结构推理 如图所示为单杆双作用气缸的运动示意图。试分析比较气缸与液压缸的速度推力特性的差异。
【正确答案】解:(1)速度特性的比较。 设液压缸的有效作用面积为A,活塞的运动速度。忽略泄漏,通常认为液体不可压缩,因此进入液压缸的流量与工作压力无关,只要进入油缸的流量不变,则活塞速度为定值;而进入气缸的自由空气流量,除取决于气缸的作用面积A和活塞运动速度外,还与工作压力有关,即,,活塞在整个运动中,其速度是变化的。气缸的容积效率低于液压缸的容积效率,一般为90/%~95%。 (2)推力特性的比较。 由于液压缸机械效率较高(98/%~100/%),一般可认为液压缸输出推力,当时, ;但气缸运动时,气缸的负载能力,不仅要考虑摩擦力的损失,还要考虑背压的存在以及在运动过程中的下降而引起驱动力的损失等因素,而且这些参数在活塞运动中又是变化的,且与速度又有很大关系,实际推力低于理论输出力(并且不易确定),具此引入无因次的负载率的概念,即实际输出力。 (3)从气缸的压力速度特性得知:活塞运动过程中(如下图所示),气缸前后两腔的压力和是变化的,这是因为有杆腔虽然排气,但容积在减小,故下降趋势变缓;若排气不畅,还可能上升。无杆腔虽充气,但容积在增大,若供气不足或活塞运动速度过快,也可能下降,由于活塞两侧的压差是变化的,这就导致了输出力的变化和活塞速度的变化,形成了输出力和运动速度的不稳定性。
【答案解析】