液压缸是液压系统中的执行元件,它是将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置,输出直线往复运动(其中包括输出摆动运动)的能量转换装置。具有结构简单,工作可靠的特点。
一、液压缸的种类
液压缸的类型很多,按照不同的机构特征,液压缸可以分成不同的类型。按液压缸的结构形式可分为活塞缸和柱塞缸;按照液压油的作用方式可分为双作用缸和单作用缸;按照缸的固定方式可分为缸固定和杆固定;对于活塞式缸按照活塞杆在端盖伸出情况可分为双出杆缸和单出杆缸;按照缸的用途又可分为普通缸和特殊缸。普通液压缸通常指活塞缸、柱塞缸、摆动缸等,特殊液压缸主要指伸缩缸、增压缸、数字缸、步进缸等;按照工作压力和用途可分为中低压缸、中高压缸、高压缸三类。
单出杆活塞缸一般用于单向负载较大的工进、另一方向负载较小的快速退回场合;双出杆活塞缸用于双向运动可以得到相同的速度和承受同样的负载的场合。对于单出杆缸无论是缸固定还是杆固定,其运动范围相同;但是对于双出杆液压缸,缸固定时的运动范围大于杆固定时的情况。单作用液压缸适应于单向需要液压动力且返向有外力推回的场合;双作用缸适合于双向均需要液压动力要求场合。柱塞缸一般用作长行程的单作用缸,所有直线运动的液压缸都适合于负载力与活塞轴线重合且不承受径向力的场合。
二、液压缸基本参数的计算要点
液压缸的基本计算包括活塞(或缸体)的运动速度和推力计算。其计算要点:运动速度等于流入液压缸的流量比上进油腔的通流截面积;推力等于进油腔压力油作用在活塞(或缸体)上的力减去回油腔压力油作用在活塞(缸体)的力之差。
三、液压缸背压的概念
背压就是指缸回油腔的压力。对于双作用式液压缸,无论是单出杆缸还是双出杆缸,油液从缸中出流的腔称之为回油腔,也称背压腔。该腔的压力称为回油压力或背压。在理论计算时,当不涉及实际管路时,若无负载的(与工作负载方向相反)作用,则将该缸的回油压力视为零。在实际情况下,由于管路长度与弯头的存在,造成压力损失较大,此时回油压力不但不能为零,有时会高达几个兆帕。在进行液压计算时,要正确理解理论计算与实际计算的差别,注意背压的处理与判别。
四、差动缸的概念
差动缸是指将单活塞杆液压缸的无杆腔与有杆腔连通并同时通压力油连接使用的液压缸。这种连接方式称缸的差动连接。缸差动连接时若不考虑管道压力损失,则缸两腔的压力相等;缸两腔的面积差就产生了差动力;在差动力作用下液压油推动活塞向有杆腔方向运动。缸在差动时,其有杆腔的排油与泵的供油汇合进入无杆腔,因此进入无杆腔的流量增大 (为两者之和),活塞前进速度为v3,较非差动连接时活塞前进速度v1增大。活塞后退速度为v2,若要使v3=v2,只需使缸的结构参数D=。可见液压缸的差动连接可以在泵供油量一定的情况下使缸活塞的运动速度增加。因此,缸的差动连接可以提高系统的效率,降低制造成本,广泛应用于单向运动时快速小负载、慢速大负载的场合,特别适合于机床的液压系统。