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活塞式油缸的前腔有活塞杆。因为液压缸前腔内液压油的面积和长度与液压 缸后腔内液压油的面积和长度都不一样（有杆腔油液作用面积小于无杆腔面积）, 所以前腔液压油和后腔液压油的弹簧刚度系数应该各自计算。在用电液伺服拉压 试验机对材料进行拉伸实验时液压油从液压缸前腔进入，所以液压缸前腔是高压文献综述

缸，液压油被压缩，此时弹簧刚度系数大；后腔是低压腔，液压油可看作自由状 态。如图 2－1 所示，M 1 表示活塞的位置；前腔液压油和后腔的液压油分别用弹 簧 C3 及 C2 代表。油缸固定在机架的一块板上，机架横卧在地面上。当材料被拉

伸（或压缩）破断时，活塞的位置假设处于 ad 线上，此时液压缸前腔液压油压

力为 P ,后腔液压油压力为零。由于前腔液压油和后腔液压油的压力不同，活塞 受力不平衡被迫向左运动。前腔内的液压油压力沿箭头 ae 方向下降，后腔内液

压油压力沿箭头 df 方向上升。

图 2－1 活塞在油缸内位置与运动

前腔液压油被压缩发生的变形量为 X  P  ,在图 2 －。1 上作 ad P ，

bc C2 X 0 ，于是可以画出两根线表示力线，分别用 C2 及 C3 表示，力线 C3 下面的

△ cad 面积代表前腔油液的压缩应变能。当活塞由 d 点运动到交叉点所在直线 om 位置时，前腔的液压油和后腔的液压油所受到的压力虽然是相等的，但是此 时前腔液压油由于压力下降释放的能量为梯形 oadm 的面积，而后腔液压油由于 压力从零升高到 om 所得到的应变能为△ dom 面积，还有一部分应变能△ oad 转 化为活塞的动能，转化而来的这部分能量使活塞继续向左运动，直到动能全部转

化为后腔液压油的应变能才停下来，如果不计摩擦造成的损失，则△ onk =△ oad ， 即前腔液压油原来储存的能量除了留下来很少的△ clk 以外，大部分能量都通过 活塞的运动转化为后腔液压油的应变能，这样后腔的液压油吸收了活塞的冲击动 能从而起到了减震的作用。因此，后腔也常常叫作垫缸[1]。活塞的冲击行程可以根据能量相等条件在图 2－1 上得出，显然这是一个单质量单自由度的振动问题。 活塞的初始位置在 d 点，经过 t 秒以后行走了 X1 ,由图 2－1 活塞受前来:自[优E尔L论W文W网www.youerw.com +QQ752018766-

腔液压油的压力为 eg P C3 X1 ,活塞上受后腔液压油压力为 fg C2 X1 ，由此可

以得活塞上的受力为 ef eg fg ，活塞的运动方程为：

式中 M 1 为活塞、活塞杆和活动夹头等刚性连接件的运动质量。如果活塞的 位置不由初始点 d 量起而由平衡位置 om 轴线量起 ，由图 2－1：

om  C2 X1 Z1   P  C3 X1  C3Z1

上式中 C0 C2 C3 ,将（5）式代入（4）式得

试验机简单的振动模型如图 2－2。在材料没有发生拉伸破断时，液压缸一 直是前腔进高压液压油使材料加载拉伸变形，后腔也一直在排液压油，当材料发 生破断后，人为给出停止信号使各阀件关闭；但由于机器振动的时间很短很短， 在各种阀件还没有完全处于关闭状态（不漏油）以前，振动已经停止了。所以实 际上试验机的振动是在液压缸前腔液压油进入和后腔液压油排出的情况下发生 并进行的。