液压缸种类 工作原理

第四章 液压缸液压缸的类型和工作原理 液压缸的设计和计算

§ 4-1液压缸的类型和工作原理液压缸是将液压能转变为机械能 液压缸是将液压能转变为机械能 做直线往复运动(或摆动运动) 的、做直线往复运动(或摆动运动) 的液压执行元件。它结构简单、 的液压执行元件。它结构简单、工作 可靠。用它来实现往复运动时， 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， 去减速装置，并且没有传动间隙，运 动平稳， 动平稳，因此在各种机械的液压系统 中得到广泛应用。 中得到广泛应用。

根据常用液压缸的结构形式， 根据常用液压缸的结构形式，可 将其分为四种类型： 将其分为四种类型 活塞式

{ 双活塞杆式

单活塞杆式

柱塞式 伸缩式 摆动式

一、活塞式液压缸单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如 图所示是一种单活塞液压缸。 图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口 油口A 都可通压力油或回油， 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。 运动，故称为双作用缸。

1、单活塞杆液压缸

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

参照下图，当供给液压缸的流量Q一定时， 参照下图，当供给液压缸的流量Q一定时， 活塞两个方向的运动速度为： 活塞两个方向的运动速度为： 向左) V1=Q/A1=4Q/πD2 (向左) (向右 向右) V2= Q/A2=4Q/π(D2-d2) (向右) 当供油压力p一定， 作用力： 当供油压力p一定，回油压力为零时 作用力： (向右 向右) F1=p.A1=p.πD2/4 (向右) (向左 向左) F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4 (向左)

当其差动连接时 作用力为： 当其差动连接时，作用力为： 差动连接 F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4) 速度: 速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所以 v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd2符号意义参阅下图

图4-3 差动连接的单活塞杆液压缸

单活塞杆液压缸可以是缸筒固定， 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。 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， 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。(见下图) 。(见下图 空间长度都是两倍行程。(见下图)

单活塞杆液压缸运动所占空间

双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相 活塞两端有效面积相同。 等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力 不变， 不变，那么活塞反复运动时两个方向的作用 力和速度相等。 力和速度相等。

v=Q/A=4Q/π(D2-d2) , π F=p.A

=p. π(D2-d2)/4v—活塞(或缸筒)运动速度；Q—供油流量； 活塞(或缸筒)运动速度； 供油流量； 活塞 供油流量 F—活塞(或缸筒)上的作用力； 活塞( 活塞 或缸筒)上的作用力； p—供油压力；A—活塞有效面积； 供油压力； 活塞有效面积； 供油压力 活塞有效面积 D—活塞直径；d—活塞杆直径。 活塞直径； 活塞杆直径。 活塞直径 活塞杆直径 这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力， 这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力， 多数用于机床。 多数用于机床。

2、双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出， 双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出， 如图所示。 如图所示。其组成与单活塞杆液压缸基本 相同。缸筒与缸盖用法兰连接， 相同。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。 筒内壁之间采用间隙密封。

1—活塞杆

2—压盖

双活塞杆液压缸结构 3—缸盖 4—缸筒 5—活塞

6—密封圈

双活塞缸机构示意

将缸筒固定在床身上， 将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台 相联接时， 相联接时，工作台运动所占空间长度为活塞 有效行程的三倍(见图A)。 )。一般多用于小 有效行程的三倍(见图 )。一般多用于小 机床；反之，将活塞杆固定在床身上， 机床；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒 和工作台相联接时， 和工作台相联接时，工作台运动所占空间长 度为液压缸有效行程的两倍(见图B), ),适 度为液压缸有效行程的两倍(见图 ),适 用于中型及大型机床。 用于中型及大型机床。

二、柱塞式液压缸柱塞式液压缸结构

柱塞式液压缸特点： 柱塞式液压缸特点： (1)它是一种单作用式液压缸，靠 它是一种单作用式液压缸， 液压力只能实现一个方向的运动， 液压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重； 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重； (2)柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触，这样缸套极易加工， 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程液压缸； 长行程液压缸； 工作时柱塞总受压， (3)工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度； 有足够的刚度； 柱塞重量往往较大， (4)柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂， 容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。 单边磨损，故其垂直使用更有利。

柱塞上有效作用力F为 柱塞上有效作用力 为： p . π d2 F=p.A= 4 柱塞运动速度为： 柱塞运动速度为： Q 4Q v= A = πd2 式中 d—柱塞直径；其它符号意义同 柱塞直径； 柱塞直径 前。

三、伸缩式液压缸伸缩式液压缸

具有二级或多级活塞， 伸缩式液压缸具有二级或多级活塞， 如图所示。 如图所示。伸缩式液压缸中活塞伸出的顺 序式从大到小， 序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般 是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程， 是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程， 而缩回时长度较短，结构较为紧凑。 而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种 液压缸常用于工程机械和农业机械上。 液压缸常用于工程机械和农业机械上。

伸缩式液压缸结构示意图 1— 活 塞 2— 套 筒 3— O形 密 封 圈 4— 缸 筒 5— 缸 盖

四、摆动式液压缸摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运 动的执行元件，也称摆动式液压马达。 动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单 叶片和双叶片两种形式。 叶片和双叶片两种形式。图中定子块固定在 缸体上，而叶片和转子连接在一起。 缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进 油方向， 油方向， A A- A 叶片将 带动转 子作往 复摆动。 复摆动。A 摆动式液压缸1- 定 子 块 2- 缸 体 6- 叶 片 3- 弹 簧 4- 密 封 镶 条 7- 支 承 盘 8- 盖 板 5- 转 子

如图所示，若输入液压油的流量为 和 如图所示，若输入液压油的流量为Q和 摆动轴输出的角速度ω之间的关系为： 摆动轴输出的角速度ω之间的关系为： Q=π/4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2)ω π ω 所以 ω=8Q/b(D2-d2) 式中 n-摆动轴的转速(n= ω/2π); -摆动轴的转速 π; b-叶片宽度； -叶片宽度； D、d-见图。 、 -见图。

单叶片式摆动液压缸计算简图

结束

§ 4- 2

液压缸的设计和计算

液压缸的设计和计算是在对整个液压系 统进行工况分析，计算了最大负载力， 统进行工况分析，计算了最大负载力，先定 了工作压力的基础上进行的( 了工作压力的基础上进行的(详见第十一 )。因此 因此， 章)。因此，首先要根据使用要求确定结构 类型，在按照负载情况， 类型，在按照负载情况，运动要求决定液压 缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计。 缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计。

一、液压缸主要尺寸的确定 二、液压缸结构设计中的几个基本问题

一、液压缸主要尺寸的确定 1、工作压力的选取根据液压缸的实际工况， 根据液压缸的实际工况，计算出外负载 大小，然后参考下表选取适当的工作力。 大小，然后参考下表选取适当的工作力。

液负缸 工 作

压0 ~

缸

工

作7 0 ~

压

力

的

确

定2 5 0

载压 力

0 .7

1 4 0

1 4 0 ~ 1 8 0 ~

> 2 5 0

P

1

( b a r )

6 0

1 0 0 ~

1 4 0

2 1 0

3 2 0

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/36yl.html