液气压传动第四章液压缸
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第四章液压缸液压缸是将液体的压力能转换成机械能,实现往复直线运动或往复摆动的执行元件。
它具有结构简单、工作可靠和制造容易等优点,被广泛应用于各种液压机械设备中。
4.1 液压缸的分类与工作原理按照结构不同,液压缸可分为活塞缸、柱塞缸、组合缸和摆动缸四类。
活塞缸、柱塞缸实现往复直线运动,输出力和速度;摆动缸实现小于360°的往复摆动,输出扭矩和角速度;组合液压缸具有较特殊的结构和功用。
液压缸按液体压力的作用方式,又可分为单作用液压缸和双作用液压缸。
单作用液压缸是利用液体压力产生的推力推动活塞向一个方向运动,反向复位则靠弹簧力、重力或其它外力来实现。
双作用液压缸则是利用液体压力产生的推力推动活塞作正反两个方向的运动。
4.1.1活塞缸活塞缸可分为双杆活塞缸和单杆活塞缸两种。
一、双杆活塞缸双杆活塞缸是活塞两端都带活塞杆的液压缸。
它有两种安装形式,图 (a)所示是缸筒固定,活塞杆移动的安装形式。
图 (b)所示是活塞杆固定,缸筒移动的安装形式。
v 2F 2v 1F 1AALq(a )(b )(c )p 1qL L2p q1Ap q2A p F 1v 1F 2v 2图4-1LL双杆活塞缸两个方向上输出的推力F 1、 F 2相等,其值为:活塞往复运动的速度v 1、 v 2相等,其值为:)(4)(222121d D p p F F --==π)(42221d D q v v V-==πη二、单杆活塞缸图所示是活塞只有一端带活塞杆的液压缸,称为单杆活塞缸。
单杆活塞缸也有缸筒固定、活塞杆移动和活塞杆固定、缸筒移动两种安装形式。
当压力油以相同的压力p1和流量q 分别进入缸的左右两腔时,活塞杆左右运动时的推力和速度不相等,其值分别为:mm p d D p D p A p A F ηπη])([4)(2221222111--=-=mm p D p d D p A p A F ηπη])[(4)(2212221122--=-=2114D q A q v vv πηη==4222q q v vv ==ηηA 1DA 2dq+q '(a )(d)F 1v 1F 3v 3q 2p qp 12A 1p q qp 122F 2dA 2Dv 2(b )'A 1dA 2D1q(c )p q '将单杆活塞缸的两腔连通,并同时输入压力油,这种连接形式称为差动连接,如图(c )所示。
第四章习题答案4-1、填空题1.液压马达和液压缸是液压系统的(执行)装置,作用是将(液压)能转换为(机械)能。
2.对于差动液压缸,若使其往返速度相等,则活塞面积应为活塞杆面积的(2倍)。
3.当工作行程较长时,采用(柱塞) 缸较合适。
4.排气装置应设在液压缸的(最高)位置。
5.在液压缸中,为了减少活塞在终端的冲击,应采取(缓冲)措施。
4-2、问答题1.如果要使机床工作往复运动速度相同,应采用什么类型的液压缸?答:双杆活塞缸2.用理论流量和实际流量(q t 和q )如何表示液压泵和液压马达的容积效率?用理论转距和实际转距(T t 和T)如何表示液压泵和液压马达的机械效率?请分别写出表达式。
液压泵的容积效率:t V q q =η 液压马达的容积效率:q q t v =η 液压泵的机械效率: T T t m =η 液压马达的机械效率:t m T T=η4-3、计算题1.已知某液压马达的排量V =250mL/r ,液压马达入口压力为p 1=10.5MPa ,出口压力p 2=1.0MPa ,其机械效率ηm =0.9,容积效率ηv =0.92,当输入流量q =22L/min 时,试求液压马达的实际转速n 和液压马达的输出转矩T 。
答案:81r/min ;340N ﹒m2.如图4-12所示,四种结构形式的液压缸,分别已知活塞(缸体)和活塞杆(柱塞)直径为D 、d ,如进入液压缸的流量为q ,压力为p ,试计算各缸产生的推力、速度大小并说明运动的方向。
答案:a )4)(22d D p F -⋅=π;4)(22d D qv -=π;缸体左移b )42d p F π⋅=;42d qv π=;缸体右移 c )42D p F π⋅=; 42D qv π=;缸体右移d )42d p F π⋅=;42d qv π=;缸体右移3.如图4-13所示,两个结构相同的液压缸串联,无杆腔的面积A 1=100×10-4 m 2,有杆腔的面积A 2=80×10-4 m 2,缸1的输入压力p 1=0.9 MPa ,输入流量q 1=12L/min ,不计泄漏和损失,求:1) 两缸承受相同负载时,该负载的数值及两缸的运动速度。
第四章液压缸
一、名词解释
差动油缸摆动液压缸单作用液压缸
双作用液压缸推力油缸增压缸
二、填空
1、双作用单活塞杆液压缸的活塞直径为D,活塞杆直径为d,当输入压力为P,流量为Q的油液时,若不计损失,活塞杆伸出时,推力为,速度为;活塞杆缩回时,拉力为,速度为。
2、单作用缸的内径为D,柱塞直径为d,柱塞速度V,负载为F,柱塞缸内压力P为,输入流量Q为。
3、速比为2的液压缸称为差动油缸,其无杆腔活塞的有效面积为有杆活塞有效面积的倍,差动连接时活塞往返速度。
4、串联液压缸可使推力一倍,因此也称为。
5、增压缸是通过两个油缸来实现增压的,伸缩式油缸适用于较大,而安装空间受到限制的工作环境。
6、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径为D,活塞杆直径为d,其往返速比为。
7、液压缸的效率是缸的实际运动速度和理想运动速度之比。
三、选择题
1、伸缩缸外伸时,首先伸出。
①柱塞②套筒
2、活塞面积加大时,液压缸的刚度。
①提高②不变③降低
3、工作行程很长的情况下,使用油缸最合适。
①双作用式②伸缩式③增压式
4、当液压缸活塞的运动速度很高或运动部件质量很大时,可在液压缸内
部设置装置。
①密封装置②排气装置③缓冲装置
5、差动连接时,活塞杆往返运动的速比为。
① 1 ② 2 ③0.5
6、差动油缸的无杆腔活塞有效面积为有杆腔活塞有效面积的倍。
①1 ②2 ③3
7、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径与活塞杆直径之比为2∶1,活塞杆往返速度比为。
①3∶4 ②4∶3 ③4∶1
8、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径与活塞杆直径之比为2∶1,活塞杆伸
①3∶4 ②4∶
9
①正比②反比
10
①较大②较小
四、简答及计算题
1
2、那种类型的油缸采用怎样的方式,可以得到差动油缸,它的推力和速度与什么有关?
3、何谓差动连接?差动连接液压缸要求往返速度相等时,活塞和活塞杆直径的关系如何?
4、某一差动油缸,要求快进速度V1是快退速度V2的两倍,试求活塞面积A1与活塞杆截面积A2之比应为多少,即A1/A2=?
5、液压缸差动连接的本质是什么?当活塞杆两侧的有效面积A1=2A2时,主要达到什么目的?
6、如图所示液压缸,设缸径D=125mm,活塞杆直径d=63mm,最大行程S=2000mm,当油源压力p=16Mpa、流量Q=20L/min时,试计算:
流量为q时,问缸向哪个方向走?速度/推力如何?
9、什么是推力油缸?什么是摆动油缸?各有哪些类型?
10、如图所示差动联接液压缸。
已知进油流量Q=30l/min,进油压力p=40
11、 有一单杆液压缸,已知缸筒内径D=125mm ,活塞杆直径d=90mm ,进油流量Q=40l/min ,进油压力p 1=25×105Pa ,回油压力p 2=0,试求:1)当压力油从无杆腔进入有杆腔的油直接回油箱时,活塞的运动速度v 1,输出推力F 1;2)当压力油从有杆腔进入无杆腔的油直接回油箱时,活塞的运动速度v 3和输出推力F 3。
12、 图示液压系统,要求活塞左、右运动速度相等,即v 左=v 右,试求油D
13、如图示,要使液压缸活塞向左和向右运动的速比22
31v v =,试求液
14、图示液压系统,已知油泵流量Q=10 l/min ,油缸量进速度V 慢
=0.5m/min ,油缸快进和快退的速比2
3
快退
快进
V V ,试求:油缸两腔有效面积A 1、
A 2及快进和快退速度V 快进、V 快退。
第四章 液压缸参考答案
一、名词解释
1、摆动液压缸:将液压能转变为小于360o 回转运动机械能的液压缸。
2、差动油缸:速比为2的双作用单活塞液压缸称差动油缸。
3、单作用液压缸:在工作行程时,依靠液压力推动活塞只能一个方向运动,回程时则借重力或弹簧力等外力使活塞动力。
4、双作用液压缸:利用液压力推动活塞作正反两个方向运动的液压缸。
5、推力油缸:实现往复运动的液压缸。
6、增压缸:采用大、小活塞串联的液压缸,可使小活塞腔输出比大活塞腔高的压力,称为增压缸。
二、填空
1、P
D
2
4
π
,
2
4D
Q
π 。
2、
2
4d
F
π ,V
d 2
4
π。
3、 2 , 相等 。
4、 增加 , 增压油缸 。
5、 串联 , 工作行程 。
6、
2
2
2
d
D
D
- 。
7、容积
三、选择题
3、答:双作用单活塞杆液压缸有杆腔的回油又进入无杆腔,使得无杆腔的进油量增加,活塞伸出的速度加快,实现快进。
差动连接时:
4、解:
5、答:差动连接为本质是使双作用单活塞杆油缸有杆腔的回油进入无杆腔中,使油缸的进油流量增大,活塞运动速度加速,实现快进,活塞杆两侧的有效面积A 1=2A 2时,可使差动连接时往返速度相等。
2
2
2
2
1
1
11
2
2
2
2
4)
(4
4
4
)(4
4
d
Q
d
D D
Q
A A Q V VA Q VA A
V
A Q A Q Q V P
d P d
D
P D F ππ
π
π
π
π
=
--
=
-=
+=∴+=
+=
=
--
= 速度:推力:d
D d
D d D Q
d
Q
V V d D Q
V d
Q
V 22)
(44)
(442
22
22
2
22
==⇒-=
=-==ππππ即
缩时
当
坤缩坤)
(442222
1d D Q
V d
Q V -=
=ππ 3
4
4
2)
(42
422
22
2
2
12
2
2
2
2
2
21==
=∴
=-⇒-==d
D d
D A A d
d D d D
Q
d
Q
V V π
π
ππ即
时
当
②
)
(往S D
Q
V L T 6.7360
02
.04125
.014.32422
2
=⨯⨯⨯===
π)
(4)(4
02
22
2
2
2d D Q
V P
d D F d
V F -=
-=∴=
=ππ
π
8、答:能运动, 缸向右运动
9、答:用于实现直线往复运动的液压缸称为推力油缸。
用于实现小于360o
回转运动的液压缸称为摆动油缸。
推力油缸:单作用液压缸、双作用液压缸、多级液压缸、组合液压缸 摆动油缸:单叶片式、双叶片式
10、 113mm , 80mm , 20×103
N
11、 3.26m/min , 30 664N , 6.78m/min , 14 768N , 6.29m/min , 15 896N 12、2
13、答 活塞向右运动为差动联接,故其运动速度v 1为
活塞向左运动速度v 2为
又
所以
即 22123A A A =-)(
P
d d P d D P d D F d D Q
V )(4
)(4
)(4
)(42
2212
122
22
2
2-=
--
-=
-=π
π
π
π2
1A Q v =
2
11A A Q v -=
2
231v v =2
212
3
A Q A
A Q
⋅
=-
故
4、解
因为
所以
又 2
32
32
12=
∴
=
-A A A v v 快
退
快进
故 2
5
315321220cm A A =⨯==
min /25.1min /1250122010
103
2
1m cm v A A Q ====-⨯-)
(快进
min /833.0min /83312
10
103
2
m cm v A Q ===
=⨯快退
,
,
快退快进2
2
1A Q A A Q v v =
=
-min
/5.01
m v A Q ==
慢3
52
1=
A A 2
3
12050
10
10cm
v Q
A =⨯=
=慢。