液压与气压传动第四章

首先是最大直径的缸筒开始外伸， ① 首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸 出。 推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小， ② 推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小， 工作油液压力随之升高，工作速度变快。 工作油液压力随之升高，工作速度变快。 ③ 在输入压力和流量不变前提下，其值为： 在输入压力和流量不变前提下，其值为：
1 Fi = p1 ⋅ π D i2 4
式中: 级活塞缸。 式中 i 指 i 级活塞缸。
4q vi = π D i2
在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小， ④在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小， 这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。 这种推力的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。
1—活塞杆 2—堵头 3—托架 4、17—V形密封圈 5、14—排气孔 6、19—导向套 7—O形密封圈 8—活塞 9、22—锥销 10—缸体 11、20—压板 12、21—钢丝环 13、23—纸垫 15—活塞杆 16、25—压盖 18、24—缸盖
2.液压缸的组成 液压缸的组成 缸筒和缸盖、 活塞和活塞杆、 密封装置、 缸筒和缸盖 、 活塞和活塞杆 、 密封装置 、 缓冲装 置和排气装置五个部分。 置和排气装置五个部分。
式中： 称为增压比，它代表其增压程度。 式中：K=D2/d2，称为增压比，它代表其增压程度。
2
工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的 工作特点： 不能连续输出高压液体； 增压行程短。 获得高压，需采用双作用增压缸 获得高压，需采用双作用增压缸 。 （2）双作用增压缸
(3)伸缩缸 结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞 结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成， 缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒， 缸的活塞杆内孔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结构尺寸， 工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于 起重运输车辆上。 起重运输车辆上。 类型：单作用式如图(a) 、 双作用式如图 (b)，前者靠外力 类型： 单作用式如图(a) (b)， 回程，后者靠液压回程。 回程，后者靠液压回程。 工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。 工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。
(2)活塞与活塞杆 (2)活塞与活塞杆
(3)密封装置 (3)密封装置
(4)缓冲装置 (4)缓冲装置 缓冲目的： 缓冲目的：减小机械碰撞 缓冲方法： 缓冲方法： 缸外缓冲－－回路上设置减速阀或制动阀 缸外缓冲－－回路上设置减速阀或制动阀 －－ 缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲） 缸内缓冲（固定节流缓冲、可变节流缓冲） 缓冲装置的工作原理： 缓冲装置的工作原理： 利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部 分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力， 分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使 工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度， 工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖 相互撞击的目的。 相互撞击的目的。
F, v
p, q 差动缸回程时连接
工作特点： （1）是双作用单杆活塞缸； 是双作用单杆活塞缸； （2）利用两腔的有效作用面积差进行工作； 利用两腔的有效作用面积差进行工作； （3）差动连接时的速度 3和推力 3： ）差动连接时的速度v 和推力F
1 q + q ' = v3 ⋅ π D 2 4 1 q ' = v3 ⋅ π ( D 2 − d 2 ) 4
一、活塞式液压缸 类型：单杆式、双杆式、无杆式 类型：单杆式、双杆式、 （一）单杆活塞缸 类型：双作用单杆、单作用单杆、 类型：双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸 1、双作用单杆活塞缸
工作特点： 工作特点： （1）双向进油，故称双作用式； 双向进油，故称双作用式； （2）由于液压缸两腔承压面积不等，当p一定时，往返运动 由于液压缸两腔承压面积不等， 一定时， 的出力不等： 的出力不等：
① 固定节流缓冲 特点：在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。 特点：在整个缓冲行程中节流口面积固定不变。 ② 可变节流缓冲 特点：节流口面积随缓冲行程增大而减小，缓冲腔内的压力几 特点：节流口面积随缓冲行程增大而减小， 乎保持不变。 乎保持不变。
PH Aj
v
v
Aj SH
PH SH
固定：瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为0时，v不 固定：瞬时缓冲压力大，易产生液压冲击；外力不为0 总存在机械碰撞。 为0，总存在机械碰撞。 可变：速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为0 可变：速度降低慢，不会引起液压冲击；最终速度为0，可避 免机械碰撞。 免机械碰撞。 (5)排气装置 (5)排气装置 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时， 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和 管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行， 管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声 和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。 和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。
第四章 液压缸
本章重点： 本章重点：
1、单杆活塞缸的工作原理及特点； 单杆活塞缸的工作原理及特点； 液压缸基本参数的确定； 2、液压缸基本参数的确定；
本章难点： 本章难点：
单活塞杆液压缸的差动连接
第一节
液压缸的类型和特点
按结构分类： 按结构分类： 活塞式（单杆、双杆、无杆） 活塞式（单杆、双杆、无杆） 柱塞式 伸缩式 按作用方式分类：单作用、双作用、 按作用方式分类 单作用、双作用、组合式 单作用 功能：是液压系统中的一种执行元件 执行元件， 功能 ：是液压系统中的一种执行元件，其功能 就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。 就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。
(1)缸筒和缸盖 (1)缸筒和缸盖 工作压力p＜ 工作压力 ＜10MPa时，使用铸铁； 时 使用铸铁； 10MPa ＜ p＜20MPa时，使用无缝钢管； ＜ 时 使用无缝钢管； p＞20MPa时，使用铸钢或锻钢 ＞ 时 使用铸钢或锻钢.
(a)法兰连接式 法兰连接式 (b)半环连接式 半环连接式 (c)螺纹连接式 螺纹连接式 (d)拉杆连接式 拉杆连接式 (e)焊接连接式 焊接连接式
1 F1 = F2 = ( p1 − p2 ) A = ( p1 − p2 ) ⋅ π ( D 2 − d 2 ) 4 q 4q
v1 = v2 = A =
π (D2 − d 2 )
（2）不能实现差动连接。 ）不能实现差动连接。 （3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行 缸体固定时 程的3倍 活塞杆固定时 程的 倍；活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压 缸有效行程的2倍 缸有效行程的 倍。
三、液压缸的设计和计算
在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析，编制 在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析， 负载图，选定系统的工作压力(详见第九章) 负载图，选定系统的工作压力(详见第九章)，然后根据使用要 求选择结构类型，按负载情况、运动要求、 求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程等确定其 主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算， 主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结 构设计。 构设计。 液压缸的设计内容和步骤 (1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。 选择液压缸的类型和各部分结构形式。 确定液压缸的工作参数和结构尺寸 结构尺寸。 (2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 结构强度、刚度的计算和校核。 (3)结构强度、刚度的计算和校核。 导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 (4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 (5)绘制装配图 零件图、编写设计说明书。 绘制装配图、 (5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。
D
P
P
d
0
工作原理：当输入活塞缸的液体压力为p1，活塞直径为D，柱塞 工作原理：当输入活塞缸的液体压力为p 活塞直径为D 直径为d 柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为： 直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为：
1 1 D 2 2 p1 ⋅ π D = p 2 ⋅ π d ⇒ p 2 = ⋅ p1 = Kp1 4 4 d
1 2 F = p⋅ πd 4
应用： 应用：
4q v= 2 πd
由于缸筒的内壁不需精加工， 由于缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程 较长的场合。 较长的场合。
三、其它类型液压缸
1、增压液压缸 增压液压缸： 增压液压缸：使局部油路获 得高压，起压力放大作用， 得高压，起压力放大作用， 它不是执行元件。 它不是执行元件。故又称为 增压器。 增压器。 类型：单作用、 类型：单作用、双作用 （1）单作用增压缸
（三）无杆活塞缸
压力能→往复运动机械能→回转运动机械能 压力能→往复运动机械能→

二、柱塞式液压缸（柱塞缸） 柱塞式液压缸（柱塞缸）
成对使用
工作特点： 工作特点：
（1）单向进油，是单作用缸，只能实现一个方向的液压传 单向进油，是单作用缸， 反向运动要靠外力。 动，反向运动要靠外力。 （2）若需要实现双向运动，则必须成对使用。 若需要实现双向运动，则必须成对使用。 成对使用 作用下， （3）在p,q作用下，柱塞缸（柱塞直径为 ）输出的推力和 ） 作用下 柱塞缸（柱塞直径为d） 速度各为： 速度各为：
4 4
（二）双杆活塞缸
双杆式活塞缸： 双杆式活塞缸：活塞两 端都有一根直径相等的 活塞杆的液压缸。 活塞杆的液压缸。 根据安装方式： 根据安装方式：缸筒固定 式（实心双出杆）、活塞 实心双出杆） 杆固定式（空心双出杆） 杆固定式（空心双出杆） 两种。 两种。
工作特点： 工作特点：
（1）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液 ）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时， 压缸左、右两个方向的推力和速度相等。 压缸左、右两个方向的推力和速度相等。