第4章 液压缸

d 2
V
•d-柱塞直径，其他符号意义相同。
柱塞式液压缸特点
∵ 柱塞工作时总是受压，一般较粗 ∴ 水平放置易下垂，产生单边磨损 故 常垂直放置，有时可做成空心 又∵ 缸体内壁与柱塞不接触 ∴ 可不加工或只粗加工，工艺性好。 故 常用于长行程机床，如龙门刨床、导 轨磨床、大型拉床等，在液压升降机、自 卸汽车和叉车中也有应用。
（1）无杆腔进油时
•推力F1
F1
4
p1
p2 D2
p2d 2 m
F1
4
D2
p1m
--不计回油 压力
•速度v1
v1
4qVV D2
（2）有杆腔进油时
•推力F2
F2
4
p1
p2 D2
p1d 2 m
F2
4
(D2
d 2 ) p1m
--不计回油 压力
•速度v2
v2
4qVV
(D2 d2)
∵ A1 > A2
•单活塞杆液压缸可以是缸筒固定，活塞运动；也可 以是活塞杆固定，缸筒运动。无论采用其中哪一种形 式，液压缸运动所占空间长度都是两倍行程。
单活塞杆液压缸运动所占空间
➢单活塞杆缸推力和速度计算
单活塞式液压缸的两腔的有效工作面积不等，因此 它在两个方向上的输出推力和速度也不等。
无杆腔进油
有杆腔进油
差动连接
∴ v1 < v2 F1 > F2 故 活塞杆伸出时，推力较大，速度较小
活塞杆缩回时，推力较小，速度较大 因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速。
活塞杆缩回时，适用于轻载快速。 往返速比：
v v2 v1 1 1 (d / D)2
d D (v 1) / v
（3）差动连接
•推力F3
F1
4Байду номын сангаас
d2
p1m
•速度v3
v3
4qVV d 2
•差动连接时活塞运动的速度比正常连接时都要快， 即v3〉v2、v3〉v1；而推力则变小，即F3<F2、F3<F1。
▪差动连接是一种减小推力而获得较高速度的方法。
单杆活塞液压缸应用
单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循 环：
（差动连接） （无杆腔进油）（有杆腔进油）
快进 → 工进
➢多级缸应用：
汽车起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、火箭 发射台等皆用。
动画演示
第二节
液压缸 的结构
液压缸的基本结构组成:缸筒和缸盖、活塞和活塞 杆、缓冲装置、排气装置和密封装置五个部分。
一、缸筒与缸盖的连接
•法兰连接
结构简单、加工与拆卸方便， 缺点是外形尺寸和质量都较 大。应用最广泛，中压液压 缸均采用这种结构。缸筒材 料常为铸铁。
双活塞杆缸机构示意图
➢ 按固定方式不同，有缸体固定和活塞杆固定两种。
•缸定式
▪工作台运动所占空间 长度为活塞有效行程的 三倍。一般多用于小型 机床。
•杆定式
▪工作台运动所占空间 长度为液压缸有效行 程的两倍，适用于中 型及大型机床。
❖推力及速度计算
➢ 左右两腔面积相等；压力相同时，推力相等，流量
•卡环连接
➢分为外卡环连接和内卡环连 接。把卡环切成二块(半环)装 于缸筒槽内。
➢结构易加工和装拆，质量较 轻，结构复杂，加工要求高， 常应用于无缝钢管或锻钢材 料制成的缸筒上。
➢螺纹连接
•缸筒端部结构较复杂，一般 应用于缸径较小的缸筒。要使 用专用工具装拆，它的外形尺 寸和质量都较小，常应用于无 缝钢管或铸钢制成的缸筒上。 优点是螺纹对缸筒强度削弱较 小，结构紧凑。
三、伸缩式液压缸（多级缸、多套缸）
•由两个或多个活塞液压缸或柱塞液压缸套装而成， 有单作用和双作用之分。
▪活塞或柱塞伸出时， 从大到小，速度逐渐 增大，推力逐渐减小。
▪活塞或柱塞缩回时， 从小到大。
双作用动画演示 单作用动画演示
Fi
Di2
4
p1mi
v
4qVVi Di2
➢多级缸特点：
∵ 工作时可伸很长，不工作时缩短 ∴ 占地面积小，且推力随行程增加而减小
第一节
液压缸的类 型及特点
➢液压缸分类
按供油 方向分
单作用式 双作用式
液体只控制缸 一腔单向运动
液体控制缸两腔 实现双向运动
•
{ 单活塞杆式
按 ➢活塞式
结
双活塞杆式
构 类
➢柱塞式
型 分
➢伸缩式
➢摆动式
•
按 使
➢中低压缸
用
压 ➢中高压缸
力
分 ➢高压缸
额定压力2.5-6.3MPa 额定压力10-16MPa 额定压力25-31.5MPa
相同时，速度相等。即具有等推力等速度特性。
推力
F
( p1
p2 ) Am
4
(D2
d 2 )(
p1
p2 )m
F
4
(D2
d 2 ) p1m
--忽略回油压力p2=0
•A-活塞有效面积；D-活塞直径；d-活塞杆直径。p1-供油压力； p2-回油压力；η m-液压缸的机械效率（0.9-0.95)。
速度
v
qVV
(D2 d
2
)
/
4
4qVV
(D2 d
2
)
•qV-供油流量; η V-液压缸的容积效率。
2、单活塞杆液压缸
•液压缸只有一端有活塞杆。其两端进出口油口A和B 都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作 用缸。
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-管接头 12-导向套 13-缸盖 14-防尘圈 15-活塞杆 16-定位螺钉 17-耳环
第四章
液压缸
本章要点
➢ 基本要求：了解液压缸的类型、结 构形式，掌握液压缸工作原理、参数计 算和特点。 ➢ 重点：单杆活塞液压缸工作原理， 液压缸的参数计算，液压缸密封、缓冲 和排气 。
➢ 难点：液压缸参数计算。
液压缸是将液压能转变为机械能的、 做直线往复运动（或摆动运动）的液压执 行元件。
结构简单、工作可靠。用它来实现往 复运动时，可免去减速装置，并且没有传 动间隙，运动平稳。在各种机械的液压系 统中得到广泛应用。
→ 快退
v3、F3
v1、F1 动画演示
v2、F2
二、柱塞式液压缸 •在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞。
1-缸体、2-柱塞、3-导向套、4-钢丝卡圈
柱塞式液压缸工作原理
自重 只能单向运动，回程需靠外力<
弹簧力 需双向运动时，常成对使用。
动画演示
❖柱塞式液压缸推力F、速度v计算
F
4
d2
pm
v
4qV
液压缸除了单个使用外，还可以组合起来或与 其他结构相结合，形成串联缸、增压缸、增速缸 和步进缸，以实现特殊的功能。
一、活塞式液压缸
1、双活塞杆液压缸 •两端都有活塞杆伸出。缸筒与缸盖用法兰连接，活 塞与缸筒内壁之间采用间隙密封。
双活塞杆液压缸结构 1—活塞杆 2—压盖 3—缸盖 4—缸筒 5—活塞 6—密封圈