液压缸基本参数的计算

根据流量连续性定理，进入液压油缸的液体流量等于液流截面和流速的乘积，而缸液流的截面即是活塞的有效面积，液流的平均流速即是活塞的运动速度。                             

 

因此：                                                             

(4-1)

 

式中：

 

——进入缸的液体流量；

 

——活塞的运动速度；

 

——活塞的有效面积；

 

——活塞直径，即缸筒内径；

 

——活塞杆直径。

 

活塞杆上理论的输出力等于活塞两侧有效面积和活塞两腔压力差的乘积。

 

(4-2)

 

式中：——进油压力；

 

——回油压力，即缸出油口的背压。

 

以上计算未考虑油从活塞的一腔到另一腔的内泄漏和端盖与活塞杆之间的外泄漏以及活塞和缸筒、活塞杆和端盖之间的摩擦力。

 

由以上公式可知，这类缸在两个方向上的运动速度和输出力均相等。

 

二、 单活塞杆缸的计算

 

单活塞杆缸，又叫差动液压缸。其计算简图见图4-3。

 

图4-3单活塞杆缸计算简图

 

无杆腔活塞的有效面积为：

 

有杆腔活塞的有效面积为 ：           

 

当压力油进入无杆腔的流量为时：活塞右移速度为、输出力为：

 

4-3)

 

(4-4)

 

式中：—进油压力；—为回油压力。

 

当压力油进入有杆腔的流量为时，活塞左移速度为，输出力为：

(4-5)

(4-6)

 

若,,,

 

则(4-3)、(4-4)、(4-5)、(4-6)四式将分别为：

(4-7)

(4-8)

(4-9)

(4-10)

 

由于，所以,。其意为：若分别进入缸两腔的流量均为，进口压力均为，则进入无杆腔时，活塞的运动速度较小，而输出力较大；进入有杆腔时，活塞的运动速度较大，而输出力较小；故常把压力油进入无杆腔的情况作为工作行程，而把压力油进入有杆腔的情况作为空回行程。活塞两个方向上的速度比叫液压缸的速比，用表示

(4-11)

(4-12)

(4-11）式说明，活塞速度与活塞有效面积成反比；活塞输出的力和活塞的有效面积成正比。值越接近于1，正反两个方向上的速度越接近，值若远大于1，则回程速度也远大于工作行程的速度。当两个方向的流量均为，也一定时，改善活塞杆直径可得到满意的值。若往单活塞杆缸的无杆腔中供压力油，将油杆腔排出的油再接回到无杆腔，如图4-4所示，则叫做缸油路的差动连接或称差动连接缸。这时缸两腔的压力虽相等，活塞仍向右运动。

 

 

  图4-4 差动连接缸

 

活塞的运动速度：

 

 (4-13)

活塞的输出力为：                                            

(4-14)

将未差动连接，往无杆腔输油的缸和差动连接缸比较。从(4-13)和 (4-14)式可见，后者的速度比较快，但输出力较小。若，即，则差动连接缸在两个方向上的速度相等、输出力也相等。这是因为：设活塞左行的速度为，

 

(4-15)

 

设活塞左行的输出力为，

 

(4-16)

 

差动连接缸常用于工作行程需要慢进快退和快进速度相等的场合