当前课程知识点:液压传动 > 第五章:液压缸 > 5.1液压缸的类型与原理 > 5.1.2液压缸的类型与原理
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今天我们学习的内容是
液压缸的类型与原理
液压缸是液压系统中的
一种执行元件
其作用
是将油液的压力能
转换成机械能
向外输出的是直线力和往复运动
也就是说
液压缸的输入量是流量和压力
输出量是速度和力
有人很形象地说
液压缸是液压系统的手
液压缸结构简单
工作可靠
制造容易
因此广泛应用
是液压系统中最常用的执行元件
首先
我们来了解液压缸的类型
按结构特点的不同
可将液压缸分为活塞缸
柱塞缸
伸缩缸和摆动缸等类型
活塞缸
柱塞缸
伸缩缸用以实现直线运动
输出推力和速度
摆动缸用以实现小于360度的转动
输出转矩和角速度
按作用方式来分
液压缸有
单作用式和双作用式两种
单作用液压缸是利用液压力
推动活塞向一个方向运动
而反向运动则靠外力实现
图a为靠外力回程的单作用缸
图b为靠弹簧力将活塞复位的缸
称为单作用弹簧回程缸
图c为单作用柱塞缸
这类缸具有一个截面积
相等的可动部件
习惯上称为柱塞
就像一根活塞杆
柱塞缸的特点在于
柱塞依靠导向套导向
所以缸筒内壁可不加工
这样
对于长行程的液压缸来说
可大大简化加工工艺
对于这样的液压缸
人们也想办法
使其两个方向的液压驱动动作
那怎么实现呢
如图d所示
常常由两个单作用柱塞缸
并联在一起
实现两个相反方向的运动
双作用液压缸则是利用
液压力推动活塞
做正反两个方向的运动
这种形式的液压缸应用最多
双作用液压缸又可分为
单活塞杆和双活塞杆两种形式
单活塞杆液压缸
只从缸的一端伸出活塞杆的缸
其广泛应用于各种工程机械
双活塞杆液压缸
是指有一个活塞
有两根活塞杆从缸的两端
分别伸出的缸
这种缸
在机床液压系统中普遍应用
三
伸缩缸又称多级缸
图示为
伸缩缸的结构原理及图形符号
它们由两级或多级缸套装而成
前一级缸的活塞
是后一级缸的缸筒
活塞伸出后可获得很长的行程
缩回后可保持很小的安装尺寸
就像拉杆天线一样
当通入压力油时
各级活塞的伸出
按有效工作面积的大小
依次先后动作
在输入流量不变的情况下
输出速度逐级增大
四
摆动缸
用于将油液的压力能转变为
其输出轴的往复摆动的机械能
它有单叶片和双叶片两种形式
图示为其工作原理图
由定子块
叶片
摆动轴
缸体等零件组成
定子块固定在缸体上
叶片与输出轴连为一体
当两油口交替通入压力油时
叶片即带动输出轴做往复摆动
接下来
我们来分析液压缸的工作原理
我们以最常用的
单作用活塞杆缸为例
来分析其工作原理
图示为
单活塞杆缸的工作原理图
左腔称为无杆腔
右腔称为有杆腔
压力油从1口流入无杆腔
活塞右行
缸向右输出单方向的力和速度
反之
压力油从2口流入有杆腔
活塞向左退回
假设无杆腔有效工作面积为A1
有杆腔有效工作面积为A2
活塞直径为D
活塞杆直径为d
油液压力为p
流量为q
回油压力为零
那么
活塞伸出时
输出推力为作用面积乘以压力
就是F1等于A1乘以P
也就等于四分之π
D²乘以p
输出速度等于流量除以面积
也就是v1等于q除以A1
也就等于q除以四分之πD²
当活塞缩回时
力F2等于A2乘以P
也就等于四分之π
乘以D²减去d²乘以p
速度v2等于q除以A1
也就等于q除以四分之π
乘以D²减去d²
伸出时推力为F1
缩回作用力为F2
通过比较
不难发现
相同情况下
F1大于F2
我们也可以得出v1小于v2
那说明了什么
是不是对于单作用活塞缸
伸出时
推力大
速度低
而缩回时
输出力小
速度快
所以
单活塞杆缸常用于
一个方向有较大的负载
但运行速度较低
而另一个方向为
空载快速退回运动的设备
对于单活塞杆缸
还有另外一种使用方式
就是两腔同时通入压力油
如图所示
由于无杆腔工作面积
比有杆腔工作面积大
活塞向右的推力
大于向左的推力
故其向右运动
液压缸的这种连接方式
称为差动连接
假设活塞杆的截面积为A3
活塞的速度为v3
那么差动连接时
活塞的推力
F3等于A1乘以P
减去A2乘以P
也就等于四分之π
d²乘以p
无杆腔的进油量为v3乘以A1
有杆腔的出油量为v3乘以A2
所以有v3乘以A1
等于q加v3乘以A2
那么v3也就等于
q除以A1减A2
等于q除以四分之πd²
我们可以比较速度公式
可以得到v3大于v1
比较力的公式可以得到
F3小于F1
这就说明
在输入流量和工作压力
相同的情况下
单杆活塞缸差动连接时
能使其速度提高
但同时其推力下降
以上就是液压缸的类型与原理的授课内容
谢谢收看
-1.1 液压传动的工作原理
--1.1.3小节测验
-1.2 液压传动系统的组成及图形符号
--小节测验
-1.3 章节讨论
--1.3.1讨论一
--1.3.2讨论二
-2.1 液压油的主要性质
--2.1.3小节测验
-2.2 液压油的污染与控制
--2.2.3小节测验
-2.3 章节讨论
--2.3.1讨论一
--2.3.2讨论二
-3.1 静止液体的力学特性
--3.1.3小节测验
-3.2 连续性方程
--3.2.3 小节测验
-3.3 伯努利方程
--3.3.3小节测验
-3.4 动量方程
--3.4.2小节测验
-3.5 液体流态的判定
--3.5.3小节测验
-3.6 液体流动时的能量损失
--3.6.3小节测验
-3.7 液体在小孔中的流动
--3.7.3小节测验
-3.8 液体在间隙中的流动
--3.8.3小节测验
-3.9 章节讨论
--3.9.1讨论一
--3.9.2讨论二
-4.1 液压泵概述
--4.1.3小节测验
-4.2 齿轮泵的结构及原理
--4.2.3小节测验
-4.3 齿轮泵的结构分析
--4.3.3小节测验
-4.4 叶片泵的结构及原理
--4.4.3小节测验
-4.5 叶片泵的结构分析
--4.5.3小节测验
-4.6柱塞泵的结构及原理
--4.6.3小节测验
-4.7 柱塞泵的结构分析
--4.7.3小节测验
-4.8 液压马达概述
--4.8.3小节测验
-4.9 章节讨论
--4.9.1讨论一
--4.9.2讨论二
-5.1液压缸的类型与原理
--5.1.3小节测验
-5.2液压缸的结构及安装
--5.2.3小节测验
-5.3 章节讨论
--5.3.1讨论一
--5.3.2讨论二
-6.1液压阀概述
--6.1.3小节测验
-6.2 单向阀
--6.2.3小节测验
-6.3 换向阀
--6.3.3小节测验
-6.4 溢流阀
--6.4.3小节测验
-6.5 减压阀
--6.5.3小节测验
-6.6 顺序阀
--6.6.3小节测验
-6.7 节流原理及节流阀
--6.7.3小节测验
-6.8 调速阀
--6.8.3小节测验
-6.9 章节讨论
--6.9.1讨论一
--6.9.2讨论二
-7.1密封元件
--7.1.3小节测验
-7.2蓄能器
--7.2.3小节测验
-7.3液压滤油器
--7.3.3小节测验
-7.4 章节讨论
--7.4.1讨论一
--7.4.2讨论二
-8.1调压回路
--小节测验
-8.2卸荷回路
--小节测验
-8.3平衡回路
--8.3.3小节测验
-8.4节流调速回路
--小节测验
-8.5容积调速回路
--小节测验
-8.6方向控制回路
--小节测验
-8.7顺序动作回路
--小节测验
-8.8同步控制回路
--小节测验
-8.9 汽车起重机液压系统支腿油路
--8.9.3小节测验
-8.10 汽车起重机的上装液压系统——回转及伸缩臂回路
--8.10.3小节测验
-8.11 汽车起重机的上装液压系统——变幅及起升回路
--小节测验
-8.12 章节讨论