液压缸差动连接回路设计

时间: 2025-03-06 19:20:30 |   作者: 气缸

　　液压缸是液压系统中的执行元件，它是一种把液体的压力能转换成机械能以实现直线往复的能量转换装置。液压缸结构相对比较简单，工作可靠，在液压系统中得到了广泛的应用。液压缸的种类按其作用方式可分为单作用和双作用两大类。按其结构分为柱塞式、活塞式、伸缩式等，用户可根据不一样的需要选用。通过本课题的设计主要是介绍液动差动缸的功能、种类和结构及形式以及制造工艺、制造材料及许用应力；通过差动回路设计，既培养我们电脑绘图能力，又锻炼我们对液压工作原理认识、差动液压缸设计、校核及液压站的整体设计。

　　液压传动相对于物理运动来说是一门新技术，但如从1650年帕斯卡提出静压传递原理、1850年英国开始将帕斯卡原理先后应用于液压起重机、压力机等算起，也已有二三百年历史了。而液压传动在工业上的线世纪中叶以后的事，至于它与微电子和计算机技术密切结合，得以在尽可能小的空间内传递出尽可能大的功率并加以精确控制，更是斤几十年内出现的新事物。21世纪，液压技术的普及和应用标志着一个国家的基础工业的发展水平。我国液压工业经历了50年，尤其是近20多年的产品研制、对外技术交流、技术引进和消化吸收，到处可见到液压设备在运转，初步体现我国液压工业已具有一定规模。但从总的来看，我们与世界工业强国相比仍有一定差距，因此，大力普及教育和技术培养和训练，对于推动我们国家液压技术发展、提升基础工业水平具备极其重大意义。

　　液压缸是液压传动中一种重要的执行元件。在各种机械设备上应用及其广泛，尤以双作用单活塞杆式液压缸的应用甚多。但由于活塞两侧的有效面积不同，这类液压缸的伸、缩速度不同。在两腔供液量相同的情况下，其活塞杆的缩回速度均大于伸出速度。但在一些特殊的使用场合，要求活塞杆的伸、缩速度相等，或伸出速度大于缩回速度时，这种液压缸就不能够满足需要。虽然采用双杆液压虹，或采用两腔不同供液量的方法，可使其伸、缩速度相等，但结构与系统相应较为复杂。此时，若采用差动连接回路，就能大大的提升单活塞杆双作用液压缸的伸出速度，从而满足伸出速度等于或大于缩回速度的要求。液压缸差动连接回路是液压传动系统中应用比较广泛的一种调速回路。其实质是使液压缸活塞杆腔排出的液体返回至液压缸的活塞腔，从而增加进入活塞腔的流量，相应也加大了活塞的伸出速度，灵活地满足大推力、小速度及小推力、大速度的工作行程的要求。速度是差动回路重要的工作参数，易受管道压力损失以及差动工作时换向阀工作状态等因素影响而发生异常。在差动回路的设计和应用中，人们对这样一些问题往往不太在意，正是这样一些问题却在实践中引起了一些意想不到的故障。因此，对这样一些问题应给予足够的了解和重视。

　　液压系统中，为满足运动部件不同速度的要求，执行元件的速度应该能够调节和控制。实现调节和控制速度的回路称速度控制回路。速度控制回路分快速运动回路、调速回路和快慢速换接回路。快速运动回路也称为增速回路。这种回路是用以控制执行元件快速运动，缩短辅助时间，提升工作效率。实现快速运动的回路有多联泵供油、蓄能器快速放油、变量泵大排量供油、差动缸差动连接和增速缸的快速运动回路等。差动连接回路：如下图所示，其特点为当液压缸前进时，活塞从液压缸右侧排出的油再从左侧进入液压缸，增加进油处的一些油量，即和泵同时供应液压缸进口处的液压油，可使液压缸快速前进，但使液压缸推力变小。调速回路是对执行元件运动速度进行调节的回路。主要有节流调速、容积调速、容积节流联合调速。

　　由上两式可知，改变液压缸、液压马达的流量、排量和作用面积，都能改变其速度。节流调速—改变容积调速—改变容积节流调速—同时改变和.

　　如图2.1所示，当上方开关（下简称①号开关）关闭，中部（下简称②号开关）关闭，下方（下简称③号开关）关闭。液压泵输出的油液经过溢流阀调压后，使单向阀开启，向蓄能器充液，这时高压截止阀关闭，蓄能器充满后，油液经过②号开关流向液压缸左腔，在液压力的作用下液压缸右腔油液经过①号开关返回液压缸左腔，由于液压缸左腔流量增加，所以活塞杆的伸出速度也加快了。活塞杆到达一定位置后执行工进，活塞杆伸出速度减慢，直到活塞杆完全伸出。然后需要活塞杆在这一个位置停留一段时间，由于液压系统有沿程压力损失，蓄能器开始工作，使系统压力保持稳定，单向阀这时起隔离高低压的作用；

　　如图2.3所示，当①②号开关打开，③号开关关闭，①、②、③号开关换向，蓄能器和液压泵同时向液压缸供油，活塞杆快速退回，左腔油液流向油箱，这样形成一个循环系统。

　　一个完整的液压系统由五个部分所组成，即能源元件、执行元件、调节控制元件、辅助元件和工作介质。

　　2.3.1 能源元件 作用将原动机的机械能转换成液体的压力能，此指液压系统中的柱塞泵，电机提供动力源，通过联轴器传递至柱塞泵，它向整个液压系统提供动力。

　　2.3.2执行元件 作用是使液体的压力能转换为机械能，差动缸驱动负载作直线往复运动或回转运动。

　　2.3.3调节控制元件 用以控制工作介质的压力、流量和流动方向。 截止阀开启时，阀瓣的开启高度，为公称直径的25%～30%时，流量已达到最大，表示阀门已达全开位置。所以截止阀的全开位置，应由阀瓣的行程来决定。具有以下优点：

　　溢流阀，控制进口压力，当进油口与排油口压力差大于其调压弹簧力开始工作，性能要求：

　　2.3.4辅助元件 油箱：储存液压系统所需足够的油液、散发油液中的热量、沉淀的污染物、释放溶入油液中的气体，一般固定作业和行走作业机械均采用开式油箱。

　　[4] 机械设计基础(第五版) 杨可桢、程光蕴、李仲生主编 高等教育出版社

　　[6] 机械设计课程设计手册(第三版) 吴宗泽、罗圣国主编 高等教育出版社 [7] 机械京都设计与检测基础(第五版) 刘品、李哲主编 哈尔滨工业大学出版社

　　[8] 新编实用液压技术手册 张岚、弓海霞、刘宇辉主编 人民邮电大学出版社 [9] 机械设计手册4(新版) 王文斌主编 机械工业出版社