液压油缸结构分析解析

第4章液压执行元件液压缸是液压系统的执行元件，它是将液体的压力能转换成工作机构的机械能，用来实现直线往复运动或小于360°的摆动。液压缸结构简单、配制灵活、设计、制造比较容易、使用维护方便，所以得到了广泛的应用。4.1液压缸的工作原理活塞杆固定，一腔连续地输入压力油时，则缸筒向另一方向运动；反之亦然。缸筒固定，一腔连续地输入压力油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速度连续向另一腔运动，活塞杆对外界做功；反之亦然。•4.2液压缸的类型、特点和基本参数计算液压缸的类型名称图型说明活塞式液压缸单杆单作用活塞单向作用，依靠弹簧使活塞复位双作用活塞双向作用，左、右移动速度不等，差动连接时，可提高运动速度双杆活塞左、右运动速度相等柱塞式液压缸单柱塞柱塞单向作用，依靠外力使柱塞复位双柱塞双柱塞双向作用摆动式液压缸单叶片输出转轴摆动角度小于300°双叶片输出转轴摆动角度小于150°4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算其他液压缸增力液压缸当液压缸直径受到限制而长度不受限制时，可获得大的推力增压液压缸由两种不同直径的液压缸组成，可提高B腔中的液压力伸缩液压缸由两层或多层液压缸组成，可增加活塞行程多位液压缸活塞A有三个确定的位置齿条液压缸活塞经齿条带动小齿轮，使它产生旋转运动4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算活塞式液压缸活塞式液压缸由缸筒、活塞和活塞杆、端盖等主要部件组成。活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又有缸筒固定、活塞移动与活塞杆固定、缸筒移动两种运动方式。4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算1.单杆活塞式液压缸4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算单杆活塞式液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞运动行程的两倍。由于单杆液压缸左右两腔的活塞有效作用面积A1和A2不相等，所以，这种液压缸具有三种连接方式，如图所示。DdDdDdv11vA1A2A2A1F11Fqqp2p1p2p1v21vF21Fv31vF31FA1A2qqqqq+q'q'q单杆活塞式液压缸4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算1.单杆活塞式液压缸(1)当无杆腔进油、有杆腔回油时F1——推力；1——运动速度；p1——进油压力；p2——回油压力。式中4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算2221112212ππ()44FpApApDpDd1214πqqAD若回油腔直接接油箱，p2≈0，则：21111π4FpApD21111π4FpApD(2)当有杆腔进油、无杆腔回油时若回油腔直接接油箱，p2≈0，则：122221π()4FpApDdF1——推力；——运动速度；p1——进油压力；p2——回油压力。式中24.1液压缸的类型、特点和基本参数计算1222222112ππ()44FpApApDdpD22224π()qqADd122221π()4FpApDd与之比称为液压缸的速度比，即：2v14.1液压缸的类型、特点和基本参数计算2v2111dD(3)液压缸左右两腔同时进入压力油，即差动连接在差动连接时，液压缸左右两腔同时进入压力油，但因为两腔的有效作用面积不等，故活塞向右运动。在差动连接时，差动缸活塞推力F3和运动速度3为：整理得：由上述可知，差动连接比非差动连接时的推力小而运动速度快，所以，这种连接形式是以减小推力为代价而获得快速运动的。4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算231121π()4FpAApd223321π()4π4qDdqqAD324πqd2.双杆活塞式液压缸lllllvFAvFvFvFAAAqp2p1qp1qqp2双杆活塞式液压缸及其安装形式4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算双杆活塞式液压缸，活塞两侧都装有活塞杆，由于两腔的有效面积相等，故活塞往返的作用力和运动速度都相等，即：4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算此种形式的液压缸在机床中常用。221212π()()()4FAppDdpp224()qqADd柱塞式液压缸4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算活塞式液压缸的内壁要求精加工，当液压缸较长时加工就显得比较困难，因此在行程较长时多采用柱塞缸。柱塞缸的内壁不需要精加工，只需要对柱塞杆进行精加工，它结构简单，制造方便，成本低。pqqpvFvFvF柱塞式液压缸示意图4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算柱塞缸的结构如图所示。它由缸体、柱塞、导套、密封圈、压盖等零件组成。摆动式液压缸4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算摆动式液压缸又称为摆动液压马达或回转液压缸，它把油液的压力能转变为摆动运动的机械能。常用的摆动式液压缸有单叶片和双叶片两种。单叶片摆动式液压缸221212()d()()2RrbTbpprrRrpp转矩2222π()qnbRr角速度4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算1—隔板2—缸体3—转动轴4—叶片(a)单叶片式(b)双叶片式摆动式液压缸结构图其他液压缸Dpqd增力缸结构图4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算1.增力缸图示为由两个单杆活塞缸串联在一起的增力缸，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，这种油缸的推力等于两缸推力的总和。由于增加了活塞的有效面积，因而使活塞杆上的推力或拉力得到增加。设进油压力为p，活塞直径为D，活塞杆直径为d，不考虑摩擦损失，增力缸的牵引力为4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算22222πππ()(2)444FpDpDdpDdDdp2q2p1q1增压缸结构图4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算2.增压缸图示为由活塞缸和柱塞缸组合而成的增压缸，用以使液压系统中的局部区域获得高压。在这里活塞缸中活塞的有效工作面积大于柱塞的有效工作面积，所以向活塞缸无杆腔送入低压油时，可以在柱塞缸那里得到高压油，它们之间的关系为：4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算2.增压缸其中：D、d——活塞、柱塞的直径；K——增压比K=D2/d22212ππ44Dpdp2211DppKpd123BA伸缩式液压缸示意图1—活塞2—活塞3—缸体4.1液压缸的类型、特点和基本参数计算3.伸缩式液压缸