第三章 液压缸.doc

第三章液压缸

知识点：
1：液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是将液压能转换成机械能的能量转换装置，实现往复直线运动或摆动，输出力或扭矩。
2：按油口的多少可分为单作用式和双作用式液压缸两种；按其结构形式的不同可分为活塞式、柱塞式 ，摆动式和伸缩式。
3：活塞式液压缸可分为双杆式，单杆式，无杆式三种结构形式，其安装方式有缸筒固定和活塞杆固定两种形式。
液压缸的基本参数：液压缸往复运动的速度v和牵引力F。
4：
双活塞杆式液压缸的速度推力特性
n v ＝ q / A ＝ 4 qηv /π（D 2－ d 2）
缸在左右两个方向上输出的速度相等，ηv为缸的容积效率。
n F ＝ A（p1－ p2）ηm＝π（D 2－d 2）（p1－ p2）ηm /4
缸在左右两个方向上输出的推力相等.
单活塞杆式液压缸
当无杆腔进油时，活塞的运动速度v1和推力F1分别为

当有杆腔进油时，活塞的运动速度v2和推力F2分别为

当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。
在差动连接时，有杆腔排出流量进入无杆腔，根据流量连续性方程可导出液压缸的运动速度v3为在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力F3为

在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力F3为
差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。常用于需要获得快进+工进+快退的工作循环。
5：柱塞式液压缸是单作用液压缸，使用在长行程的场合。
6：液压缸的主要尺寸指的是缸筒内径D，活塞杆直径d和缸筒长度L。
7：对具有代表性的活塞式液压缸，在结构上主要包括缸筒的结构、柱塞的结构、缓冲装置、排气装置及各部分的密封结构。（种类见课本）
8：缓冲原理：当活塞快速运动到接近缸盖时，增大排油阻力，使液压缸的排油腔产生足够的缓冲压力，使活塞减速，从而避免与缸盖快速相撞。
习题练习：
1. 已知单杆液压缸缸筒直径D=50mm，活塞杆直径d=35mm，液压泵供油流量为q=10L／min，试求，(1)液压缸差动连接时的运动速度；(2)若缸在差动阶段所能克服的外负载 F=1000N，缸内油液压力有多大(不计管内压力损失)?
解答：(1)v=q/A=4q/ (πd2) =4×10×10-3/(3.14×0.0352×60)=0.173m/s
(2) F=p·πd2/4, p=4F/(πd2)=4×1000/(3.14×0.0352) =1.04 MPa

2。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。

解：a).移动速度：v=4q / π(D2-d2) 移动方向：缸筒向左移动 活塞杆的受力：受拉；F= π(D2-d2)p/4
b).移动速度：v=4q / πd2 移动方向：缸筒向右移动活塞杆的受力：受压；F= πd2p/4
c).移动速度：v=4q / πd2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F= πd2p/4

3.如图所示，现有两个同规格液压缸油路串联。已知液压缸无杆腔活塞有效面=100，有杆腔活塞有效面积=80。缸1的输入压力= 1.8MPa，输入流量=12 L/min，若不计泄漏和损失
1）当两缸承受相同的负载时（=），该负载为多少？两缸的运动速度各是多少？
2）缸2的输入压力为缸1的一半（=/2）时，两缸各承受各大负载？
3）当缸1无负载（=0）时，缸2能承受多大负载？

解：（1）根据题意列出方程组：
=+ ①
= ②
∵ ==，∴ 将=1代入 ① 得：
=+ ⇒ =（+1）
∴ =====10000 （N）
∴ === 10000 （N）
=== 0.02 （m/s）
又∵=
∴ ===0.02 = 0.016 （m/s）
（2）当=/2时 根据题意列出方程：
=+ ③
=（）=（）1.8= 50400 （N）
∵= = 0.01 = 90000 （N）
（3）当= 0时， = = 代入
= ==1.8=22500 （N）

4.现有两个同规格液压缸，油路串联，如图所示。无杆腔活塞有效面积=100，有杆腔活塞有效面积=50。两活塞杆外加负载= = 10000 N，各腔内充满油液，若打进的流量= 6 L/min，试指出活塞杆分别运动时的各腔压力值、、、？以及各活塞杆的运动速度？

解：=== 0.6（m/min）= 0.01（m/s）
∵=
∴== 0.6 = 0.3（m/min）= 0.005（m/s）
∵D腔接油箱， ∴= 0
∵=
∴ == = 1（MPa）
∵ B腔与C腔相通，∵ == 1（MPa）
又∵=+
∴ =+=1+ = 0.5+1 =1.5（MPa）
答：A腔的压力为1.5MPa、B腔与C腔的压力与相等，均为1MPa、D腔的压力为 0MPa；活塞杆A的运动速度为 0.6m/min（或 0.01m/s），活塞杆B的运动速度为0.3m/min（或0.005m/s）

5.现有两个同规格液压缸，油路并联，如图所示。无杆腔活塞有效面积=100，有杆腔活塞有效面积=50。两活塞杆外加负载= 20000 N，=10000 N，各腔内充满油液，若打进的流量= 6 L/min，试问活塞杆的动作顺序？并求出活塞杆分别运动时的各腔压力值、、、？以及活塞杆的运动速度？

解：∵ B腔与D腔均与油箱接通，∴== 0
又∵=
∴ == = 2（MPa）
又∵ =
∴ == = 1（MPa）
∵＜ ∴ 活塞杆B先动， 活塞杆A后动。
= === 0.6（m/min）= 0.01（m/s）
答：A腔的压力为2MPa、B腔的压力为1MPa、C腔与D腔的压力和均为 0MPa；活塞杆B先动， 活塞杆A后动；活塞杆A和的运动速度和活塞杆B的运动速度均为 0.6m/min（或 0.01m/s）。

6.一柱塞缸的柱塞固定，缸筒运动，压力油从空心柱塞中通入，压力为 p=10MPa，
流量为q=25L／min，缸筒直径为 D=100mm，柱塞外径为 d=80mm，柱塞内孔直径为
d0=30mm，试求柱塞缸所产生的推力和运动速度。

解答: