液壓與氣動技術(shù) 課件 模塊三課題8

模塊三

液壓缸和液壓馬達課題8液壓缸類型及特點模塊三

液壓缸和液壓馬達下圖所示的專用銑床的工作臺采用單桿液壓缸驅(qū)動，根據(jù)工況分析，計算得液壓缸在工進階段的總工作負載為4388N（即最大負載），如圖所示，現(xiàn)要求活塞快進和快退速度相等，我們該如何進行液壓缸的設(shè)計計算和結(jié)構(gòu)設(shè)計？

專用銑床液壓缸受力簡圖

【任務(wù)提出】模塊三

液壓缸和液壓馬達液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成機械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用來驅(qū)動工作機構(gòu)實現(xiàn)直線往復(fù)運動或往復(fù)擺動。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，作直線往復(fù)運動時，省去減速機構(gòu)，且沒有傳動間隙，傳動平穩(wěn)、反映快，因此在液壓系統(tǒng)中被廣泛應(yīng)用。本任務(wù)中，銑床的工作臺采用單桿液壓缸驅(qū)動，我們根據(jù)液壓缸所受的最大工作負載（或根據(jù)設(shè)備的類型），選定液壓缸的工作壓力，并計算確定液壓缸的內(nèi)徑、活塞桿直徑等主要結(jié)構(gòu)尺寸。本模塊的任務(wù)是通過液壓缸類型及特點、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計、液壓缸的設(shè)計計算等相關(guān)知識的學(xué)習，掌握液壓缸的設(shè)計計算方法?！救蝿?wù)分析】1、按結(jié)構(gòu)形式：

活塞式2、按作用方式：單作用式液壓缸功用：將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能而對負載作功，實現(xiàn)直線往復(fù)運動或旋轉(zhuǎn)運動。液壓缸的類型及特點分類：柱塞式

組合式雙作用式液壓缸課題8液壓缸類型及特點模塊三一、活塞式液壓缸定義：缸體內(nèi)作相對往復(fù)運動的組件為活塞的液壓缸。分類按伸出活塞桿不同：雙桿，單桿，無桿

按固定方式不同：缸體固定，活塞桿固定

1、雙桿活塞液壓缸（1）特點1）兩腔面積相等；

2）壓力相同時，推力相等，流量相同時，速度相等。即具有等推力、等速度特性。（2）推力、速度計算

課題8液壓缸類型及特點模塊三v=q/A=4qV/π(D2-d2)F=(p1-p2)A=π(D2-d2)(p1-p2)/4雙桿活塞液壓缸（3）固定方式1）實心雙桿活塞式:缸體固定式

進油腔回油腔運動方向

左右活塞右移

右左活塞左移2)

空心雙桿活塞式:桿固定式進油腔

回油腔

運動方向

左右

缸體左移

右左

缸體右移

進油腔位置與活塞運動方向相同。

進油腔位置與活塞運動方向相反。

占地范圍應(yīng)用場合三倍于L，占地面積大。中小型設(shè)備占地范圍應(yīng)用場合兩倍于L，占地面積小，大中型設(shè)備課題8液壓缸類型及特點模塊三2、單桿活塞液壓缸（1）特點：

1）兩腔面積不等,

A1>A2

2）壓力相同時，推力不等流量相同時，速度不等，即不具有等推力等速度特性。

單活塞式液壓缸計算簡圖

課題8液壓缸類型及特點模塊三（2）速度、推力計算1）無桿腔進油時

v1=q/A1=4q/πD2

，

F1=p1A1-p2A2

=π[D2p1-(D2-d2)p2/42）有桿腔進油時

v2=q/A2=4q/π(D2-d2)，

F2=p1A2-p2A1=π[(D2-d2)p1-D2p2]/4

∵A1>A2

∴v1<v2F1>F2

因而：活塞桿伸出時，適用于重載慢速，活塞桿縮回時，適用于輕載快速。

課題8液壓缸類型及特點模塊三特點：在不增加流量的前提下，實現(xiàn)快速運動應(yīng)用單桿活塞液壓缸不同連接，可實現(xiàn)如下工作循環(huán)：

差動連接無桿腔進油有桿腔進油快進→工進→快退

v3、F3v1、F1v2、F2

3）差動連接式液壓缸課題8液壓缸類型及特點模塊三差動連接式液壓缸

∵

v3A1=q+v3A2

，

∴

v3=q/（A1-A2）=4q/πd2故要使

v2=v3

，D=√2d，

F3=p1（A1-A2）=πd2p1/41、定義在缸體內(nèi)做相對往復(fù)運動的組件是柱塞的液壓缸。

2、柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)

缸體、柱塞、導(dǎo)向套、鋼絲卡圈等

3、柱塞式液壓缸工作原理：

只能單向運動，回程需靠外力、彈簧力，需雙向運動時，常成對使用。

二、柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖課題8液壓缸類型及特點模塊三4、柱塞式液壓缸速度、推力計算

v=q/A=4q/πd2F=pA=πd2p/4

柱塞式液壓缸特點:

∵柱塞工作時總是受壓，一般較粗

∴水平放置易下垂，產(chǎn)生單邊磨損故常垂直放置，有時可做成空心又∵缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸

∴可不加工或只粗加工，工藝性好，故常用于長行程機床，如龍門刨床、導(dǎo)軌磨床、大型拉床。

課題8液壓缸類型及特點模塊三分類：

單葉片式、雙葉片組成：缸體、定子塊、葉片、傳動軸等

工作原理：

當缸的一個油口進壓力油，另一油口回油時，葉片在壓力油作用下往一個方向擺動，帶動軸偏轉(zhuǎn)一定角度小于3600；當進回油口互換時，馬達反轉(zhuǎn)。三、擺動液壓馬達（擺動液壓缸）課題8液壓缸類型及特點模塊三擺動液壓缸參數(shù)計算：

T=zb/8·(D2-d2)(p1-p2)ηm

ω=8qηcv/zb(D2-d2)

雙葉片擺動式液壓馬達：

T雙

=2T單

ω雙=1/2·ω單

擺動液壓缸特點：

結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中低壓系統(tǒng)。課題8液壓缸類型及特點模塊三四、其它液壓缸1、增壓缸（增壓器）（1）作用：得到高于泵壓的輸出壓力

（2）結(jié)構(gòu)：單作用、雙作用（3）增壓缸增壓原理

A1p1=A2p2

p1πD2/4=p2πd2/4p2=A1/A2p1=Kp1

K=KD2/d2—增壓比（4）增壓缸特點

在

p1不變的前提下，靠A來增大p2，單作用斷續(xù)增壓、雙作用連續(xù)增壓。課題8液壓缸類型及特點模塊三增壓缸（1）結(jié)構(gòu):

由兩個或多個活塞缸或柱塞缸套裝而成，有單作用和雙作用之分。

（2）工作原理:

活塞或柱塞伸出時，從大到小，速度逐漸增大，推力逐漸減小?；钊蛑s回時，從小到大。（3）特點應(yīng)用：

∵工作時可伸很長，不工作時縮短∴占地面積小，且推力隨行程增加而減小故起重機伸縮臂、自動傾卸卡車、火箭發(fā)射臺等皆用。

2、多級缸（伸縮缸）課題8液壓缸類型及特點模塊三（1）結(jié)構(gòu)：缸體、活塞、齒條、齒輪、端蓋等（2）工作原理

左腔進油，右腔回油時，齒條右移，齒輪帶動工作臺逆轉(zhuǎn)。右腔進