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液压缸原理:一文读懂各种液压油缸的工作原理!

欧阳文伯来自:江苏省 纽约州 纽约大学 时间:2020-05-11 16:07:49 坐标: 6061°

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液压油缸(或称油缸)是液压系统中最常用的执行元件,它的功能是将液压能转化为直线运动的机械能传递给负载。

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1 液压缸的分类

液压缸按结构不同可分为活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸(摆动马达),用以实现直线运动和有限角度的摆动,输出推力和速度。按作用方式不同,分为单作用和双作用两种形式,单作用缸只能推动负载一个方向运行,反方向依靠外力;双作用缸可实现正反两个方向运动。按活塞杆形式,可分为单活塞杆缸、双活塞杆缸。

2 液压缸的结构和主要参数

以一个最常见的双作用单活塞杆液压缸为例,介绍液压缸的主要结构。液压缸主要由缸筒、活塞、活塞杆(缸杆)、缸盖等结构组成,活塞将液压缸分为两腔,有杆腔(小腔)和无杆腔(大腔),两个油口A、B分别与两个腔相通。分别让A或B一个通压力油,一个通回油,就可实现液压缸伸出和缩回。

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液压缸的主要参数为:缸径D,杆径d,行程S,安装距L,以及两个油口的大小等。缸径为缸筒的内径尺寸,杆径为活塞杆直径,行程为液压缸完全缩回到完全伸出运行的长度,安装距为油缸的安装尺寸。

3 常用液压缸的原理

(1)柱塞缸

柱塞缸只有一个腔、一个油口,A口通压力,缸杆伸出;返程时A通油箱,依靠重力或外力使缸杆缩回。下图为无行程限制器和有形成限制器的柱塞缸图示。

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下图为利用柱塞缸实现往复运动的例子,可用于需要往复运动的机床等。

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(2)活塞缸

活塞杆运动速度等于流量与作用面积的比值,活塞杆的推力等于压力和作用面积的乘积。活塞缸的两个油口通过不同的接法,可以实现三种运动速度。相同流量的情况下,无杆腔进油时,作用面积为活塞截面积,速度最慢,但可实现的推力最大;有杆腔进油,作用面积为活塞截面积减活塞杆截面积,速度居中,推力居中;当油缸大小腔同时供油时,作用面积为两腔面积的差,即活塞杆的截面积,此时速度最快,推力最小。差动连接可用于需要实现快速接近缓慢加压的场合。

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(3)多级液压缸

工程中有时油缸的安装空间较小,需要小的安装距实现较大的行程,可用多级液压缸实现这种功能。多级缸包括双作用和单作用。下图为单作用多级缸的原理图。伸出时作用面积大的活塞先伸出(因相同负载时,面积大的需要的压力较小);在自重或外力作用下缩回时,面积小的活塞阻力小,先缩回。

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下图为双作用多级缸的动态图。与单作用多级缸类似,伸出时作用面积大的活塞最先伸出,缩回时面积小的活塞先缩回。

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(4)双作用双杆缸(双出杆液压缸)

双出杆液压缸两腔面积相等,可使左右移动速度、行程和推力均相等。

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(5)增压缸

增压缸用于需要实现局部压力较高的场合。左图为单作用增压缸,在油缸稳定运行时,根据受力平衡,缸杆左侧压力乘面积等于右侧压力乘面积,通过一个较小的压力作用在缸杆左侧一个较大面积上,在面积较小的右侧可得到一个较高的压力。单作用增压缸无法连续输出高压,右图所示的双作用增压缸通过控制缸杆两侧压力p2,使缸杆左右运动,可连续在输出高压p1。

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