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(jì)算液壓缸是液壓傳動(dòng)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(jī)械能,實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng),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(shí)現(xiàn)單用運(yùn)動(dòng),即壓力油只是通向液壓缸的一腔,而反方向運(yùn)動(dòng)則必須依靠外力來實(shí)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(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)都由油壓力推動(dòng)來實(shí)現(xiàn),可實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)動(dòng)。液壓缸可以看作是直線馬達(dá)(或擺動(dòng)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(jì)損失時(shí),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(jī)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(diǎn)可分為活塞式、柱塞式和擺動(dòng)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(shí),活塞式液壓缸在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度 ；)/(sm----液壓缸的推力 ；FN----液壓缸的容積效率；??----液壓缸的機(jī)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(dòng)活塞向右移動(dòng),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(yùn)動(dòng)。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(shí),推動(dòng)缸體向左移動(dòng),右腔回油；反之,當(dāng)液壓缸的右腔進(jìn)油時(shí),缸體則向右運(yùn)動(dòng)。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(shí),活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都不相等,即運(yùn)動(dòng)具有不對(duì)稱性。如圖 3.2(a)所示,當(dāng)無桿腔進(jìn)油時(shí),活塞的運(yùn)動(dòng)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(shí),活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為v2F(3.5)?????)(422dDqAv??(3.6)mmpDpF?])[(( 21221 ?式中符號(hào)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(yùn)動(dòng)時(shí)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(gè)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(shí)通入壓力油時(shí),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(yùn)動(dòng),活塞桿向外伸出；與此同時(shí),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(dòng)連接。當(dāng)差動(dòng)連接時(shí),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(yùn)動(dòng)速度 為3v(3.8) ????22134dqAv??圖 3.3 雙作用單活塞桿液壓缸的差動(dòng)連接在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下,差動(dòng)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(dòng)連接時(shí),液壓缸的有效工作面積是活塞桿的橫截面積,與非差動(dòng)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(dòng)連接是在不增加液壓泵容量和功率的條件下,實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)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(jī)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(dòng)的最大負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度各是多少?并給出運(yùn)動(dòng)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(dòng)的最大負(fù)載為 )(152379.021.046121 NpDFm?????液壓缸向右運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)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(dòng)的負(fù)載為)(719.012)07.1(4)(4 62122 NpdDFm ?????????液壓缸向左運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)速度為)/(.60)7.10(985)(2322 smdqv ?????(3)在圖 3.3 中,液壓缸差動(dòng)連接,可推動(dòng)的負(fù)載為)(49462123 NpFm???液壓缸向右運(yùn)動(dòng),其運(yùn)動(dòng)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(zhǎng)時(shí),加工難度大,使得制造成本增加。在生產(chǎn)實(shí)際中,某些場(chǎng)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(jià)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(yùn)動(dòng),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(shí)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(shí)制成空心柱塞。柱塞缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,制造方便,用于工作行程較長(zhǎng)的場(chǎng)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(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸輸出轉(zhuǎn)矩,并實(shí)現(xiàn)往復(fù)擺動(dòng),有時(shí)也稱為擺動(dòng)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(dòng)液壓缸的擺角一般不超過 ,雙葉片擺動(dòng)液壓缸的擺角一?280般不超過 。如圖 3.5 所示。單葉片式擺動(dòng)液壓缸由定子塊 1、缸體 2、擺動(dòng)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(dòng)軸固連在一起,當(dāng)兩油口相繼通以壓力油時(shí),葉片即帶動(dòng)擺動(dòng)軸作往復(fù)擺動(dòng),當(dāng)考慮到機(jī)械效率時(shí),單葉片缸的擺動(dòng)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(dòng)軸直徑 ；)b----葉片寬度 。(圖 3.5 擺動(dòng)液壓缸1--定子塊 2--缸體 3--擺動(dòng)軸 4--葉片當(dāng)輸入壓力和流量不變時(shí),雙葉片擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩是相同參數(shù)單葉片擺動(dòng)缸的兩倍,而擺動(dòng)角速度則是單葉片的一半。擺動(dòng)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(dòng),轉(zhuǎn)位或間歇運(yùn)動(dòng)的地方。下面就擺動(dòng)液壓缸的計(jì)算舉例說明如下。例題 3.2 如圖 3.5 所示是單葉片擺動(dòng)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(dòng)液壓缸的容積效2p率和機(jī)械效率分別為 0.96 和 0.98,求擺動(dòng)油缸的葉片寬度和輸出扭矩是多少?解(1)將單葉片擺動(dòng)液壓缸角速度公示(3.11)變形,得擺動(dòng)液壓缸葉片寬度為)(054.6)04.1(79258)( 232 mdDqb?????????(2)由擺動(dòng)液壓缸輸出扭矩計(jì)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(dòng)缸,輸入壓力為 ,小缸作為輸出缸,輸出壓力為 。若不計(jì)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(jí)缸多級(jí)缸由兩級(jí)或多級(jí)活塞套裝而成,如圖 3.7 所示圖 3.7 多級(jí)液壓缸前一級(jí)缸的活塞就是后一級(jí)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(zhǎng)度較短,占用空間較小,結(jié)構(gòu)緊湊。多級(jí)缸適用于工程機(jī)械和其它行走機(jī)械,,如起重機(jī)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(jī)構(gòu)組成,如圖 3.8 所示。齒輪齒條機(jī)構(gòu)多用于自動(dòng)線,組合機(jī)床等轉(zhuǎn)位或分度機(jī)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(dòng)軸 11--缸體 12--螺釘 附件 2：外文原文