液压缸参数计算

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(1)单活塞杆液压缸两腔面积比(速度比)φ

单活塞杆液压缸其面积比(速度比)φ可由下列公式计算

当供油流量q保持不变时，活塞在行程的中间大部分保持恒速。

B．活塞最高线速度v_max

在活塞杆外推时，活塞的最高线速度v_max1为

在活塞杆内拉时，活塞的最高线速度v_max2为

式中：q₁、q₂分别为杆外推、内拉时体积流量(m³／s)。

活塞的最高线速度，受到活塞和活塞杆的密封件和行程末端缓冲装置所能承受的动能所限制。

过低的活塞最高线速度，可能会出现爬行现象，不利于液压缸正常工和。故v_max应大于0．1～0．2m／s。

另外活塞的最高线速度，根据活塞和活塞杆选用的密封件型式是有所不同，应参照密封件制造厂所推荐的活塞的最高线速度。液压缸一般V＜0．5m／s，伺服液压缸一般高于此值。

C．活塞平均线速度v_m

式中 S——活塞行程(m)；

T——活塞在单一方向的全行程运动时间(s)。

D．活塞线速度系数K_v

活塞线速度系数为活塞的最高线速度与活塞的平均线速度的比值：

(3)活塞加(减)速度a

活塞加速度或减速度a为

式中 m——活塞及负载质量(kg)；

F₁——活塞及负载的惯性力(N)。

活塞加速度a的符号为“+”，减速度为“－”。

(4)活塞加(减)速时间t_a(t_d)

如以图23．1－2作为活塞简化运动规律，则活塞加速及减速时间分别为

(5)活塞加(减)速行程S_a(S_d)

如以图23．1－2作为活塞简化运动规律，则活塞的加速及减速行程分别为

对装有缓冲装置的液压缸其活塞加(减)速行程则与缓冲装置的节流行程有关。

(6)活塞作用力F

液压缸工作时，活塞作用力F计算如下：

F=F_a+F_b+F_c±F_d (N) (23．1－20)

式中 F_a——外负载阻力(包括外摩擦阻力)(N)；

F_b——回油阻力(N)

当油流回油箱时，可以近似取F_b≈0如回流存在背压，则当杆外推时，可按式23．1－6计算回油阻力，当杆内拉时，可按式23．1－5计算回油阻力；

F_c——密封圈摩擦阻力(N)；

F_d——活塞在起动、制动或换向时的惯性力(N)

加速时 取+F_d

减速时 取－F_d

恒速时 取F_d=0

密封圈摩擦阻力F_c为活塞密封和活塞杆密封摩擦阻力之和，即

F_c=f△pπ(Db_Dk_D+db_dk_d)×10⁶ (N) (23．1－21)

式中 f——密封圈摩擦系数，按不同润滑条件，可取

f≈0．05～0．2；

△p——密封圈两侧压力差(MPa)；

b_D，b_d——分别为活塞及活塞杆密封圈宽度(m)；

k_D；k_d——分别为活塞及活塞杆密封圈摩擦修正系数

O形密封圈：k≈0．15

压紧型密封圈：k≈0．2

唇型密封圈：k≈0．25

(7)效率η

(A)机械效率η_m，由各运动件摩擦损失所造成，在额定压力下，通常可取η_m≈0．9。

(B)容积效率η_v，由各封密件泄漏所造成，通常容积效率η_v，为：

装弹性体密封圈时 η_v≈1

装活塞环时 η_v≈0．98

(C)作用力效率η_d，由出油口背压所产生的反作用力而造成。

活塞外推时

活塞内拉时

当出油口直接连通油箱时

η_d≈1

式中 p₁——当活塞外推时，为进油压力；当活塞内拉时，为排油压力(MPa)；

p₂——当活塞外推时，为排油压力；当活塞内拉时，为进油压力(MPa)；

A₁、A₂——分别为活塞无杆侧及有杆侧有效面积(m²)。

(D)总效率η

η=η_mη_vη_d (23．1－24)

(8)液压缸输入流量q

当活塞杆外推时

当活塞杆内拉时

式中 A₁、A₂——分别为活塞无杆侧及有杆侧有效面积(m²)；

v_m——活塞平均线速度(m／s)。

(9)液压缸功率P

当活塞杆外推时

P=F₁v_m(W) (23．1－27)

当活塞杆内拉时

P=F₂v_m(W) (23．1－28)

式中 F₁、F₂——分别为活塞的理论推力及拉力(N)；v_m——活塞平均线速度(m／s)。