第三章液压执行元件一、填空题1．液压缸按结构特点不同，可分为、和三大类。

2．双杆活塞缸常用于的场合。

3．缸固定式双杆液压缸一般用于，活塞杆固定式双杆液压缸常用于。

4．单杆活塞缸常用于一个方向，另一个方向设备的液压系统。

例如，各种机床、、、的液压系统。

5．单杆活塞缸差动连接时比其非差动连接同向运动获得的、。

因此，在机床的液压系统中常用其实现运动部件的空行程快进。

6．柱塞式液压缸只能实现单向运动，其反向行程需借或完成。

在龙门刨床、导轨磨床、大型压力机等行程长的设备中为了得到双向运动，可采用。

7．摆动液压缸常用于、、、及工程机械回转机构的液压系统。

8．增压缸能将转变为供液压系统中某一支油路使用。

9．伸缩式液压缸其活塞伸出的顺序是，伸出的速度是；活塞缩回的顺序一般是，缩回的速度是。

这种液压缸适用于。

10．齿条活塞缸常用于的驱动；多位液压缸多用于位置精度要求不很高的、的送料装置；数字液压缸多用于工业机器人等具有的设备中。

11．动力较小设备的液压缸尺寸，多按确定。

一般是先按选定活塞杆直径d，再按计算液压缸的内径D。

12．动力大的设备，其液压缸尺寸的确定，通常是先按和确定工作压力p，再根据选定的比值λ和按公式计算出缸内径D，最后计算出活塞杆直径d。

13．铸铁、铸钢和锻钢制造的缸体与端盖多采用连接；无缝钢管制作的缸筒端部常采用连接或；较短的液压缸常采用连接。

14．液压缸中常用的缓冲装置有、和。

15．液压系统中混入空气后会使其工作不稳定，产生、及等现象，因此，液压系统中必须设置排气装置。

常用的排气装置有和。

二、选择题1．双活塞杆液压缸，当活塞杆固定，缸与运动部件连接时，运动件的运动范围略大于液压缸有效行程的倍。

A．1倍B．2倍C．3倍2．单活塞杆液压缸作为差动液压缸使用时，若使其往复运动速度相等，其活塞面积应为活塞杆面积的倍。

A．1倍B．2倍C．2倍3．双叶片式摆动液压缸，其摆动角一般不超过。

A．100°B．150°C. 280°4. 数字液压缸每级活塞的行程长度为前一级行程长度的。

A．1倍B．2倍C．3倍5．外圆磨床空心双杆活塞缸的活塞杆在工作时A．受压力B．受拉力C．不受力6．在高压大流量的液压缸中，活塞与活塞杆的连接须采用。

A．锥销连接B．螺纹连接C．半环式连接三、简答题1、什么叫做液压执行元件?有哪些类型?用途如何?答：在液压系统中，将液体的液压能转换为机械能的能量转换装置叫做液压执行元件。

液压执行元件包括液压缸和液压马达两大类型。

(1) 液压缸的用途液压缸分为直线运动的液压缸和摆动运动的液压缸。

直线运动的液压缸可实现直线往复运动，输出推力（或拉力)和直线运动速度；摆动运动的液压缸可实现往复摆动，输出角速度(转速)和转矩。

液压缸与其它机构相配合时，可完成各种运动。

(2)液压马达的用途液压马达可实现连续的回转运动，输出转矩和转速。

2、液压缸有哪些类型?答：为了满足不同型式机械的需要．液压缸相应地具有多种结构和不同性能的类型，按运动方式的不同，分为两大类：（1）推力液压缸—用以实现直线运动。

（2）摆动液压缸—用以实现摆动运动。

3、何谓差动液压缸?应用在什么场合?怎样计算差动液压缸的运动速度和牵引力?答：(1)差动液压缸的定义及其应用场合如图3—1所示，液压缸的两腔用油管连通，并向两腔同时通入高压油，但由于两腔的有效面积不等，因此产生的作用力不等，无杆腔的牵引力大于有杆腔的牵引力，推动活塞向右运动，从右腔排出的油液又进入了液压缸的左腔，于是左腔的流量增加，加快了向右运动的速度。

这种联结方式称为差动联结，用差动联结的单出杆活塞缸叫做差动液压缸。

差动液压缸可以获得较小的牵引力和相等的往返速度，而且可以使用小流量泵得到较快的运动速度，所以在机床上应用较多，图3-1差动联结液压缸示意图如在组合机床上用于要求推力不大、速度相同的快进和快退工作循环中。

(2)差动液压缸的运动速度和牵引力的计算 牵引力计算公式为()[]p d p d D D A A p F 222221344)(ππ=--=-=式中p —液压缸的工作压力，由于是差动联结，两腔的压力相等；A 1，、A 2。

—分别为无杆腔和有杆腔的面积；D 、d —分别为活塞和活塞杆的直径。

由上式可以看出，因为活塞杆的面积24d π小于活塞的面积24D π，所以差动联结时所产生的牵引力比非差动联结时小。

由于21PA PA >，因此活塞向右运动。

运动速度计算公式为 234d qv π= 式中 v 3—差动联结时活塞(或液压缸)的运动速度；q —泵的输出流量；d —活塞杆直径。

在有快进和快退的机床上(如组合机床)，常常采用单出杆液压缸差动联结形式。

为保证快进和快退的速度相同，可使活塞杆的面积等于活塞面积的一半，即D D d 71.02/==(D 为活塞直径)。

4、简述柱塞缸的工作原理。

答：(1)柱塞缸的工作原理 如图3—2所示，从进油口向缸筒1输入压力为p 的压力油时，柱塞2在油压作用下向外推出；柱塞2返回时，依靠外力回程，如柱塞缸垂直放置时，可依靠柱塞本身的自重回程，有时候也依靠弹簧力等其它外力实现回程。

柱塞的推力p d pA F 24π==柱塞的运动速度24dq A q v π== p —液压缸的工作压力 q —输入到液压缸中的流量A —柱塞截面积d —柱塞直径5、如果要求机床工作台往复运动速度相同时，应采用什么类型液压缸?答：(1) 在工作循环中只有往复运动时, 如外圆磨床磨削工件，工作台做频繁的往复运动，并要求速度相等，这时可采用双出杆液压缸，如图3－3所示。

根据实际需要，可采用图3—3a 所示的实心双出杆 图3—3双出杆液压缸a) 实心双出杆液压缸b) 空心双出杆液压缸 图3－2 柱塞缸示意图 1－缸筒 2－柱塞 3－套液压缸。

缸体固定，活塞杆与工作台相联结，压力油直接进入液压缸两腔，这种情况下，运动范围等于有效行程l 的3倍。

根据具体条件，也可以采用如图3—3b 所示的空心双出杆液压缸。

活塞杆固定，缸体与工作台相联结，压力油经活塞杆进入液压缸两腔，这种情况下，运动范围等于有效行程l 的2倍。

往复运动的速度：)(42221d D q A q v v -===π 式中 v 1、v 2—工作台的往复运动速度q —液压泵向液压缸两腔的供油量；D —活塞直径d —活塞杆直径液压泵向液压缸两腔供油量相同，若流量大，工作台的往复运动速度快，反之则小。

式中v 1、v 2——工作台的往复运动速度；q —液压泵向液压缸两腔的供油量；D —活塞直径；d —活塞杆直径。

液压泵向液压缸两腔供油量相同，若流量大，工作台的往复运动速度快，反之则小。

(2)在快进一工进一快退工作循环中 要求快进速度与快退速度相等时，可采用差动液压缸，同时将活塞杆直径制成活塞直径的0.71倍，因此无杆腔的有效作用面积等于有杆腔的有效作用面积的2倍，即A 1=2A 2。

当活塞快速向右运动时，液压缸两腔互通(差动连接)，如3-4所示，其运动速度：214d q v π= 当活塞快速向左运动时，三位四通阀处于右端位置，液压缸 的右腔进油，左腔排油，向左运动速度)(4222d D q v -=π 因为d=0.71D ，所以)(222d D d -≈ππ 即21v v =。

6、简述柱塞缸的工作原理，并指出有何特点?图3－4 液压缸两腔互通答：(1)柱塞缸的工作原理如图3- 5所示，从进油口向缸筒]输入压力为p 的压力油时，柱塞2在油压作用下向外推出；柱塞2返回时，依靠外力回程，如柱塞缸垂直放置时，可依靠柱塞本身的自重回程，有时候也依靠弹簧力等其它外力实现回程。

柱塞的推力p d pA F 24π== 柱塞的运动速度24dq A q v π== 式中 p —液压缸的工作压力；q —输入到液压缸中的流量；A —柱塞截面积；d —柱塞直径。

(2)柱塞缸的特点1）柱塞端面是承受油压的工作面，动力是通过柱塞本身传递的。

2）柱塞缸只能在压力油作用下做单方向的运动，为了得到双向运动，柱塞缸必须成对使用，也可依靠自重(垂直放置)或其它外力来实现返回运动。

3）由于缸筒内壁和柱塞不直接接触，而有一定的间隙，因此缸筒内壁不用加工或只做粗加工，但必须保证导向套和密封装置部分内壁的精度，从而给制造带来了方便。

4）柱塞可以制成空心的，使质量减轻，可防止柱塞水平放置时因自重而下垂。

7、当机床工作台的行程较长时采用什么类型液压缸合适?如何实现工作台的往复运动?答：根据加工需要，有的机床工作台要求行程较长，如液压龙门刨床，导轨磨床等的工作台行程长达(6～8)m 。

根据加工需要，有的机床工作台要求行程较长，如液压龙门刨床，导轨磨床等的工作台行程长达(6～8)m 。

对于驱动这样长的工作台，如果采用活塞缸，由于缸体加工精度高，缸体长了，势必造成加工十分困难；如果采用柱塞缸，因为柱塞缸的特点之一是柱塞与缸筒内壁不接触，而是有一定的间隙，缸筒内壁只做粗加工或者不加工，于是缸体就可根据行程的要求长度来制造了，以满足工作台行程较长的要求。

由此可见，当机床工作台行程较长时，采用柱塞缸是适宜的。

为实现工作台的往复运动，可成对使用柱塞缸，如图3—6所示。

柱塞缸4进油时，压力油推动柱塞3向右伸出，于是工作 台向右运动。

当柱塞缸2进油时，压力油推动柱塞1向左伸出，工作台便向左运动，这时柱塞缸4排油。

如此下去，即实现了工作台的往复运动。

8、说明增速缸的工作原理，并计算它的各级运动速度。

答：图3—7为增速缸的结构示意图。

它由活塞缸和柱塞缸组合而成。

活塞2一方面和图3—5柱塞缸示意图 l 一缸筒 2一柱塞3一套 图3—6成对使用的柱塞缸 1、3一柱塞2、4一柱塞缸缸体1组成活塞式液压缸，另一方面又和柱塞3组成柱塞式液压缸，并且柱塞固定在缸体1的底部。

当压力油从a 口输入到A 腔时，由于柱塞3的直径小，将活塞2快速推出，C 腔的油液通过c 口排除，此时B 腔产生局部真空，由b 口立即进入低压油补充。

这时活塞2的最大移动速度为214d q v π= 当活塞2进入工作状态, 油压升高, 此时压力油从a 、b 两口进入油腔A 、B, 活塞转为大推力、低速运动, 活塞2的运动速度224Dq v π= , 当工作完毕后，活塞2需要退回原位，压力油由C 口进入C 腔，A 和B 腔中的油液分别由a 和b 口排出，活塞2快退的速度)(42123d D q v ππ-= 式中 q —供油量D —缸体1的内径d —柱塞3的直径d 1—活塞杆直径9、什么情况下要使用增压缸？答：在液压系统中，整个系统需要低压，而局部需要高压，为节省一个高压泵，则可使用增压缸。

将低压泵输出油压变为高压，这样只有局部是高压，而整个液压系统调整压力较低，因此减少了功率损耗。