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省級精品課程配套教材液壓與氣動應(yīng)用技術(shù)（第3版）項(xiàng)目四

液壓執(zhí)行元件的應(yīng)用

任務(wù)4.1壓蠟機(jī)執(zhí)行元件的應(yīng)用知識點(diǎn):

液壓缸的分類及工作原理雙作用單出桿活塞式液壓缸的推力和速度計(jì)算

技能點(diǎn):

液壓缸的選用一、任務(wù)引入

如下圖所示為液壓壓蠟機(jī)外形圖，雙工位、雙缸液壓蠟?zāi)鹤C(jī)設(shè)有兩個擠蠟缸，液壓系統(tǒng)配有4個液壓油泵。那么在壓蠟機(jī)該如何選擇這些元件呢？

壓蠟機(jī)二、任務(wù)分析

兩個擠蠟缸分別給兩個工位供蠟，兩個工位可按工藝要求分別調(diào)定射蠟壓力，克服了雙工位、單缸壓蠟機(jī)射蠟壓力相互影響的問題。每個工位配有兩個液壓油泵，壓模、進(jìn)模、退模、升模由一個油泵供油；擠蠟由一個油泵專門供油，射蠟壓力可根據(jù)工藝要求調(diào)定。更換蠟缸，采用回轉(zhuǎn)進(jìn)出，操作輕便，定位準(zhǔn)確。那么在壓蠟機(jī)中由什么元件來帶動主軸完成這一運(yùn)動呢？該如何選擇這些元件呢？在液壓傳動系統(tǒng)中執(zhí)行元件一般有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種，液壓缸將壓力油轉(zhuǎn)化為直線運(yùn)動，液壓馬達(dá)將壓力油轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。下面就先來認(rèn)識一下幾種典型的液壓缸。1、按結(jié)構(gòu)形式：

活塞式2、按作用方式：單作用式液壓缸功用：將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對負(fù)載作功，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動。液壓缸的類型及特點(diǎn)分類：柱塞式組合式雙作用式液壓缸液壓缸類型及特點(diǎn)1）單作用缸與雙作用缸分類

雙桿按伸出活塞桿不同單桿無桿

缸體固定按固定方式不同

活塞桿固定結(jié)構(gòu)分解圖在缸體內(nèi)作相對往復(fù)運(yùn)動的組件為活塞的液壓缸2）活塞式液壓缸結(jié)構(gòu)分解圖雙作用液壓缸結(jié)構(gòu)VR活塞式液壓缸占地范圍應(yīng)用場合三倍于L，占地面積大。中小型設(shè)備占地范圍應(yīng)用場合兩倍于L，占地面積小，大中型設(shè)備占地范圍應(yīng)用場合三倍于L，占地面積大。中小型設(shè)備占地范圍應(yīng)用場合兩倍于L，占地面積小，大中型設(shè)備1）無桿腔進(jìn)油時

v1=q/A1=4q/πD2

，

F1=p1A1-p2A2

=π[D2p1-(D2-d2)p2]/42）有桿腔進(jìn)油時

v2=q/A2=4q/π(D2-d2)，

F2=p1A2-p2A1=π[(D2-d2)p1-D2p2]/4

∵A1>A2

∴v1<v2F1>F2

因而：活塞桿伸出時，適用于重載慢速，活塞桿縮回時，適用于輕載快速。

∵v3A1=q+v3A2

，

∴

v3=q/（A1-A2）=4q/πd2故要使

v2=v3

，D=√2d，

F3=p1（A1-A2）=πd2p1/4特點(diǎn)：在不增加流量的前提下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動應(yīng)用單桿活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)：

差動連接無桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油快進(jìn)→工進(jìn)→快退

v3、F3v1、F1v2、F2

單桿活塞液壓缸應(yīng)用單桿活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)：

（差動連接）（無桿腔進(jìn)油）（有桿腔進(jìn)油）

快進(jìn)→工進(jìn)→快退

v3、F3v1、F1v2、F2在缸體內(nèi)做相對往復(fù)運(yùn)動的組件是柱塞的液壓缸3）柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸VR視頻1、定義在缸體內(nèi)做相對往復(fù)運(yùn)動的組件是柱塞的液壓缸。2、柱塞式液壓缸結(jié)構(gòu)

缸體、柱塞、導(dǎo)向套、鋼絲卡圈等

3、柱塞式液壓缸工作原理只能單向運(yùn)動，回程需靠外力、彈簧力，需雙向運(yùn)動時，常成對使用。

二、柱塞式液壓缸4、柱塞式液壓缸速度、推力計(jì)算

v=q/A=4q/πd2F=pA=πd2p/4

柱塞式液壓缸特點(diǎn):

∵柱塞工作時總是受壓，一般較粗

∴水平放置易下垂，產(chǎn)生單邊磨損故常垂直放置，有時可做成空心又∵缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸∴可不加工或只粗加工，工藝性好，故常用于長行程機(jī)床，如龍門刨床、導(dǎo)軌磨床、大型拉床。

柱塞式液壓缸工作原理只能單向運(yùn)動，回程需靠外力：自重、彈簧力

需雙向運(yùn)動時，常成對使用。

柱塞式液壓缸應(yīng)用場合

∵柱塞工作時總是受壓，一般較粗∴水平放置易下垂，產(chǎn)生單邊磨損故常垂直放置，有時可做成空心

又∵缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸∴可不加工或只粗加工，工藝性好

龍門刨床故常用于長行程機(jī)床，如

導(dǎo)軌磨床大型拉床4）其它形式的常用缸（1）伸縮液壓缸動畫演示（2）齒條液壓缸（3）增壓缸1．液壓缸工作壓力的確定

液壓缸要承受的負(fù)載包括有效工作負(fù)載、摩擦阻力和慣性力等。液壓缸的工作壓力根據(jù)負(fù)載確定。對于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。液壓缸的工作壓力可按負(fù)載大小及液壓設(shè)備類型來確定，見表3－1，表3－2。2、液壓缸的設(shè)計(jì)1、液壓缸工作壓力的確定負(fù)載

<50005000~1000010000~2000020000~3000030000~50000>50000缸的工作壓力

<0.8~11.5~22.5~33~44~5>=5~7（2）按液壓設(shè)備類型確定設(shè)備類型磨床組合機(jī)床車床銑床鏜床拉床龍門刨床農(nóng)業(yè)機(jī)械小型工程機(jī)械液壓機(jī)重型機(jī)械起重運(yùn)輸機(jī)械工作壓力

0.8~23~52~48~102~810~1620~322、液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定液壓缸的內(nèi)徑根據(jù)液壓缸的總負(fù)載力和工作壓力來計(jì)算一、液壓缸主要尺寸的計(jì)算（1）按負(fù)載大小確定活塞桿的直徑可根據(jù)液壓缸的壓力選取，見下表?；钊麠U受力情況工作壓力

活塞桿直徑

受拉—受壓及拉受壓及拉受壓及拉然后代回上式計(jì)算液壓缸的直徑。當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比有一定要求時，還可以按下式計(jì)算活塞桿的直徑。有桿腔進(jìn)油時：無桿腔進(jìn)油時：若初步選取回油壓力p=0,

液壓缸往復(fù)速度比推薦值見表工作壓力

>20

往復(fù)速度比

,2

計(jì)算出的液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑應(yīng)該圓整，然后按書中表3-5和表3-6取標(biāo)準(zhǔn)值，再按標(biāo)準(zhǔn)的和計(jì)算缸的有效面積，作為以后運(yùn)算的依據(jù)。液壓缸長度由最大工作行程決定，一般最好不超過其內(nèi)徑的20倍。液壓缸長度=活塞寬度+活塞行程+導(dǎo)向套長度+活塞桿密封長度+其它長度。液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸圖3、液壓缸長度及其他尺寸的確定最小導(dǎo)向長度為導(dǎo)向套長度活塞寬度導(dǎo)向隔套寬度活塞桿密封長度，由密封方式定。其它長度是指一些裝置所需長度，如缸兩端緩沖所需長度等。（1）薄壁圓筒（）（2）厚壁圓筒（）2、活塞桿強(qiáng)度和壓桿穩(wěn)定性校核（1）活塞桿強(qiáng)度校核（2）穩(wěn)定性校核當(dāng)活塞桿計(jì)算長度時，受到軸向壓縮負(fù)載超過某一臨界值時，會失去穩(wěn)定性，所以要按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行穩(wěn)定性校核。3、螺紋聯(lián)接強(qiáng)度校核計(jì)算時取螺栓所受外力的1.3倍，按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行校核。二、液壓缸強(qiáng)度和剛度校核

1、缸體的壁厚校核

（2）液壓缸穩(wěn)定性驗(yàn)算

活塞桿長度根據(jù)液壓缸最大行程L確定。對于工作行程中受壓的活塞桿，當(dāng)活塞桿長度L與其直徑d之比大于15時，應(yīng)對活塞桿進(jìn)行穩(wěn)定性驗(yàn)算，關(guān)于穩(wěn)定性驗(yàn)算的內(nèi)容可查閱液壓設(shè)計(jì)手冊。三、液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

液壓缸拆裝VR四、任務(wù)實(shí)施

1．液壓缸的拆裝步驟:

（1）準(zhǔn)備好錘子、內(nèi)六角扳手、鉗子、起子等器具。（2）液壓缸拆卸順序：先拆掉兩端壓蓋上的螺釘，拆掉端蓋；將活塞與活塞桿從缸體中分離。

在拆卸液壓缸的缸蓋時，對于內(nèi)卡鍵式聯(lián)接的卡鍵或卡環(huán)要使用專用工具，禁止使用扁鏟；對于法蘭式端蓋必須用螺釘頂出，不允許