差动液压缸的类型特点

2025-02-23 17:56:00

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回答1：

液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。
3.1.1活塞式液压缸
活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
3.1.1.1双杆活塞液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。
图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图
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：
（3.1）
（3.2）
式中: 、 --分别为缸的进、回油压力；
、 --分别为缸的容积效率和机械效率；
、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；
q--输入流量；
A--活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
3.1.1.2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，其简图及油路连接方式如图3.2所示。
(1)当无杆腔进油时[图3.2（a）]，活塞的运动速度和推力分别为
（3.3）
（3.4）
(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度和推力分别为
（3.5）
（3.6）
式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。
比较上述各式，可以看出： > , > ；液压缸往复运动时的速度比为
（3.7）
(a)无杆腔进油 (b)有杆腔进油 (c)差动连接
图3.2双作用单活塞杆液压缸计算简图
上式表明,当活塞杆直径愈小时速度接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。
(3)液压缸差动连接时[图3.2(c)]，活塞的运动速度和推力分别为
（3.8）
在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为
（3.9）
当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的速度大，而输出力则减小。差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。 [例3.1]已知单活塞杆液压缸的缸筒内径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=25min，压力P1=2Mpa，P2=0。液压缸的容积效率和机械效率分别为0.98、0.97，试求在图3.2(a)、(b)、(c)所示的三种工况下，液压缸可推动的最大负载和运动速度各是多少？并给出运动方向。
解 ①在图3.2(a)中，液压缸无杆腔进压力油，回油腔压力为零，因此，可推动的最大负载为
液压缸向左运动，其运动速度为
②在图3.2(b)中，液压缸为有杆腔进压力油，无杆腔回油压力为零，可推动的负载为
液压缸向左运动，其运动速度为
③在图3.2(c)中，液压缸差动连接，可推动的负载力为
液压缸向左运动，其运动速度为前面所讨论的活塞式液压缸的应用非常广泛,但这种液压缸由于缸孔加工精度要求很高，当行程较长时，加工难度大,使得制造成本增加。在生产实际中,某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。
柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成，如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用[图3.3（b）]。柱塞缸的柱塞端面是受压面，其面积大小决定了柱塞缸的输出速度和推力，为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，一般柱塞较粗，重量较大，水平安装时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。
柱塞缸结构简单，制造方便，常用于工作行程较长的场合，如大型拉床，矿用液压支架等。摆动液压缸能实现小于360°角度的往复摆动运动，由于它可直接输出扭矩，故又称为摆动液压马达，主要有单叶片式和双叶片式两种结构形式。
图3.4(a)所示为单叶片摆动液压缸，主要由定子块1、缸体2、摆动轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。两个工作腔之间的密封靠叶片和隔板外缘所嵌的框形密封件来保证，定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动，当考虑到机械效率时，单叶片缸的摆动轴输出转矩为
单叶片式摆动液压缸由（3.10）
根据能量守恒原理,结合式(3.10)得输出角速度为
(3.11)
式中未说明符号同式（3.1）、式（3.2）,其余符号意义如下：
D—缸体内孔直径；
d—摆动轴直径；
b—叶片宽度；
单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过，双叶片摆动液压缸的摆角一般不超过。当输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片的一半。
摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中、低压系统中往复摆动，转位或间歇运动的地方。图3.5所示为伸缩式液压缸的结构图，它由两级（或多级）活塞缸套装而成，主要组成零件有缸体5、活塞4、套筒活塞3等。
缸体两端有进、出油口A和B。当A口进油，B口回油时，先推动一级活塞3向右运动，由于一级活塞的有效作用面积大，所以运动速度低而推力大。一级活塞右行至终点时，二级活塞4在压力油的作用下继续向右运动，因其有效作用面积小，所以运动速度快，但推力小。套筒活塞3既是一级活塞，又是二级活塞的缸体，有双重作用（多级时，前一级缸的活塞就是后一级缸的缸套）。若B口进油，A口回油，则二级活塞4先退回至终点，然后一级活塞3才退回。
1一压板；2、6一端盖；3－套筒活塞；4-活塞；5一缸体；7-套筒活塞端盖
伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。 1一紧固螺帽；2-调节螺钉；3-端盖；4-垫圈；5－O形密封圈；6－档圈；7缸套；8-齿条活塞；9一齿轮；l0一传动轴；11一缸体；12螺钉
齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构组成，如图3.6所示，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动，它多用于自动线，组合机床等转位或分度机构中。

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