号：增压油缸又叫增压器，在液压系统中采用增压油缸，可以在不增加高压能源的情况下，获得比液压系统中能源压力高得多的油压力。2、增压油缸增压油缸apbp增压油缸动画第三章液压缸如图所示为一种由活塞缸和柱塞组合而成的增压油缸，它是利用活塞和柱塞有效工作面积之差来使液压系统中局部区域获得高压的。当输入活塞缸左腔的压力油为pa，则柱塞缸右腔输出的压力为pb2()bamamDpppKd(3—27)pbpa第三章液压缸式中—为增压比，，它表示增压油缸的增压能力，增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。2()DKdKqbqa22baadqqqkD即第三章液压缸四、伸缩式液压缸p72伸缩式液压缸又称为多级液压缸，是由两个或多个活塞套装而成。它的前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，伸出时(