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第3章 液壓缸
3．1液壓缸的分類和特點(diǎn)
液壓缸按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)可分為活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸三類,按運(yùn)動(dòng)形式可分為直線運(yùn)動(dòng)和擺動(dòng)。
3.1.1活塞缸
活塞缸可分為雙活塞桿和單活塞桿兩種結(jié)構(gòu)，其固定方式有缸體固定和活塞桿固定兩種。
1\雙活塞桿缸
（1）工作原理 圖3-1為雙活塞桿缸原理圖，其活塞的兩側(cè)都有伸出桿。圖3-1a為缸體固定式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，圖3-1b為活塞桿固定式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。當(dāng)壓力油從兩油口交替輸入液壓缸左、右工作腔時(shí)，壓力油作用于活塞端面，驅(qū)動(dòng)活塞或缸體運(yùn)動(dòng)，并帶動(dòng)工作臺(tái)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

（2）特點(diǎn)和應(yīng)用 當(dāng)兩活塞缸直徑相同、缸兩腔的供油壓力和流量相等時(shí)，活塞或缸體兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)速度和推力也都相等。缸體固定式其工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍大于缸有效行程的三倍，一般用于行程短或小型液壓設(shè)備上，活塞桿固定式其工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍略大于有效行程的兩倍，適用于行程長(zhǎng)的大、中型液壓設(shè)備。
雙活塞桿缸的的推力和速度可按下式計(jì)算：

2．單活塞桿缸
（1）工作原理 圖3-2為單活塞桿缸原理圖，活塞的一端有活塞桿伸出，所以兩腔的有效工作面積不同。


當(dāng)無(wú)桿腔進(jìn)壓力油，有桿腔回油時(shí)（圖3-2a），活塞推力F1和運(yùn)動(dòng)速度v1分別為

（2）特點(diǎn)和應(yīng)用 由于＞,所以v＜v,F＞F。常把壓力油進(jìn)入無(wú)桿腔的情況作為工作行程，而把壓力油進(jìn)入有桿腔的情況作為空行程
（3）差動(dòng)連接 如圖3-3所示，當(dāng)壓力油同時(shí)進(jìn)入液壓缸的左、右兩腔，作差動(dòng)連接單活塞桿缸簡(jiǎn)稱為差動(dòng)缸。由于無(wú)桿腔工作面積比有桿腔工作面積大，壓力雖相等，活塞仍向右運(yùn)動(dòng)。若A2=A1/2,即D=，則差動(dòng)連接缸的快進(jìn)v3與快退v2的運(yùn)動(dòng)速度相等。
差動(dòng)連接時(shí)，活塞的推力F3為：

要點(diǎn):差動(dòng)連接時(shí)活塞的推力與活塞桿的截面積成正比，而活塞的運(yùn)動(dòng)速度和活塞桿的截面積成反比。將單桿活塞缸的三種連接作比較，可見(jiàn)v1＜v2＜v3，F(xiàn)1＞F2＞F3。差動(dòng)連接缸的特點(diǎn)：速度增加，推力減小。
提示由于單活塞桿缸的無(wú)桿腔與有桿腔的工作面積不相等，在輸入流量相同時(shí)，v1與v2不相等，在工作壓力相等時(shí)F1＞F2，而雙桿活塞缸兩端的工作面積相等，在同樣的情況下，速度相等、推力相等。
3.1.2柱塞缸
工作原理如圖3-4a所示，當(dāng)壓力油進(jìn)入缸筒時(shí)，推動(dòng)柱塞運(yùn)動(dòng)。柱塞缸只能實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)動(dòng)，它的回程需借自重或其他外力來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，為了使工作臺(tái)得到雙向運(yùn)動(dòng)，柱塞缸常成對(duì)使用，如圖3-4b所示。柱塞缸主要用在龍門刨床、導(dǎo)軌磨床、大型拉床等大行程設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。


3．1．3擺動(dòng)缸
擺動(dòng)缸是輸出轉(zhuǎn)矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)的液壓缸，又稱擺動(dòng)液壓馬達(dá)，有單葉片和雙葉片兩種形式。圖3-5a、圖3-5b為其工作原理圖，定子塊固定在缸體上，葉片與輸出軸連為一體。當(dāng)兩油口交替通入壓力油時(shí)，葉片即帶動(dòng)輸出軸作往復(fù)擺動(dòng)。

3．1．3擺動(dòng)缸
擺動(dòng)缸是輸出轉(zhuǎn)矩并實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng)的液壓缸，又稱擺動(dòng)液壓馬達(dá)，有單葉片和雙葉片兩種形式。圖3-5a、圖3-5b為其工作原理圖，定子塊固定在缸體上，葉片與輸出軸連為一體。當(dāng)兩油口交替通入壓力油時(shí)，葉片即帶動(dòng)輸出軸作往復(fù)擺動(dòng)。

單葉片缸的擺動(dòng)角一般不超過(guò)280°，雙葉片缸當(dāng)其結(jié)構(gòu)尺寸相同時(shí)，其輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片缸的兩倍，而擺動(dòng)角度為單葉片缸的一半（一般不超過(guò)150°）。

3．1．4其他液壓缸
1．增壓缸
增壓缸能將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河停�向液壓系統(tǒng)中的某一支路供油。它由大、小直徑分別為D和d的復(fù)合缸筒及有特殊結(jié)構(gòu)的復(fù)合活塞組成，如圖3-6所示。

式中是增壓比，即增壓倍數(shù)。增壓缸只能將高壓端輸出油通入其他液壓缸以獲取大的推力，其本身不能直接作為執(zhí)行元件，所以安裝時(shí)應(yīng)盡量使它靠近執(zhí)行元件。
2.伸縮缸
圖3-7為多級(jí)伸縮套筒式液壓缸。這種缸的特點(diǎn)是活塞桿伸出行程大，收縮后結(jié)構(gòu)尺寸小。適用于自卸汽車、起重機(jī)等設(shè)備。活塞伸出順序是先大后小，相應(yīng)的推力也是由大到小，伸出時(shí)的速度是由慢到快。活塞縮回時(shí)的順序，一般是先小后大，縮回速度是由快到慢。


圖3-7為多級(jí)伸縮套筒式液壓缸。這種缸的特點(diǎn)是活塞桿伸出行程大，收縮后結(jié)構(gòu)尺寸小。適用于自卸汽車、起重機(jī)等設(shè)備。活塞伸出順序是先大后小，相應(yīng)的推力也是由大到小，伸出時(shí)的速度是由慢到快。活塞縮回時(shí)的順序，一般是先小后大，縮回速度是由快到慢。

3.齒條活塞缸
齒條缸又稱無(wú)桿式液壓缸，由帶有一根齒條桿的雙活塞缸1和一套齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)2組成，如圖3-8所示。壓力油推動(dòng)活塞左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，經(jīng)齒條推動(dòng)齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，齒輪便驅(qū)動(dòng)工作部件作周期性的往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。齒條缸多用于自動(dòng)線、組合機(jī)床等轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)的液壓系統(tǒng)中。

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