液压缸的分类及基本计算..
液压缸设计计算范文
液压缸设计计算范文液压缸是一种利用液压力来产生线性运动的设备。
液压缸的设计计算是指在给定工作条件下，根据液压系统参数及工作要求，计算液压缸的尺寸、力学参数、压力等重要参数，以确保液压缸能够正常工作。
1.功率计算：根据所需的输出力和速度，计算液压缸的功率要求。
功率可以通过公式P=F×V/1000来计算，其中P表示功率，F表示输出力，V表示速度。
2.液压力计算：根据所需的输出力，计算液压压力的大小。
液压力可以通过公式P=F/A来计算，其中P表示液压力，F表示输出力，A表示活塞面积。
3.活塞面积计算：根据所需的液压力，计算活塞的面积。
活塞面积可以通过公式A=F/P来计算，其中A表示活塞面积，F表示输出力，P表示液压力。
4. 活塞直径计算：根据所需的活塞面积，计算活塞的直径。
活塞直径可以通过公式D= 2 × sqrt(A/π)来计算，其中D表示活塞直径，A表示活塞面积，π表示圆周率。
5.液压缸行程计算：根据工作要求和装置的限制条件，计算液压缸的最大行程。
行程可以通过设备的限制条件来确定，如设备的尺寸、行程限制等。
6.液压缸稳定性计算：根据液压缸的结构和工作要求，计算液压缸的稳定性。
稳定性计算包括校核液压缸的抗屈曲、抗剪切等能力，以确保液压缸在工作中不发生变形或破坏。
7.寿命计算：根据液压缸的设计参数和工作条件，计算液压缸的寿命。
寿命计算包括根据液压缸的设计寿命和使用条件，计算液压缸的可靠性和寿命预测。
在进行液压缸设计计算时，需要考虑以下几个重要因素：1.工作条件：包括工作压力、工作温度、介质类型等。
2.力学要求：包括输出力、速度、行程等。
3.设备限制：包括装置的尺寸、行程限制等。
4.安全要求：包括液压缸的稳定性、可靠性等。
在进行液压缸设计计算时，需要根据实际情况进行具体分析。
一般来说，液压缸的设计计算是一个复杂的工作，需要涉及力学、流体力学、材料力学等多个学科的知识，并以此为基础进行具体计算。
液压缸的分类和特点
缸体固定式
进油腔 左 右
回油腔 右 左
运动方向 活塞右移 活塞左移
运动范围不小于3倍有效行程，合用于小型液 压设备 。进油腔位置与活塞运动方向相反。
2023/12/13
活塞杆固定式
进油腔 左 右
回油腔 右 左
运动方向 缸体左移 缸体右移
运动范围不小于2倍有效行程，合用于行程长旳 大、中型液压设备， 进油腔位置与活塞运动方向相 同。
第三章 液压缸
2023/12/13
液压缸旳功用
将液压泵供给旳液压能转换为机械 能而对负载作功，实现直线往复运动 或旋转运动。
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第一节 液压缸旳分类和特点
按构造不同可为三类:
1.活塞缸 2.柱塞缸 3.摆动缸（摆动液压马达）
按运动形式不同:
1.直线运动 活塞缸、柱塞缸（推力和速度）
叶片式摆动液压缸工作原理
当缸旳一种油口进压力油，另 一油口回油时，叶片在压力油作用 下往一种方向摆动，带动轴偏转一 定角度（不大于3600），当进回油 口互换时，摆动缸反转。
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双叶片摆动式液压缸
T双 = 2T单 ω双=1/2·ω单
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2．齿轮齿条式摆动缸
齿轮齿条式摆动缸旳原理是将液压 缸旳往复运动经过齿条带动齿轮，转化 成齿轮轴旳正反向摆动旋转，将缸旳推 力转化成齿轮轴旳输出扭矩。
1.双活塞杆缸
（1）工作原理
缸体固定式
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活塞杆固定式
双活塞缸推力和速度计算 F = pA
F = (D2 d2)p
4
v
q A
4q
(D2 d 2)
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第四章 液压缸
D2
4
( p1 p2 )
d2
4
p1 ]m
4F d 2 p1 D m ( p1 p2 ) p1 p2
※按国标圆整为标准尺寸。
（4）.活塞杆直径 d
1）按λv 确定
D2 v 2 D d2
v 1 dD v
2）按工作压力确定
※按国标圆整为标准尺寸。
（2）.速度和速比
qv 4qv v1 A1 D2 q 4qv v2 v A2 ( D 2 d 2 )
对速度要求高时：由v、q ,确定D ；或已知v、 D ,确定q 。 对速度没有要求：由q、D、d 确定v 。 v2、d 由速比λv 确定
D2 v2 2 速比：v v1 D d2
4.2液压缸的类型、特点和基本参数计算
液压缸的分类
按结构形式分： 活塞缸:又分单杆活塞缸、双杆活塞缸 柱塞缸:又分单柱塞缸和双柱塞缸 摆动缸:又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸 按作用方式分： 单作用液压缸: 一个方向的运动依靠液压作用力实 现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现； 双作用液压缸:两个方向的运动都依靠液压作用力来 实现； 复合式缸:活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸 的组合、活塞缸与机械结构的组合等。
3） 应用 两个方向力和速度一样的场合。
职能符号：
4）安装方式
双杆活塞缸根据安装方式不同又分为活塞杆固 定式和缸筒固定式两种。 注：本章所论及的液压缸，除特别指明外，均以 缸筒固定，活塞杆运动
{
缸固定 L=3 l 杆固定 L=2 l
l——活塞有效工作行程。
当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞 有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件 移动范围是活塞有效行程的两倍 。
第四章：液压缸(含习题答案)
d D 1 1
v
（3）活塞杆直径d也可按受力情况初选，然后根据校核最后确定。 表4-4 活塞杆直径的选取 活塞杆受力情况 受 拉 受压及拉 受压及拉 受压及拉 工作压力p／MPa — p≤5 5＜p≤7 p＞7 活塞杆直径d d = (0.3～0.5) D d = (0.5～0.55) D d = (0.6～0.7) D d = 0.7D
38-30
第三节 液压缸的设计和计算
液压缸设计步骤
一、液压缸工作压力的确定 根据负载计算工作压力，也可根据用途查表。 二、液压缸内径和活塞杆直径的确定 内径根据工作负载和工作压力确定。必要时校核强度。 三、液压缸其他部位尺寸的确定 四、液压缸的强度和刚度校核
38-31
第三节 液压缸的设计和计算
一、液压缸工作压力p的确定 F=pA
注意： ① v3>v1， v3>v2 ； F3<F1 ，F3<F2 ，差 动连接是一种减小推力而获得较高 速度的方法。 ② A1=2A2，则差动液压缸在左右两个 运动方向上速度相等时，推力也相 等。（向左运动：有杆腔通压力油 ，无杆腔排油回油箱）
q 4qVV v1 A1 πD 2
v2
4qVV q A2 π D 2 d 2
38-10
第一节 液压缸的类型及特点
二、柱塞式液压缸 单作用式液压缸大多是柱塞式的，单向液压驱动，靠外力回程。
推力：
π 2 F pA m p d m 4
输出速度：
qV V 4 qV V v A πd 2
液压缸设计指导书
液压缸设计指导书
液压缸设计指导书
1.引言
1.1 目的
本指导书的目的是为液压工程师提供设计液压缸的详细步骤和指导，包括液压缸的选型、尺寸计算、材料选择等方面的内容，以确保设计出符合要求且可靠的液压缸。
1.2 适用范围
本指导书适用于液压工程师、机械设计师和相关专业人员。
2.液压缸类型
2.1 单作用液压缸
2.2 双作用液压缸
2.3 伸缩式液压缸
2.4 旋转液压缸
3.液压缸选型
3.1 载荷计算
3.2 推力计算
3.3 工作压力计算
3.4 活塞速度计算
3.5 缸体材料选择
4.液压缸尺寸设计
4.1 活塞直径计算
4.2 活塞杆直径计算
4.3 缸体内径计算
4.4 缸体壁厚计算
4.5 缸体长度计算
5.液压缸密封件选取与设计5.1 密封件种类
5.2 密封件选型
5.3 密封件尺寸设计
6.液压缸安全设计
6.1 过载保护
6.2 液压缸应急情况处理
6.3 液压缸的安全标准和规范
7.液压缸安装与调试
7.1 安装前准备
7.2 安装步骤
7.3 调试与测试
附件：
附件1：液压缸设计工程图纸
附件2：液压缸性能测试报告
法律名词及注释：
1.著作权：指法律规定的对作品的全部或部分的独占意志权和财产权
2.专利：指依法授予发明创造者的专利权人对其发明创造在一定的期限内处于独占的权利
3.商标：指用以区别商品或服务的标志，包括文字、图形、字母、数字、颜色、声音、三维标志等
4.知识产权：知识产权是指人们在创造和利用文化、科学、技术、艺术和其他领域中所拥有的、可以依法保护的权利。
液压油缸选型及计算
液压油缸选型及计算液压油缸是机械和工程中常见的一种装置，它由活塞、筒体、密封件、进油口和排油口等组成。
液压油缸本质上是将液体压力转换为线性机械运动的装置。
液压油缸广泛应用于输油管线、汽车、机床、起重机械、冶金、矿山、石油、化工、航空航天等领域。
如何选择液压油缸？1. 负载：负载是选择液压油缸的一个重要参数。
将液压油缸安装在所需执行力的方向上，即可取得所需的筒体尺寸和活塞尺寸，材料特性等参数，从而能够满足应用需求。
2. 速度：液压油缸的速度是由流量控制，作用力分配，超出的去向，密封摩擦以及摆动的自身等参数决定的。
在选择液压油缸时需要考虑速度限制，确保它与应用相匹配。
例如，在起重机械的情况下，需要实现平稳、快速的回收机械臂，因此需要设计具有较高响应速度的液压油缸。
3. 工作气体的类型：液压油缸的工作介质通常使用液态，常见的包括：水、液压油和空气。
不同的工作介质对液压油缸的性能和寿命有不同的影响。
例如，使用水作为工作介质可以使液压油缸在高压下具有更好的性能，使其在常温或低温下更有优势。
4. 工作温度：可以通过以下几个方面考虑工作温度：a. 确保液压油缸可在高和低温度下工作，因为在各种天气条件下需执行的任务可能会发生变化。
b. 不同类型的液压油缸在不同的温度下都会发生物理和化学变化，因此，根据应用的要求选择液压油缸非常关键。
c. 外界因素影响的温度也是一个非常重要的考虑因素，包括环境温度，媒介流速和加热或冷却作为行动缸使回油口位置。
液压油缸的计算液压油缸的计算有两个主要方面：1. 计算液压缸的负载能力：该计算基于机械、重力、速度和力的平衡方程式。
它们考虑了作用在活塞上的所有力的大小、方向和位置。
通过量化负载能力，可以确保液压油缸与应用需求相匹配。
2. 计算液压油缸的工作压力能力：液压油缸的工作压力能力是指液压油缸在其承受能力的范围内所能承受的最高工作压力。
液压油缸的工作压力能力通常是通过以下条件之一来确定的：a. 活塞对出现的负载产生的压力。
3.1液压缸的分类和基本计算
π
4
d 2 p1η v
（3.9）
两腔进油,差动联接
A1 A2
F3
A1 − A2
F3
P1
v3
等效
P1
v3
q
(c)差动联接 差动联接
q
差动连接时 液压缸的有效作用面积是 差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截 面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则 面积 较小。 差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下， 差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实 现快速运动的有效办法。 现快速运动的有效办法。
当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得制造成 本增加。 某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压 缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。
A
缸筒
图3.3柱塞式液压缸
柱塞 p q
（a）
如图3.3（ 如图3.3（a）所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、 3.3 所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、 缸筒 导套、密封圈和压盖等零件组成 等零件组成， 导套、密封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内 壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工， 壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性 成本低。 好，成本低。
F1
F2
q
P1
P2
v1
P1
P2
q
v2
(a)无杆腔进油 无杆腔进油
(b)有杆腔进油 有杆腔进油
A1
A2
F3
两腔进油 , 差动联接
P1
v3
(c)差动联接 差动联接
q
当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔 有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向 右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动， 活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出， 使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活 差动连接。 塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接 差动连接
液压缸
单作用液压缸
双作用液压缸
其他液压缸
常用液压缸及其特点
一、柱塞式液压缸
1、柱塞式液压缸的特点 柱塞式液压缸为单作用缸，即工作时靠压力油 推动，返回靠弹簧或自重完成。 优点： 缸内壁不需精加工、工艺性好、成本低、制造容易。 应用：行程较长的场合，如导轨磨床、龙门刨床。若 要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两 个柱塞缸分别完成相反方向运动。
定位块
—叶片
叶片轴 —缸筒
双叶片式摆动缸
单叶片摆动液压缸主要由定子块1、缸体2、摆动轴
3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子
块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相 继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。
摆动液压缸工作原理当缸的一个油口进压力油，另一油 口回油时，叶片在压力油作用下往一个方向摆动，带动 轴偏转一定角度小于3600当进回油口互换时，马达反转。
液压系统中常见的单向阀有普通单向阀和液控单向阀两种
普通单向阀 功用：只允许油液单向流动，P1→P2
控制口K无压力油：同普通单向阀P1→P2。 控制口K有压力油：双向流动P1→P2P1←
液压缸的设计及参数计算
液压缸设计依据
• • 液压缸在机械上的用途和动作要求。 液压缸的工作条件，包括粉尘、振动、冲击、安全性要求、温度、 温度等。 外部负荷，包括外部负荷的质量、大小、形状、运动轨迹、磨擦 阻力、连接型式等。 液压缸的最大行程、运动速度或时间、安装空间所允许的外形尺 寸、液压缸本身的动作（包括是摆动还是转动、是直线运动还是 间歇运动、是缸体运动还是活塞杆运动等） 液压系统的工作压力、流量、管路通径和布置情况、各种液压阀 的控制情况等。
2、双作用活塞式液压缸
液压缸缸体长度的计算公式
液压缸缸体长度的计算公式
液压缸缸体长度的计算公式是根据液压系统中的工作压力、缸体直径和活塞杆长度来确定的。
液压缸是一种用液压力驱动的推拉装置，广泛应用于各种工程和机械设备中。
液压缸的缸体长度计算公式如下：
缸体长度 = 活塞杆长度 + 2 ×缸体壁厚
其中，活塞杆长度指的是液压缸活塞杆的长度，缸体壁厚是液压缸缸体壁的厚度，通常为设计要求的一小部分。
这个公式的基本原理是根据液压系统的工作压力和活塞杆的长度确定液压缸的推力需求，然后根据推力需求确定缸体的尺寸。
活塞杆长度是由液压缸的应用需求和操作环境决定的；缸体壁厚是为了保证液压缸的结构强度和安全性而设计的。
在实际应用中，还需考虑液压缸的材质和制造工艺，以及缸体与其他部件的连接方式，从而综合考虑各种因素来确定液压缸的合适长度。
此外，还需进行合理的安全余量设计，以确保液压缸在工作过程中的稳定性和可靠性。
总之，液压缸缸体长度的计算公式是基于液压系统的工作压力、活塞杆长度和缸体壁厚来确定的。
这个公式可以为液压缸的设计和制造提供参考，并确保液压缸在工作过程中具备所需的推拉能力和结构强度。
液压缸的分类及基本计算 ppt课件
[( D2
d 2 ) p1
D2 p2 ]m
[(0.12 0.07 2 ) 2106 0] 0.97
4
7771(N )
v2
q A2
V
(
4q D2
d
2
)
V
4 (0.12
25103 0.072 )
60
0.98
0.102(m / s)
图3.6 增压液压缸
PPT课件
27
3.1.4.2 多级缸
• 多级缸又称伸缩缸．它由两级或多级活塞缸 套装而成，如图所示。
PPT课件
28
• 前一级缸的活塞杆就是后一级缸的缸套，活塞伸出的顺序
是从大到小，相应的推力也是从大到小，而伸出的速度则 是由慢变快。
• 空载缩回的顺序一般是从小活塞到大活塞，收缩后液压缸 总长度较短，占用空间较小，结构紧凑。多级缸适用于工 程机械和其它行走机械，如起重机伸缩臂、车辆自卸等。
双作用式液压缸——在两个方向上的运动都由液压油 的压力推动来实现。
PPT课件
2
液压缸可以看作是直线马达(或摆动马达)， 其单位位移排量即为液压缸的有效面积A。
当液压缸的回油压力为零且不计损失时， 输入液压功率p ·q等于输出机械功率F·v 。
液压缸有多种结构，但根据其具体结构 特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类基 本形式，除此以外，还有在基本形式上发展 起来的各种特殊用途的组合液压缸。
缸固定
PPT课件
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• 图3.1(b)为活塞杆固定式结构，当液压缸的左腔进油时，推 动缸体向左移动，右腔回油；反之，当液压缸的右腔进油 时，缸体则向右运动。 原理演示 图3.1(a)为缸体固定式结构，当液压缸的左腔进油，推动 活塞向右移动，右腔活塞杆向外伸出，左腔活塞杆向内缩 进，液压缸右腔油液回油箱；反之，活塞反向运动。 这类液压缸常用于中小型设备中。
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液压缸有多种结构，但根据其具体结构 特点可分为活塞式、柱塞式和摆动式三类基 本形式，除此以外，还有在基本形式上发展 起来的各种特殊用途的组合液压缸。
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液压缸的分类
1、单作用活塞式液压缸
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11、单叶片摆动液压缸 回转往复运动,最大摆角300。
12、双叶片摆动液压缸 回转往复运动,最大摆角150。
13、齿条液压缸 原理演示
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3.1.1 活塞式液压缸
•活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式,其安装 方式有缸筒固定和活塞杆固定两种形式。 •液压缸的基本参数:液压缸往复运动的速度v和牵引力F。
式中 v——液压缸的运动速度(m／s); F——液压缸的推力(N)；
ηv——液压缸的容
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•ηm——液压缸的机械效率; • q——液压缸的流量(m3／s)； • A——液压缸的有效工作面积(m2),也可看成 单位位移排 量(m3／m)； •p1——进油压力(Pa)； • p2——回油压力(Pa)； •D——活塞直径，即缸筒直径(m)； • d——活塞杆直径(m)。 •这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
这类液压缸常用于中小型设备中。
b）杆固定 a)缸固定
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3.1.1.2 单杆活塞式液压缸
•图3.2所示为双作用单活塞杆液压缸,活塞杆只从液 压缸的一端伸出，液压缸的活塞在两腔有效作用 面积不相等，当向液压缸两腔分别供油，且压力 和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度 和推力都不相等，即运动具有不对称性。
缸固定
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• 图3.1(b)为活塞杆固定式结构,当液压缸的左腔进油时，推
动缸体向左移动，右腔回油;反之，当液压缸的右腔进油时，
缸体则向右运动。
原理演示
图3.1(a)为缸体固定式结构,当液压缸的左腔进油，推动活
塞向右移动，右腔活塞杆向外伸出，左腔活塞杆向内缩进，
液压缸右腔油液回油箱;反之，活塞反向运动。
•3.1.1.1 双杆活塞式液压缸 图3.1所示为双杆活塞式液压缸的工作原理图。当两活 塞杆直径相同，供油压力和流量不变时，活塞式液压 缸在两个方向上的运动速度和推力都相等，即
原理演示
缸固定
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v
qAV
4qV (D2d2)
F (p 1 p 2 )A m 4 (D 2 d 2 )p 1 ( p 2 )m
F 2 (A 2 p 1 A 1 p 2 )m 4 [D ( 2 d 2 )p 1 D 2 p 2 ]m
•速比度较比上为述各式,可以看出v2>v1, F1>F2;液压缸往复运动时的
= v2
v1
D2 =(D2 d2)
•上式表明,活塞杆直径愈小，速度比 愈接近1，液压缸在两个方向上的速 度差值就愈小。
单向液压驱动,回程靠自重、弹簧或其 它外力。
2、单作用柱塞式液压缸
柱塞较粗,受力较好，稳定性好，单向 进油驱动，回程靠外力。
3、单作用伸缩式液压缸
液压油进入后,将活塞从大到小逐节推 出，然后靠自重从小到大逐节缩回，这
种液压缸的特点是缸筒短，伸出长。缸 筒不受安装位置所限。例:自卸汽车
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3 液压缸
3.1 液压缸的分类及基本计算 3.2 液压缸的结构 本章小结 作业
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3.1 液压缸的分类及基本计算
液压缸是液压传动系统中应用最多的执行元件,它将 油液的压力能转换为机械能，实现往复直线运动或 摆动，输出力或扭矩。
其作用方式可分为单作用式和双作用式两种。
动画CAI.exe
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• 8、串联液压缸 小直径的液压缸获得大的作用面积, 提高牵引力。
•9、增压液压缸 从低压系统可获得高压系统的能力。
•10、多位液压缸 可获得几个长度准确的行程,例如， 用于排挡、换挡。
点击播放动画
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在差动连接时,有杆腔排出流量 进入无杆腔，根据流量连续性方 程可导出液压缸的运动速度v3为
v3A1qA2V 4dq2V
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原理演示15
• 在忽略两腔连通油路压力损失的情况下,差动连接液压缸的
推力F3为
F 3(A 1A 2)p1 m4d2p1 m
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• 如图所示,当无杆腔进油时，活塞的运动 速度v1和推力F1分别为
v1 Aq1V 4Dq2V
F1 (A1p1A2p2)m 4[D2p1(D2 d2)p2]m
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• 如力图 F2分3.2别(b为)所示,当有杆腔v2进油A q 时2，V 活 塞的(运D 动42q 速度d2v)2和V 推
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4
4、双作用单活塞杆液压缸 双向液压驱动,往复速度、力不等。
5、差动液压缸 差动液压缸主要是靠油路的连接方式构 成差动。可加大活塞杆的伸出速度,推力 相应减小。
6、双杆双作用液压缸 可实现等速往复运动。
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7、双作用伸缩式液压缸
它是自卸汽车所用的双作用伸缩液 压缸,由一节活塞缸和一节柱塞缸组 成。
单作用式液压缸——液压油只能使液压缸实现单向运 动，即压 力油只是通向液压缸的一腔，而反方向运 动则必须依靠外力来实现，如复位弹簧力、自重或 其它外部作用。
双作用式液压缸——在两个方向上的运动都由液压油 的压力推动来实现。
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液压缸可以看作是直线马达(或摆动马达), 其单位位移排量即为液压缸的有效面积A。
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• 如图3.3所示,当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无 杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞 向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动， 活塞杆向外伸出;与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其 流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液 压缸的这种连接方式被称为差动连接。