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《液压与气压传动》 2011年-2012年第二学期 总学时：56学时 章节名称： 第四章 液压执行元件 教学内容与学时分配：（2学时） 4.1液压缸的工作原理与结构； 4.2液压缸的设计计算 教学目的和要求： 掌握液压缸的工作原理，能够进行单杆液压缸的速度、推力计算。 重点： 液压缸的有关计算 难点： 差动液压缸的速度和推力计算 教学过程（教学环节设计与方法） 教学手段： 多媒体，及透明教学教具 作业： 4-1，4-2 银川能源学院 教案六 学时：2学时 4.1 液压缸的工作原理与结构 ◎ 工作原理：是液压系统中的执行元件。液压缸是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动。 ◎ 分类： 1、按结构特点：活塞缸、柱塞缸、伸缩缸、摆动缸； 2、按作用方式：单作用式液压缸、双作用式液压缸、 组合液压缸。 柱塞式液压缸 1、单作用式液压缸： 单活塞杆液压缸 双活塞杆液压缸 伸缩液压缸 单活塞杆液压缸 2、双作用式液压缸： 双活塞杆液压缸 伸缩液压缸 柱塞式液压缸 3、组合液压缸： 单活塞杆液压缸 双活塞杆液压缸 伸缩液压缸 一、液压缸的工作原理 1、双活塞杆液压缸 因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。则缸的运动速度v和推力F分别为： 2、单活塞杆液压缸 单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图以油路连接方式如下图所示： ◎结论: (1)活塞杆直径越小，两个方向速度差值越小。 (2)固定方式和工作过程皆与双杆活塞液压缸相同。 (3)运动行程皆为两倍的活塞或缸体的有效行程。 【例题1】已知单杆液压缸缸筒直径D = 100mm，活塞杆直径d = 50 mm，工作压力=2MPa，流量为q = 10 L/min，回油背压力为0.5MPa，试求活塞往复运动时的推力和运动速度（注意，分别计算无杆腔进油和有杆腔进油两种情况）。 3、柱塞式液压缸 柱塞式液压缸工作时，压力油从进油口1进入缸筒2中，推动柱塞3向外伸出。柱塞输出的速度v和推力F分别为： 4、增压缸 增压缸又称增压器，是活塞和柱塞组合而成。由于活塞的有效面积大于柱塞面积，所以向活塞缸无杆腔输入低压油，可以在柱塞缸得到高压油 二、液压缸的结构 液压缸组要由缸筒、盖板、活塞、活 塞杆、 缓冲装置、放气装置和密封装置等7大部分组成 1、缸筒主要是由钢材制成，缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度Ra0.08um，以减少密封件的摩擦。 2、盖板通常由钢材制成，有前端盖和后端盖，安装在缸筒的前后两端，盖板和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、罗纹连接等。 3、活塞的材料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞和缸筒内壁间需要密封，采用的密封件有O形环、V形油封、U形油封、X形油封和活塞环等 4、活塞杆是由钢材做成实心杆或空心杆，表面经淬火再镀铬处理并抛光。 5、缓冲装置：为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起噪音，影响工件精度或使液压缸损坏，常在液压缸前后端盖上设有缓冲装置，以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停止。 6、放气装置：在安装过程中或停止工作的一段时间后，空气将渗入液压系统内，缸筒内如存留空气，将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖现象，换向时易引起冲击，因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。 7、密封装置是用以防止油液的泄漏，液压缸常采用O形密封圈和Y形密封圈。 4.2 液压缸的设计计算 液压缸的设计是在对所设计的液压系统进行工况分析、 负载计算和确定了其工作压力的基础上进行的。 设计步骤： 1、根据使用要求确定液压缸的类型； 2、按照负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸，必要时 需进行强度检算； 3、进行结构设计。 一、液压缸工作压力的确定 液压缸要承受的负载包括工作负载、摩擦阻力和惯性力等。设计时，根据液压缸的实际