附件 1：外文資料翻譯譯文液壓缸 3.1 液壓缸的分類及基本計算液壓缸是液壓傳動系統(tǒng)中應(yīng)用最多的執(zhí)行元件,它將油液的壓力能轉(zhuǎn)換為機械能,實現(xiàn)往復(fù)直線運動或擺動,輸出力或扭矩；其作用方式可分為單作用式和雙作用式兩種,單作用式液壓缸只能實現(xiàn)單用運動,即壓力油只是通向液壓缸的一腔,而反方向運動則必須依靠外力來實現(xiàn),如復(fù)位彈簧力,自重或其它外部作用；雙作用式液壓缸在兩個方向上的運動都由油壓力推動來實現(xiàn),可實現(xiàn)雙向運動。液壓缸可以看作是直線馬達(dá)(或擺動馬達(dá)),其單位位移排量即為液壓缸的有效面積 ,當(dāng)A液壓缸的回油壓力為零且不計損失時,輸出速度 v 等于輸入注量 q 除以排量 A,輸出推力 F等于輸入壓力 p 乘以排量 A,即輸入液壓功率 pq 等于輸入機械功率 Fv。液壓缸有多種結(jié)構(gòu),但根據(jù)其具體結(jié)構(gòu)特點可分為活塞式、柱塞式和擺動式三類基本形式,除此以外,還有在基本形式上發(fā)展起來各種特殊用途的組合液壓缸,下面分別予以介紹。3.1.1 活塞式液壓缸活塞式液壓缸可分為雙桿式和單桿式兩種結(jié)構(gòu)形式,其安裝方式有缸筒固定和活塞桿固定兩種形式。3.1.1.1 雙桿活塞式液壓缸圖 3.1 所示為雙桿活塞式液壓缸的工作原理圖,活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。當(dāng)兩活塞桿直徑相同,供油壓力和流量不變時,活塞式液壓缸在兩個方向上的運動速度和推力都相等,即(3.1))(42dDqAvv?????(3.2)mpF)((4212圖 3.1 雙桿活塞式液壓缸式中 v----液壓缸的運動速度 ；)/(sm----液壓缸的推力 ；FN----液壓缸的容積效率；??----液壓缸的機械效率；m----液壓缸的流量 ；q)/(3sm----液壓缸的有效工作面積 ；A(2----進(jìn)油壓力 ；p1)(Pa----回油壓力 ；2----活塞直徑 ；D)(m----活塞桿直徑 。d圖 3.1(a)為缸體固定式結(jié)構(gòu)。當(dāng)液壓缸的左腔進(jìn)油,推動活塞向右移動,右腔活塞桿向外伸出,左腔活塞桿向內(nèi)縮進(jìn),液壓缸右腔油液回油箱；反之,活塞反向運動。圖 3.1(b)為活塞桿固定式結(jié)構(gòu),當(dāng)液壓缸的左腔進(jìn)油時,推動缸體向左移動,右腔回油；反之,當(dāng)液壓缸的右腔進(jìn)油時,缸體則向右運動。這類液壓缸常用于中小型設(shè)備中。3.1.1.2 單桿活塞式液壓缸圖 3.2 所示為雙作用單活塞桿液壓缸,活塞桿只從液壓缸的一端伸出,液壓缸的活塞在兩腔有效作用面積不相等,當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油,且壓力和流量都不變時,活塞在兩個方向上的運動速度和推力都不相等,即運動具有不對稱性。如圖 3.2(a)所示,當(dāng)無桿腔進(jìn)油時,活塞的運動速度 和推力 分別為1v1F(3.3)????214DqA?(3.4)mmpdDpPpF?])([)( 2212211 ??如圖 3.2(b)所示,當(dāng)有桿腔進(jìn)油時,活塞的運動速度 和推力 分別為v2F(3.5)?????)(422dDqAv??(3.6)mmpDpF?])[(( 21221 ?式中符號意義同式(3.1)、式(3.2),參見圖 3.2。圖 3.2 雙作用單活塞桿液壓缸比較上述各式,可以看出: , ；液壓缸往復(fù)運動時的速度比為12v?2F(3.7) 21dD???上式表明,活塞桿直徑愈小,速度比愈接近 1,液壓缸在兩個方向上的速度差值就愈小。如圖 3.3 所示,當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時通入壓力油時,由于無桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積,使得活塞向右的作用力大于向左的作用力,因此,活塞向右運動,活塞桿向外伸出；與此同時,又將有桿腔的油液擠出,使其流進(jìn)無桿腔,從而加快了活塞桿的伸出速度,單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動連接。當(dāng)差動連接時,有桿腔排出流量進(jìn)入無桿腔,根據(jù)流量連續(xù)性方程可導(dǎo)出液壓缸的運動速度 為3v (3.8) ????22134dqAv??圖 3.3 雙作用單活塞桿液壓缸的差動連接在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下,差動連接液壓缸的推力 為3F(3.9)mmpdAF??1212134)(???由式(3.8)和式(3.9)可知,差動連接時,液壓缸的有效工作面積是活塞桿的橫截面積,與非差動連接無桿腔進(jìn)油工況相比,在輸入油壓力和流量不變的條件下,活塞桿伸出速度較大,而推力較小。差動連接是在不增加液壓泵容量和功率的條件下,實現(xiàn)快速運動的有效辦法。例題 3.1 已知單活塞桿液壓缸的缸筒內(nèi)徑 =100mm,活塞桿直徑 =70mm,進(jìn)入液壓Dd缸的流量 =25L/min,壓力 =2Mpa, =0。液壓缸的容積效率和機械效率分別為q1p20.98,0.97,試求在圖 3.2 和圖 3.3 所示的三種工況下,液壓缸可推動的最大負(fù)載和運動速度各是多少?并給出運動方向。解: (1)在圖 3.2(a)中,液壓缸無桿腔透壓力油,回油腔壓力為零,因此,可推動的最大負(fù)載為 )(152379.021.046121 NpDFm?????液壓缸向右運動,其運動速度為)/(.601.8.52321 smqv????(2)在圖 3.2(b)中,液壓缸為有桿腔進(jìn)壓力油,無桿腔回油壓力為零,可推動的負(fù)載為 )(719.012)07.1(4)(4 62122 NpdDFm ?????????液壓缸向左運動,其運動速度為)/(.60)7.10(985)(2322 smdqv ?????(3)在圖 3.3 中,液壓缸差動連接,可推動的負(fù)載為)(49..462123 NpFm???液壓缸向右運動,其運動速度為)/(106.07.8.5232 smdqv?????3.1.2 柱塞式液壓缸前面所討論的活塞式液壓缸的應(yīng)用非常廣泛,但這種液壓缸由于缸孔加工精度要求很高,當(dāng)行程較長時,加工難度大,使得制造成本增加。在生產(chǎn)實際中,某些場合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價格低廉的液壓缸。如圖 3.4(a)所示,柱塞缸由缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈和壓蓋等零件組成。柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸,因此缸筒內(nèi)孔不需精加工,工藝性好,成本低。單一的柱塞缸只能制成單作用缸,如果要獲得雙向運動,可采用復(fù)合式柱塞缸結(jié)構(gòu)。柱塞缸的柱塞端面是受壓面,其面積大小決定了柱塞缸的輸出速度和推力。為保證柱塞缸有足夠的推力和穩(wěn)定性,一般柱塞較粗,重量較大,水平安裝時易產(chǎn)生單邊磨損,故柱塞缸適宜于垂直安裝使用。為減輕柱塞的重量,有時制成空心柱塞。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡單,制造方便,用于工作行程較長的場合,如大型拉床,礦用液壓支架等。圖 3.4 柱塞式液壓缸3.1.3 擺動式液壓缸擺動式液壓缸輸出轉(zhuǎn)矩,并實現(xiàn)往復(fù)擺動,有時也稱為擺動馬達(dá),在結(jié)構(gòu)上有單葉片和雙葉片兩種形式。單葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過 ,雙葉片擺動液壓缸的擺角一?280般不超過 。如圖 3.5 所示。單葉片式擺動液壓缸由定子塊 1、缸體 2、擺動軸 3、葉?150片 4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。定子塊固定在缸體上,葉片和擺動軸固連在一起,當(dāng)兩油口相繼通以壓力油時,葉片即帶動擺動軸作往復(fù)擺動,當(dāng)考慮到機械效率時,單葉片缸的擺動軸輸出轉(zhuǎn)矩為(3.10)mpdDbT?)((8212??根據(jù)能量守恒原理,結(jié)合式(3.10)得輸出角速度為(3.11))(2dbq???式中 D----缸體內(nèi)孔直徑 ；(md----擺動軸直徑 ；)b----葉片寬度 。(圖 3.5 擺動液壓缸1--定子塊 2--缸體 3--擺動軸 4--葉片當(dāng)輸入壓力和流量不變時,雙葉片擺動液壓缸擺動軸輸出轉(zhuǎn)矩是相同參數(shù)單葉片擺動缸的兩倍,而擺動角速度則是單葉片的一半。擺動缸結(jié)構(gòu)緊湊,輸出轉(zhuǎn)矩大,但密封困難,一般只用于中低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動,轉(zhuǎn)位或間歇運動的地方。下面就擺動液壓缸的計算舉例說明如下。例題 3.2 如圖 3.5 所示是單葉片擺動液壓缸,供油壓力 =10Mpa,流量 q=25L/min,1p回油壓力 =0.5Mpa,D=100mm,d=40mm,若輸出軸的角速度為 7rad/s,擺動液壓缸的容積效2p率和機械效率分別為 0.96 和 0.98,求擺動油缸的葉片寬度和輸出扭矩是多少?解(1)將單葉片擺動液壓缸角速度公示(3.11)變形,得擺動液壓缸葉片寬度為)(054.6)04.1(79258)( 232 mdDqb?????????(2)由擺動液壓缸輸出扭矩計算公式(3.10)可得)(54098.10).)(.1(8.)((8 62212 mNpTm ????3.1.4 組合式液壓缸上述為液壓缸的三種基本形式,為了滿足特定的需要,還可以在這三種基本液壓缸的基礎(chǔ)上構(gòu)成各種組合式液壓缸。3.1.4.1 增壓缸增壓缸將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河凸┮簤合到y(tǒng)中的高壓支路使用。增壓缸如圖 3.6所示。大缸作為原動缸,輸入壓力為 ,小缸作為輸出缸,輸出壓力為 。若不計摩擦力,1p2p根據(jù)力平衡關(guān)系,可有如下等式:(3.12)21A??或 (3.13) 12p圖 3.6 增壓液壓缸比值 稱為增壓比,由于 ,壓力 被放大,從而起到增壓的作用。21/A1/2?A2p3.1.4.2 多級缸多級缸由兩級或多級活塞套裝而成,如圖 3.7 所示圖 3.7 多級液壓缸前一級缸的活塞就是后一級缸的缸套,活塞伸出的順序是從大到小,相應(yīng)的推力也是從大到小,而伸出的速度則是有慢變快。相反的,縮回的順序一般是從小活塞到大活塞,收縮后液壓缸總長度較短,占用空間較小,結(jié)構(gòu)緊湊。多級缸適用于工程機械和其它行走機械,,如起重機伸縮臂等。3.1.5 齒條活塞缸齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)組成,如圖 3.8 所示。齒輪齒條機構(gòu)多用于自動線,組合機床等轉(zhuǎn)位或分度機構(gòu)中。圖 3.8 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1--緊固螺栓 2--調(diào)節(jié)螺釘 3--端蓋 4--襯墊 5--O 形密封圈 6--擋圈7--氣缸套 8--齒條活塞 9--齒輪 10--傳動軸 11--缸體 12--螺釘 附件 2：外文原文