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活塞式液压缸及柱塞式液压缸

时间:2019-11-23 18:50:23  来源:  编辑:  浏览量: 88
概况: 活塞式液压缸及柱塞式液压缸 活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。(1)双杆式活塞缸。双杆式活塞缸是活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出。根据

 活塞式液压缸及柱塞式液压缸

    活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。

(1)双杆式活塞缸。双杆式活塞缸是活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。图B(a)所示为缸筒固定式的双杆活塞缸。它的进、出油口布置在缸筒两端,活塞通过活塞杆带动工作台移动,当活塞的有效行程为l时,整个工作台的运动范围为3l,所以机床占地面积大,一般适用于小型机床。当工作台行程要求较长时,可采用图B(b)所示的活塞杆固定的形式,缸体与工作台相连,活塞杆通过支架固定在机床上,动力由缸体传出。在这种安装形式中,工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l的2倍(2l),因此占地面积小。进、出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端,但必须使用软管连接。

双杆活塞缸 

由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的,因此它左、右两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时,液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。活塞的直径为D,活塞杆的直径为d,液压缸进、出油腔的压力为P1和p2,输人流量为q,双杆活塞缸的推力F和速度口为

                 F1=F2=A(p1-p2)=(π/4)(D2-d2)(p1-p2               (5-1)

                      v1=v2=q/A=4q/π(D2-d2)                     (5-2)

式中,d为活塞杆直径;D为活塞直径;p1、p2为液压缸进、出油腔的工作压力,q为输入液压缸的流量。

    双杆式活塞缸在工作时,设计成一个活塞杆是受拉的,而另一个活塞杆不受力,因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。

(2)单杆式活塞缸。如图C所示,活塞只有一端带活塞杆,单杆式活塞缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式,但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的2倍。

单杆式活塞杆 

    由于液压缸两腔的有效工作面积不等,因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等,其值分别为

                F1=(p1A1-p2A2)=π/4[p1D2-p2(D2-d2)]                (5-3)

                         v1=q/A1=4q/πD2                        (5-4)

                  F2=p1A2-p2A1=π/4[p1(D2-d2)-p2D2                (5-5)

                        v2=q/A2=4q/π(D2-d2)                     (5-6)

式中,d为活塞杆直径;D为活塞直径;p1为液压缸的工作压力;q为输入液压缸的流量。

    由式(5-3) ~式(5-6)可知,由于A1>A2,所以F1>F2v1v2。如果把两个方向上的输出速度v2v1的比值称为速度比,记为φ,则

                Φ=v2/v1=[4q/π(D2-d2)]/(4q/πD2)                          (5-7)

    因此,活塞杆直径越小,Φ越接近于1,活塞两个方向的速度差值也就越小。如果活塞杆较粗,活塞两个方向运动的速度差值就较大,可用于快速退回运动。在已知D和Φ的情况下,可以较方便地确定d,即

                          D=D√ ̄[(Φ-1)/Φ]                   (5-8)

差动缸    (3)差动油缸。如果向单杆活塞缸的左、右两腔用油管连通并同时通入高压油,即差动连接,如图D所示。作差动连接的单出杆液压缸称为差动液压缸,开始工作时差动缸左、右两腔的油液压力相同,但是由于左腔(无杆腔)的有效面积大于右腔(有杆腔)的有效面积,故活塞向右运动,同时使右腔中排出的油液(流量为q´)也进入左腔,加大了流入左腔的流量(q+q´),从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时,由于差动连接时两腔间的管路中有压力损失,所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液压力,而这个差值一般都较小,可以忽略不计,则差动连接时活塞推力F3和运动速度v3

                      F3=p1(A1-A2)=p1(πd2/4)                    (5-9)

进入无杆腔的流量为

Q1=v3(πD2/4)=q+v3[π(D2-d2)/4]    (5-10)

式中,d为活塞杆直径;D为活塞直径;p1为液压缸的工作压力;q为泵输出流量。

    由式(5-9)、式(5-10)可知,差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小,速度比非差动连接时大。利用这一点,可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度,这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。如果要求机床往返快速相等时,即使v1=v2,则由式(5-6)和式(5-10)可得

             4q/[π(D2-d2)]=4q/πd2   即D=(√ ̄ 2)d           (5-11)

2.柱塞缸

E(a)所示为单向柱塞缸,它只能实现一个方向的液压传动,反向运动要靠外力。若需要实现双向运动,则必须成对使用,如图E(b)所示。这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触,运动时由缸盖上的导向套来导向,因此缸筒的内壁不需精加工,它将别适用于行程较长的场合。

柱塞缸 

    柱塞缸输出的推力和速度各为

                     F=pA=p(πd2/4)                        (5-12)

                     V=q/A=4q/πd2                         (5-13)

式中,d为柱塞直径,p为输入柱塞缸的压力;q为输入柱塞缸的流量。

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