液壓與氣壓液壓缸傳動(dòng)

1、第三章第三章 液壓缸液壓缸（Oil cylinderOil cylinder） 3 31 1 移動(dòng)式液壓缸移動(dòng)式液壓缸 3 32 2 擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸 1、液壓缸的運(yùn)動(dòng)狀況液壓缸的運(yùn)動(dòng)狀況、缸固定和桿固定的特點(diǎn)缸固定和桿固定的特點(diǎn)；2、雙作用單活塞桿液壓缸的推力及速度的計(jì)算雙作用單活塞桿液壓缸的推力及速度的計(jì)算 ；3、差動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算差動(dòng)油缸的設(shè)計(jì)及計(jì)算。 本本 章章 重重 點(diǎn)點(diǎn)1、活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸；2、雙作用單活塞桿液壓缸雙作用單活塞桿液壓缸；3、差動(dòng)連接和差動(dòng)油缸差動(dòng)連接和差動(dòng)油缸。本本 章章 難難 點(diǎn)點(diǎn) 液壓缸液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的是液壓

2、傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件執(zhí)行元件，它的，它的作用作用是將是將液壓能液壓能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或或往復(fù)擺動(dòng)往復(fù)擺動(dòng)。 液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠工作可靠，在各種機(jī)械的液壓在各種機(jī)械的液壓系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用。第三章第三章 液壓缸液壓缸* * 液壓缸的特點(diǎn)和作用液壓缸的特點(diǎn)和作用 前一章所學(xué)的液壓馬達(dá)也是一種執(zhí)行元件，它是將輸前一章所學(xué)的液壓馬達(dá)也是一種執(zhí)行元件，它是將輸入的壓力油使輸出軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)入的壓力油使輸出軸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。 液壓缸液壓缸有多種形式有多

3、種形式，按其作用方式分類按其作用方式分類，分分為為單作用單作用式和式和雙作用雙作用式式兩大類兩大類。 單作用單作用液壓缸液壓缸是指利用液壓油推動(dòng)活塞是指利用液壓油推動(dòng)活塞( (柱塞柱塞) )作一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)作一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，而反向運(yùn)動(dòng)則依靠重力或彈簧而反向運(yùn)動(dòng)則依靠重力或彈簧力等實(shí)現(xiàn)力等實(shí)現(xiàn)。 雙作用雙作用液壓缸是指正液壓缸是指正、反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依反兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠壓力油來(lái)實(shí)現(xiàn)靠壓力油來(lái)實(shí)現(xiàn)。 * * 液壓缸的類型液壓缸的類型 第三章第三章 液壓缸液壓缸活塞式液壓缸活塞式液壓缸 (piston cylinderpiston cylinder) 應(yīng)用最多應(yīng)用最多。根據(jù)移動(dòng)和擺動(dòng)分類根據(jù)移動(dòng)和

4、擺動(dòng)分類移動(dòng)式液壓缸移動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸vF T第三章第三章 液壓缸液壓缸液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式活塞式柱塞式柱塞式擺動(dòng)式擺動(dòng)式伸縮式伸縮式高壓高壓液壓缸液壓缸，其額定壓力為其額定壓力為2532 MPa ； 一般用于油壓機(jī)一類機(jī)械一般用于油壓機(jī)一類機(jī)械液壓缸按不同的使用壓力分類液壓缸按不同的使用壓力分類中低壓液壓缸中低壓液壓缸中高壓液壓缸中高壓液壓缸高壓液壓缸高壓液壓缸中低壓中低壓液壓缸液壓缸，額定壓力為額定壓力為 2.56.3MPa； 一般用于機(jī)床類機(jī)械一般用于機(jī)床類機(jī)械中高壓中高壓液壓缸液壓缸，其額定壓力為其額定壓力為1016 MPa ； 一般

5、用于建筑車輛和飛機(jī)上一般用于建筑車輛和飛機(jī)上第三章第三章 液壓缸液壓缸一、一、活塞式液壓缸活塞式液壓缸3 31 1 移動(dòng)式液壓缸移動(dòng)式液壓缸 二、二、柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸三、三、復(fù)合式液壓缸復(fù)合式液壓缸四、四、伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸第三章第三章 液壓缸液壓缸一、一、活塞式液壓缸活塞式液壓缸(piston cylinderpiston cylinder) p68 活塞式液壓缸活塞式液壓缸按作用方式分按作用方式分有有單作用單作用、雙作用雙作用之分之分； 雙作用又分雙作用又分雙雙作用作用雙雙活塞桿活塞桿和和雙雙作用作用單單活塞桿活塞桿。按其安裝方式按其安裝方式不同不同，又分又分缸固定缸固定式和

6、式和活塞桿固定活塞桿固定式式兩種兩種： 活塞式液壓缸活塞式液壓缸單作用單作用雙作用雙作用雙作用雙作用雙雙活塞桿活塞桿雙作用雙作用單單活塞桿活塞桿第三章第三章 液壓缸液壓缸 單作用活塞缸單作用活塞缸工作時(shí)靠壓力油推動(dòng)，返回時(shí)靠工作時(shí)靠壓力油推動(dòng)，返回時(shí)靠 自重自重( (或彈簧或彈簧) )的作用實(shí)現(xiàn)的作用實(shí)現(xiàn)。1 1、單作用活塞式液壓缸單作用活塞式液壓缸 (one-way cylinderone-way cylinder) 1）圖形符號(hào)圖形符號(hào)單作用式伸縮缸動(dòng)畫(huà)單作用式伸縮缸動(dòng)畫(huà)2）結(jié)構(gòu)：）結(jié)構(gòu)：由由1缸體、缸體、2活塞、活塞、3活塞桿、密封、活塞桿、密封、4缸蓋等組成缸蓋等組成4123第三章第三

7、章 液壓缸液壓缸24vvqADvqp2114mmp ApFDp3）基本計(jì)算（基本計(jì)算（速度速度v和和推力推力F計(jì)算）計(jì)算）（若不考慮泄漏若不考慮泄漏 ）1vm p1 DvFq第三章第三章 液壓缸液壓缸 雙作用活塞式液壓缸又分雙作用活塞式液壓缸又分雙雙作用作用雙雙活塞桿活塞桿、雙雙作用作用單單活塞桿兩種活塞桿兩種；根據(jù)安裝方式不同又有根據(jù)安裝方式不同又有缸缸筒筒固定式固定式和和活塞活塞桿桿固定固定式式兩種兩種。 2、雙作用雙作用活塞式液壓缸活塞式液壓缸(double-acting cylinderdouble-acting cylinder)雙作用雙作用活塞式活塞式液壓缸液壓缸雙作用雙作用雙雙活

8、塞桿活塞桿雙作用雙作用單單活塞桿活塞桿液壓液壓缸缸固定固定式式活塞活塞桿桿固定固定式式液壓液壓缸缸固定固定式式活塞活塞桿桿固定固定式式雙作用雙桿雙作用雙桿缸固定缸固定雙作用雙桿雙作用雙桿桿固定桿固定1 1）雙作用雙作用雙活塞桿雙活塞桿式液壓缸式液壓缸 液壓液壓缸固定缸固定式工作原理式工作原理( (如圖如圖) ) 壓力油壓力油p1 流量為流量為q 從從a 口口進(jìn)入缸進(jìn)入缸左腔左腔，當(dāng)液壓油的作用當(dāng)液壓油的作用力克服阻力后力克服阻力后，活塞和與之相連的工作臺(tái)一起活塞和與之相連的工作臺(tái)一起從左向右從左向右運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，缸缸右腔右腔的油液的油液( (p2) )則從則從b 口口流出流出，若若改變進(jìn)油方向改變

9、進(jìn)油方向， 液壓油從液壓油從b口流入缸口流入缸右腔右腔，工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)反向反向。p1qap2b第三章第三章 液壓缸液壓缸 活塞活塞桿固定桿固定式式工作原理工作原理( (如圖如圖) ) 壓力壓力p1 的液壓油從孔口的液壓油從孔口a 流入缸流入缸左腔左腔，缸筒和工作臺(tái)缸筒和工作臺(tái) 從右向左從右向左運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，缸缸右腔右腔的油液的油液( (p2) )則從孔口則從孔口b 流出流出，改改變進(jìn)油方向變進(jìn)油方向，液壓油從液壓油從b口流入缸口流入缸右腔右腔，缸體缸體向右向右運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)。abp1qp2第三章第三章 液壓缸液壓缸 推力及速度計(jì)算推力及速度計(jì)算 雙桿活塞缸的兩個(gè)活塞桿的直徑通常是相等的雙桿活塞

10、缸的兩個(gè)活塞桿的直徑通常是相等的(直徑用直徑用d 表示表示)，故其左右兩腔的有效工作面積也是故其左右兩腔的有效工作面積也是相等的相等的(缸筒直徑用缸筒直徑用D 表示表示)。當(dāng)進(jìn)入液壓缸的流量當(dāng)進(jìn)入液壓缸的流量相同時(shí)，其往返相同時(shí)，其往返(正反正反)速度相等速度相等；（314）)2(42dDqAvqvv-p第三章第三章 液壓缸液壓缸當(dāng)進(jìn)入液壓缸的壓力相同時(shí)當(dāng)進(jìn)入液壓缸的壓力相同時(shí)，正反兩方向的推力相等；正反兩方向的推力相等；221212()()()4mmFA ppDdppp-（313）式中式中：A 液壓缸的有效工作面積液壓缸的有效工作面積；p2 回油腔壓力回油腔壓力。 m 液壓缸的機(jī)械效率；液壓

11、缸的機(jī)械效率； 液壓缸的容積效率；液壓缸的容積效率；vD 活塞的直徑；活塞的直徑；d 活塞桿的直徑；活塞桿的直徑；q 輸入液壓缸的流量；輸入液壓缸的流量；p1 進(jìn)油腔壓力進(jìn)油腔壓力；第三章第三章 液壓缸液壓缸4工作臺(tái)工作臺(tái)( (不屬于液壓缸組成部分不屬于液壓缸組成部分) )4vFvFqq1缸筒缸筒2活塞桿活塞桿3活塞活塞雙雙作用作用雙雙桿液壓桿液壓缸缸固定固定工作臺(tái)的工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍最大活動(dòng)范圍是活塞有效行程是活塞有效行程L 的的3 倍倍。vvFFqq缸筒缸筒活塞桿活塞桿活塞活塞工作臺(tái)工作臺(tái)雙雙作用作用雙雙桿活塞桿活塞桿桿固定固定工作臺(tái)的工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍最大活動(dòng)范圍是缸有效行程是缸有效

12、行程L 的的2 倍倍 雙作用雙作用雙活塞桿雙活塞桿式液壓缸的式液壓缸的圖形符號(hào)圖形符號(hào)第三章第三章 液壓缸液壓缸 雙作用雙作用雙活塞桿雙活塞桿式液壓缸的式液壓缸的特性歸納特性歸納: :(1) 計(jì)算公式：計(jì)算公式： 無(wú)論是缸固定還是桿固定計(jì)算無(wú)論是缸固定還是桿固定計(jì)算速度和推力的公式相同速度和推力的公式相同；(3) 最大活動(dòng)范圍：最大活動(dòng)范圍： 缸固定、桿固定時(shí)缸固定、桿固定時(shí)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍不同工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍不同； ( (缸固定缸固定3L, ,桿固定桿固定2L) )；(2) 圖形符號(hào)：圖形符號(hào)： 無(wú)論是缸固定還是桿固定無(wú)論是缸固定還是桿固定圖形符號(hào)相同圖形符號(hào)相同； (4) 應(yīng)用：應(yīng)

13、用： 缸固定安裝方式占地面積大缸固定安裝方式占地面積大，常用于小型機(jī)床常用于小型機(jī)床( (設(shè)備設(shè)備) )。 桿固定桿固定占地面積較小占地面積較小，適用于中型及大型機(jī)床適用于中型及大型機(jī)床( (設(shè)備設(shè)備) ) 。2)2) 雙作用雙作用單活塞桿單活塞桿式式液壓缸液壓缸 如圖所示如圖所示，單桿活塞缸單桿活塞缸也有也有缸固定缸固定式和式和桿固桿固定定式式兩種兩種安裝方式安裝方式，無(wú)論是缸固定式還是桿固定無(wú)論是缸固定式還是桿固定式，其式，其工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍都是活塞都是活塞(缸筒缸筒)有有效行程效行程L 的的2 倍倍。 單桿活塞缸由于單桿活塞缸由于左右兩腔的有效工作面積不左右兩腔的

14、有效工作面積不相等相等，所以兩腔所產(chǎn)生的所以兩腔所產(chǎn)生的推力推力和和左右方向的速左右方向的速度不相等度不相等。第三章第三章 液壓缸液壓缸雙作用雙作用單桿活塞缸單桿活塞缸缸固定缸固定式式缸筒缸筒活塞桿活塞桿3 3活塞活塞工作臺(tái)工作臺(tái)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是有效行程工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是有效行程L 的的2 倍倍雙作用雙作用單桿活塞單桿活塞缸缸桿固定桿固定式式缸筒缸筒活塞桿活塞桿3 3活塞活塞4 4工作臺(tái)工作臺(tái)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是有效行程工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是有效行程L 的的2 倍倍雙雙作用作用單單活塞桿液壓缸活塞桿液壓缸A1A2v1F1v2F2 壓力油為壓力油為p1進(jìn)入無(wú)桿腔，推動(dòng)活塞進(jìn)入無(wú)桿腔，

15、推動(dòng)活塞向右向右運(yùn)動(dòng)速度運(yùn)動(dòng)速度為為v1，回油壓力回油壓力p2，則推力則推力F1為為： 211114mmFD pA pp若不計(jì)回油壓力若不計(jì)回油壓力，p2=0，則則：2221112212()()4mmFp Ap AD pDdpp-（315） 壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔(以無(wú)桿腔作為工作油腔以無(wú)桿腔作為工作油腔)q1v1F若輸入的油液流量為若輸入的油液流量為q，則速度則速度v1為為：DqAqvvv2411p(316)第三章第三章 液壓缸液壓缸 壓力油進(jìn)入有桿腔壓力油進(jìn)入有桿腔(以有桿腔作為工作油腔以有桿腔作為工作油腔)2222122112()()4mmFp Ap ADdpD pp-（317

16、） 若不計(jì)回油壓力若不計(jì)回油壓力, ,p2=0，則則： 222121()4mmDdpA pFp-推力為推力為F2，速度為速度為v2，即即：q2v2F速度速度v2為為： 2222()4vvqvqAdDp-(3 18)第三章第三章 液壓缸液壓缸 工程實(shí)用上常把兩方向上的速度工程實(shí)用上常把兩方向上的速度v2和和v1的比值的比值稱為稱為速度比速度比，并記為并記為 ，即即：vl22111vdDvvl-1vvdDll-（319 ） 在已知活塞的直徑在已知活塞的直徑 D 和速比和速比 ，可確定活塞桿可確定活塞桿的直徑的直徑d 值，速比值，速比 越大，活塞桿的直徑越大，活塞桿的直徑d 越大越大 。 vlvl

17、雙作用雙作用單活塞桿單活塞桿式液壓缸的式液壓缸的圖形符號(hào)圖形符號(hào) 雙作用雙作用單活塞桿單活塞桿式液壓缸的式液壓缸的特性歸納特性歸納: :(1) 計(jì)算計(jì)算速度和推力的公式不相同（速度和推力的公式不相同（v1，v2； F1， F2）；(2) 無(wú)論是缸固定還是桿固定無(wú)論是缸固定還是桿固定圖形符號(hào)相同圖形符號(hào)相同；(3) 缸固定和桿固定時(shí)缸固定和桿固定時(shí)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍相同工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍相同( (2L) )。 第三章第三章 液壓缸液壓缸雙作用活塞式液壓缸特性歸納雙作用活塞式液壓缸特性歸納雙桿雙桿進(jìn)油方向不同時(shí)速度和推力的進(jìn)油方向不同時(shí)速度和推力的公式相同公式相同缸固定與桿固定的缸固定與桿固定

18、的圖形符號(hào)相同圖形符號(hào)相同缸固定與桿固定時(shí)工作臺(tái)的缸固定與桿固定時(shí)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍最大活動(dòng)范圍不相同不相同單桿單桿進(jìn)油方向不同時(shí)速度和推力的進(jìn)油方向不同時(shí)速度和推力的公式不相同公式不相同缸固定與桿固定的缸固定與桿固定的圖形符號(hào)相同圖形符號(hào)相同缸固定與桿固定時(shí)工作臺(tái)的缸固定與桿固定時(shí)工作臺(tái)的最的大活動(dòng)范圍最的大活動(dòng)范圍相同相同速度速度和和推力推力的計(jì)算公式的計(jì)算公式 速度計(jì)算公式速度計(jì)算公式推力計(jì)算公式推力計(jì)算公式雙桿雙桿單單桿桿以無(wú)以無(wú)桿腔桿腔進(jìn)壓進(jìn)壓力油力油以有以有桿腔桿腔進(jìn)壓進(jìn)壓力油力油22()4vqvdDp-2212()()4mFDdppp-Dqvv241p222()4vqvdDp-

19、mpdDpDFp)(4222121-mpDpdDFp)(4221222-3 3、 差動(dòng)油缸差動(dòng)油缸( cylinder wit differential cylinder wit differential)1）差動(dòng)連接差動(dòng)連接當(dāng)當(dāng)雙作用單桿液壓缸雙作用單桿液壓缸左右兩腔同時(shí)左右兩腔同時(shí) 通壓力油時(shí)通壓力油時(shí)，由于油缸左由于油缸左、右兩腔的有右兩腔的有 效工作面積不相等效工作面積不相等，兩腔的推力也不相兩腔的推力也不相 等等，從而產(chǎn)生差動(dòng)運(yùn)動(dòng)從而產(chǎn)生差動(dòng)運(yùn)動(dòng)，這種油路的連這種油路的連 接形式稱接形式稱差動(dòng)連接差動(dòng)連接。 （簡(jiǎn)單定義差動(dòng)連接簡(jiǎn)單定義差動(dòng)連接雙作用單桿油缸左右兩腔相雙作用單桿油缸左右

20、兩腔相互接通并同時(shí)輸入壓力油時(shí)互接通并同時(shí)輸入壓力油時(shí)，稱為稱為差動(dòng)連接差動(dòng)連接。) ) 第三章第三章 液壓缸液壓缸qqqq3v3F第三章第三章 液壓缸液壓缸雙作用單桿液壓缸的雙作用單桿液壓缸的差動(dòng)連差動(dòng)連接接qqq+ qA1A2v3F3 差動(dòng)連接時(shí)的速度差動(dòng)連接時(shí)的速度v3，推力，推力F3 (322 )解得解得 dqAqAAqvvvv243213p-2322123134)(4)() (DvdDqAAvqAqqvvvvpp-(321) 第三章第三章 液壓缸液壓缸23112131()4mmmFp AAp Apdp-(320)（忽略兩腔連通油路的壓力損失忽略兩腔連通油路的壓力損失 時(shí)時(shí)） 12pp

21、 可見(jiàn)，差動(dòng)連接時(shí)，實(shí)際起作用的有效面積可見(jiàn)，差動(dòng)連接時(shí)，實(shí)際起作用的有效面積是是活塞桿的橫截面積活塞桿的橫截面積A3，又稱差動(dòng)面積又稱差動(dòng)面積234dAp差動(dòng)連接的意義差動(dòng)連接的意義： 采用差動(dòng)連接時(shí)，不增大油泵的供油量卻可得到采用差動(dòng)連接時(shí)，不增大油泵的供油量卻可得到較大的速度較大的速度。 活塞反向運(yùn)動(dòng)，其速度活塞反向運(yùn)動(dòng)，其速度v2 從上面推導(dǎo)可知從上面推導(dǎo)可知，差動(dòng)連接不能使運(yùn)動(dòng)反向差動(dòng)連接不能使運(yùn)動(dòng)反向.第三章第三章 液壓缸液壓缸要要活塞活塞反向反向運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)必須進(jìn)行如下油路設(shè)計(jì)（必須進(jìn)行如下油路設(shè)計(jì)（見(jiàn)圖見(jiàn)圖）)(42222dDvvqAqv-p這種的油路設(shè)計(jì)既可以這種的油路設(shè)計(jì)既可以

22、差動(dòng)差動(dòng)連接連接，又可以又可以反向運(yùn)動(dòng)反向運(yùn)動(dòng)。 A1A2Ddq2v反向反向運(yùn)動(dòng)的速度運(yùn)動(dòng)的速度v2 當(dāng)要求當(dāng)要求正反向運(yùn)動(dòng)速度相等正反向運(yùn)動(dòng)速度相等時(shí)時(shí)， )(4222dDqvv-pdqvv243p結(jié)論結(jié)論：把活塞桿的把活塞桿的直徑直徑d做成活塞做成活塞直徑直徑D的的0.707倍的倍的雙雙作用單桿缸作用單桿缸，采用差動(dòng)連接采用差動(dòng)連接，可有速度可有速度v3，反向運(yùn)動(dòng)非差反向運(yùn)動(dòng)非差動(dòng)連接動(dòng)連接，可有速度可有速度v2，且可得到且可得到正反向運(yùn)動(dòng)速度相等正反向運(yùn)動(dòng)速度相等v2= =v3。要使要使v2=v3，則則 ：22222(),244DddDdpp-DddD707. 0,2定義：定義： 結(jié)構(gòu)尺

23、寸滿足結(jié)構(gòu)尺寸滿足d=0.707D的雙作用單桿的液壓缸的雙作用單桿的液壓缸稱為差動(dòng)油缸稱為差動(dòng)油缸。差動(dòng)油缸圖形符號(hào)為：差動(dòng)油缸圖形符號(hào)為：2 2）差動(dòng)油缸差動(dòng)油缸第三章第三章 液壓缸液壓缸差動(dòng)油缸的差動(dòng)油缸的特點(diǎn)特點(diǎn)： 1. 具有雙作用單桿的液壓缸的特點(diǎn)具有雙作用單桿的液壓缸的特點(diǎn)；2. 具有具有d=0.707D結(jié)構(gòu)尺寸結(jié)構(gòu)尺寸；差動(dòng)油缸的差動(dòng)油缸的意義意義： 在用定量泵供油時(shí)，以無(wú)桿腔為工作油腔在用定量泵供油時(shí)，以無(wú)桿腔為工作油腔，采用采用差動(dòng)連接差動(dòng)連接，有有正向正向運(yùn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度速度v3，以有桿腔為工作油腔，以有桿腔為工作油腔，不能采用差動(dòng)連接不能采用差動(dòng)連接，可以得到反可以得到反向向運(yùn)

24、動(dòng)運(yùn)動(dòng)速度速度v2，且可且可使使正反正反向向運(yùn)動(dòng)的速度相等運(yùn)動(dòng)的速度相等（v2= =v3）。第三章第三章 液壓缸液壓缸二、二、柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸 p721 1、柱塞式液壓缸的特點(diǎn)、柱塞式液壓缸的特點(diǎn) 柱塞式液壓缸為柱塞式液壓缸為單作用缸單作用缸，即工作時(shí)靠壓力油即工作時(shí)靠壓力油推動(dòng)，返回靠彈簧或自重完成。推動(dòng)，返回靠彈簧或自重完成。優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：缸內(nèi)壁不需精加工缸內(nèi)壁不需精加工、工藝性好工藝性好、成本低成本低、制造容易。制造容易。應(yīng)用：應(yīng)用：行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合，如導(dǎo)軌磨床如導(dǎo)軌磨床、龍門刨床。若龍門刨床。若要求往復(fù)工作運(yùn)動(dòng)時(shí)要求往復(fù)工作運(yùn)動(dòng)時(shí)，常將柱塞缸成對(duì)使用常將柱塞缸成對(duì)使用

25、，即由兩即由兩個(gè)柱塞缸分別完成相反方向運(yùn)動(dòng)。個(gè)柱塞缸分別完成相反方向運(yùn)動(dòng)。第三章第三章 液壓缸液壓缸單柱塞缸單柱塞缸單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠外力。單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠外力。第三章第三章 液壓缸液壓缸 如上圖如上圖a) )所示所示，柱塞式液壓缸只能單方向向右運(yùn)動(dòng)，柱塞式液壓缸只能單方向向右運(yùn)動(dòng)，反向退回時(shí)靠外力，如彈簧力、重力等完成。反向退回時(shí)靠外力，如彈簧力、重力等完成。若要求若要求往復(fù)工作運(yùn)動(dòng)時(shí)往復(fù)工作運(yùn)動(dòng)時(shí)，常將柱塞缸成對(duì)使用常將柱塞缸成對(duì)使用，即由兩個(gè)柱即由兩個(gè)柱塞缸分別完成相反方向運(yùn)動(dòng)塞缸分別完成相反方向運(yùn)動(dòng)。如圖如圖b) )所示所示。a)雙柱塞缸雙柱塞缸雙向液壓驅(qū)動(dòng)雙向液壓驅(qū)動(dòng)第三章第三

26、章 液壓缸液壓缸b)第三章第三章 液壓缸液壓缸3、推力推力和和速度速度計(jì)算計(jì)算 mmdppAFp24 (323) 2、柱塞液壓缸的柱塞液壓缸的圖形符號(hào)圖形符號(hào) (324) dqAqvvv24pFPvdq第三章第三章 液壓缸液壓缸三、三、復(fù)合油缸復(fù)合油缸 1、增力油缸增力油缸 由兩個(gè)單活塞桿缸串聯(lián)在一起，當(dāng)壓力油通入由兩個(gè)單活塞桿缸串聯(lián)在一起，當(dāng)壓力油通入兩缸左腔時(shí)，串聯(lián)活塞向右運(yùn)動(dòng)，兩缸右腔的油液兩缸左腔時(shí)，串聯(lián)活塞向右運(yùn)動(dòng)，兩缸右腔的油液同時(shí)排出，其同時(shí)排出，其推力等于兩腔推力之和推力等于兩腔推力之和，即即:mdDpdDpDpFppp)(42)(4422222121-式中式中： p1進(jìn)油壓力

27、進(jìn)油壓力；p2回油壓力回油壓力；第三章第三章 液壓缸液壓缸增力油缸增力油缸F1p2p第三章第三章 液壓缸液壓缸若忽略回油壓力若忽略回油壓力，即即p2=0，則則： 22222111()(2)444mmFpDpDdPDdppp- 這種液壓缸用于徑向安裝尺寸受到限制而輸出力這種液壓缸用于徑向安裝尺寸受到限制而輸出力又要求很大的場(chǎng)合。又要求很大的場(chǎng)合。 增力油缸的增力油缸的圖形符號(hào)圖形符號(hào)： 增壓油缸增壓油缸又叫又叫增壓器增壓器，在液壓系統(tǒng)中采用增壓在液壓系統(tǒng)中采用增壓油缸，可以在不增加高壓能源的情況下，獲得比液油缸，可以在不增加高壓能源的情況下，獲得比液壓系統(tǒng)中能源壓力高得多的油壓力壓系統(tǒng)中能源壓力

28、高得多的油壓力。2、增壓油缸增壓油缸增壓油缸增壓油缸apbp增壓油缸動(dòng)畫(huà)增壓油缸動(dòng)畫(huà)第三章第三章 液壓缸液壓缸 如圖所示為一種由如圖所示為一種由活塞缸和柱塞組合而成的增壓活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸油缸，它是利用活塞和柱塞有效工作面積之差來(lái)使它是利用活塞和柱塞有效工作面積之差來(lái)使液壓系統(tǒng)中局部區(qū)域獲得高壓的。當(dāng)輸入活塞缸液壓系統(tǒng)中局部區(qū)域獲得高壓的。當(dāng)輸入活塞缸左左腔的壓力油為腔的壓力油為pa，則柱塞缸則柱塞缸右右腔輸出的壓力為腔輸出的壓力為pb2()bamamDppp Kd (327) pbpa第三章第三章 液壓缸液壓缸式中式中 為為增壓比增壓比， ，它表示增壓它表示增壓油缸的增壓能力，增

29、壓能力是在降低有效流量的油缸的增壓能力，增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的基礎(chǔ)上得到的。2()DKdKqbqa 22baadqqqkD 即即 第三章第三章 液壓缸液壓缸四、四、伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸 p72 伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸又稱為又稱為多級(jí)液壓缸多級(jí)液壓缸，是由兩個(gè)或多是由兩個(gè)或多個(gè)活塞套裝而成。它的前一級(jí)活塞缸的活塞是后一個(gè)活塞套裝而成。它的前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒，伸出時(shí)級(jí)活塞缸的缸筒，伸出時(shí)( (按活塞按活塞1、2的有效工作面的有效工作面積積由大到小依次伸出由大到小依次伸出) )，可獲得很長(zhǎng)的工作行程，縮，可獲得很長(zhǎng)的工作行程，縮回時(shí)回時(shí)( (按活塞有效工作面

30、積按活塞有效工作面積由小到大依次縮回由小到大依次縮回) )長(zhǎng)度長(zhǎng)度則較短，故結(jié)構(gòu)較緊湊。則較短，故結(jié)構(gòu)較緊湊。第三章第三章 液壓缸液壓缸 圖圖49為雙作用式伸縮缸為雙作用式伸縮缸( (亦有單作用式亦有單作用式) )。 伸縮式液壓缸常用于工程機(jī)械伸縮式液壓缸常用于工程機(jī)械( (如翻斗汽車、起重如翻斗汽車、起重機(jī)等機(jī)等) )和農(nóng)業(yè)機(jī)械上和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。 由于各級(jí)活塞的有效工作面積不同，在輸入由于各級(jí)活塞的有效工作面積不同，在輸入液壓力液壓力和和流量流量不變的情況下，液壓缸的不變的情況下，液壓缸的推力推力和和速度速度是是分級(jí)分級(jí)變化變化的：的：先動(dòng)作的活塞速度低、推力大；后動(dòng)作的先動(dòng)作的活塞速度低、推

31、力大；后動(dòng)作的推力小、速度高。推力小、速度高。雙作用式伸縮缸動(dòng)畫(huà)雙作用式伸縮缸動(dòng)畫(huà)單作用式伸縮缸動(dòng)畫(huà)單作用式伸縮缸動(dòng)畫(huà)第三章第三章 液壓缸液壓缸活塞活塞1活塞活塞2 （其它形式液壓缸，見(jiàn)教材（其它形式液壓缸，見(jiàn)教材 自閱）自閱）五、五、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 p741 1、液壓缸典型結(jié)構(gòu)、液壓缸典型結(jié)構(gòu)2 2、液壓缸的組件、液壓缸的組件3 3、液壓缸主要尺寸的計(jì)算和強(qiáng)度校核、液壓缸主要尺寸的計(jì)算和強(qiáng)度校核缸體組件缸體組件活塞組件活塞組件緩沖裝置緩沖裝置排氣裝置排氣裝置密封裝置密封裝置第三章第三章 液壓缸液壓缸 常有常有單葉片單葉片和和雙葉片雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式，式兩種結(jié)構(gòu)形式，(也有

32、也有多葉片式的多葉片式的)，擺動(dòng)式液壓缸由，擺動(dòng)式液壓缸由缸筒缸筒1、葉片軸葉片軸2、定位塊定位塊3 和和葉片葉片4 組成組成，見(jiàn)圖見(jiàn)圖。32 擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸 p77擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸也稱也稱回轉(zhuǎn)式液壓缸回轉(zhuǎn)式液壓缸或或擺動(dòng)馬達(dá)擺動(dòng)馬達(dá)。第三章第三章 液壓缸液壓缸缸筒缸筒葉片軸葉片軸定位塊定位塊葉片葉片單葉片式擺動(dòng)缸單葉片式擺動(dòng)缸葉片葉片雙葉片式擺動(dòng)缸雙葉片式擺動(dòng)缸缸筒缸筒葉片軸葉片軸定位塊定位塊擺動(dòng)馬達(dá)（擺動(dòng)缸）擺動(dòng)馬達(dá)（擺動(dòng)缸）結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸雙葉片式雙葉片式單葉片式單葉片式擺動(dòng)缸動(dòng)畫(huà)擺動(dòng)缸動(dòng)畫(huà) 單葉片單葉片擺動(dòng)缸，其擺動(dòng)角度可達(dá)擺動(dòng)缸，其擺

33、動(dòng)角度可達(dá)300 ，雙葉片雙葉片擺擺缸其擺動(dòng)角最大可達(dá)缸其擺動(dòng)角最大可達(dá)150。雙葉片雙葉片擺動(dòng)缸擺動(dòng)缸輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩是是單葉片單葉片的的2倍倍，在同等條件下在同等條件下角速度角速度則是單葉片的則是單葉片的一半一半。圖形符號(hào)圖形符號(hào)為為：321021()(/ )2RRqAvARRR bmsww-)()(22122sradRRbvq-w(333) 2101212222112()()2()()()2MmmmRRP RpRR bpTbRRppN m-(332) 對(duì)對(duì)單葉片擺動(dòng)缸單葉片擺動(dòng)缸, ,輸出輸出轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)和回轉(zhuǎn)角速度角速度分別為分別為： ZmppRRbTM)(2212122-ZRR

34、bqv)(22122-w當(dāng)葉片為當(dāng)葉片為z 時(shí)時(shí), ,其其輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩TM為為： 回轉(zhuǎn)回轉(zhuǎn)角速度角速度為為：第三章第三章 液壓缸液壓缸式中式中 p1缸的進(jìn)口壓力缸的進(jìn)口壓力； p2缸的出口壓力缸的出口壓力； b葉片寬葉片寬； m缸的機(jī)械效率缸的機(jī)械效率； v缸的容積效率缸的容積效率； z葉片數(shù)葉片數(shù)； R1葉片底部的回轉(zhuǎn)半徑葉片底部的回轉(zhuǎn)半徑( (葉片軸半徑葉片軸半徑) )； R2葉片頂部的回轉(zhuǎn)半徑葉片頂部的回轉(zhuǎn)半徑( (缸體內(nèi)半徑缸體內(nèi)半徑) )； TM缸輸出轉(zhuǎn)矩缸輸出轉(zhuǎn)矩； 缸輸出角速度缸輸出角速度。 第三章第三章 液壓缸液壓缸 擺動(dòng)式液壓缸的擺動(dòng)式液壓缸的主要特點(diǎn)主要特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，

35、但加工是結(jié)構(gòu)緊湊，但加工制造比較復(fù)雜。在機(jī)床上，用于回轉(zhuǎn)夾具、送料制造比較復(fù)雜。在機(jī)床上，用于回轉(zhuǎn)夾具、送料裝置、間歇進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等；在液壓挖掘機(jī)、裝載機(jī)裝置、間歇進(jìn)刀機(jī)構(gòu)等；在液壓挖掘機(jī)、裝載機(jī)上，用于鏟斗的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。目前，在艦船的液壓上，用于鏟斗的回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)。目前，在艦船的液壓舵機(jī)上逐步由擺動(dòng)式液壓缸取代柱塞式液壓缸；舵機(jī)上逐步由擺動(dòng)式液壓缸取代柱塞式液壓缸；在艦船穩(wěn)定平臺(tái)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，也不少采用擺動(dòng)在艦船穩(wěn)定平臺(tái)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，也不少采用擺動(dòng)式液壓缸式液壓缸。 第三章第三章 液壓缸液壓缸表中符號(hào)表中符號(hào)：A面積面積q 流量流量b葉片寬葉片寬R1葉片軸半徑葉片軸半徑R2缸孔半徑缸孔半徑z葉片數(shù)葉片

36、數(shù)液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸的典型結(jié)構(gòu) 液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式液壓缸安裝連接形式：腳架式，耳環(huán)式，鉸軸式 缸體組件缸體組件 包括包括缸筒、缸蓋、缸缸筒、缸蓋、缸底等零件。底等零件。 活塞組件活塞組件 包括包括活塞與活塞桿等活塞與活塞桿等零件。零件。 密封裝置密封裝置 有活有活塞與缸筒、活塞塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。桿與缸蓋的密封。 緩沖裝置緩沖裝置 排氣裝置排氣裝置例題例題1 差動(dòng)油缸如圖所示，若無(wú)桿腔面積差動(dòng)油缸如圖所示，若無(wú)桿腔面積A1=502， 有桿腔面積有桿腔面積A2=252，負(fù)載負(fù)載F=27.6103 N，機(jī)械機(jī)械 效率效率m m= =0.92，容積效率容積效率v

37、 v= =0.95，試求試求：1）供油壓力大小供油壓力大?。?）當(dāng)活塞以當(dāng)活塞以95/min的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的供油量的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的供油量；3）液壓缸的輸入功率液壓缸的輸入功率。A2 vFpqA1液壓缸的習(xí)題講解液壓缸的習(xí)題講解第三章第三章 液壓缸液壓缸解：解：1）供油壓力供油壓力p由題意由題意： FpApAmm21mpAAF)(21-3641227.6 1012 10()10 (5025) 0.92mFpPaAA-2）所需供油量所需供油量q12vqvAA-根據(jù)公式根據(jù)公式： 第三章第三章 液壓缸液壓缸3）液壓缸的輸入功率液壓缸的輸入功率N 63/12 102.5 1060500mvNFvp

38、qW -21)(5025)9525002.5minmin0.95vvAAmLLq-答：答：1）供油壓力供油壓力 ； 2）當(dāng)活塞以當(dāng)活塞以95/min的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的供的速度運(yùn)動(dòng)時(shí)所需的供 油量油量 ； 3）液壓缸的輸入功率為液壓缸的輸入功率為500W。612 10pPa2.5minLq 例題例題2 已知單活塞液壓缸內(nèi)徑已知單活塞液壓缸內(nèi)徑D=80mm，活塞桿直徑活塞桿直徑 d=55mm，活塞桿推動(dòng)重量活塞桿推動(dòng)重量G=8500N工作臺(tái)工作臺(tái)，并并 通過(guò)工作臺(tái)推動(dòng)的負(fù)載通過(guò)工作臺(tái)推動(dòng)的負(fù)載F=3000N，啟動(dòng)啟動(dòng)0.4 s 后后， 液壓缸達(dá)其穩(wěn)態(tài)速度液壓缸達(dá)其穩(wěn)態(tài)速度v=50m/min，設(shè)工作臺(tái)與導(dǎo)設(shè)工作臺(tái)與導(dǎo) 軌軌 的摩擦系數(shù)的摩擦系數(shù) f=0.2，液壓缸回油壓液壓缸回油壓力力p2=5105Pa， 機(jī)械效率機(jī)械效率m=0.95， 試確定試確定驅(qū)動(dòng)液壓缸的進(jìn)油壓力驅(qū)動(dòng)液壓缸的進(jìn)油壓力p1。(g=10m/s2)