第四章 液压缸
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第四章 液压缸(双活塞液压缸)ppt课件
缸筒固定式双活塞杆液压缸，活塞杆带动工作台运动， 工作台移动范围等于活塞有效行程的3倍，占地面积大； 活塞固定式双杆活塞缸，缸筒带动工作台运动，工作台 移动范围等于活塞有效行程2倍，占地面积小。
.
2
因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当 输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相 等。则缸的运动速度V和推力F分别为：
vqAv (D42qd2)v （4.1）
F4(D 2d2)p (1p2)m （4.2）
式中:
p 1、 p 2 —分别为缸的进、回油压力；
、 v m —分别为缸的容积效率和机械效率； D 、d —分别为活塞直径和活塞杆直径；
q —输入流量； A—活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
4.1.1 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， 其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
4.1.1.1 双杆活塞液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体 固定和活塞杆固定两种安装形式，如下图所示。
q P1
A
F
v
P2
(a)缸筒固定式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
.
1
F
Av
P2 P1 q
(b)活塞杆固定式
.
3
.
2
因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当 输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相 等。则缸的运动速度V和推力F分别为：
vqAv (D42qd2)v （4.1）
F4(D 2d2)p (1p2)m （4.2）
式中:
p 1、 p 2 —分别为缸的进、回油压力；
、 v m —分别为缸的容积效率和机械效率； D 、d —分别为活塞直径和活塞杆直径；
q —输入流量； A—活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
4.1.1 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， 其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
4.1.1.1 双杆活塞液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体 固定和活塞杆固定两种安装形式，如下图所示。
q P1
A
F
v
P2
(a)缸筒固定式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
.
1
F
Av
P2 P1 q
(b)活塞杆固定式
.
3
第四章：液压缸(含习题答案)
（1）缸筒内径D按液压缸推力或速度公式计算后，从标准GB/T2348-1993中规 定的系列，选取合适的标准值圆整得到。 （2）单杆活塞缸d由D和往返速比求得。
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
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
活塞式液压缸
活塞式液压缸由缸体、活塞和活塞杆、端盖等 主要部件组成。 活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又 有缸体固定、活塞移动与活塞杆固定、缸体移动 两种运动方式。
双杆活塞缸
结构特点： 结构特点：活塞两侧均装有活塞杆，两侧有效 工作面积一样。
双杆活塞式液压缸， 双杆活塞式液压缸，活塞两侧都装有活 塞杆，由于两腔的有效面积相等， 塞杆，由于两腔的有效面积相等，故供油压力 和流量不变时， 和流量不变时，活塞往返的作用力和运动速度 都相等， 都相等，即 ：
柱塞缸(单作用)
●单向液压驱动，回程靠外力（垂直放 置时的重力或弹簧的弹力等外力）。
柱塞上的作用力：
F = pA = p
π
4
d2
柱塞的速度：
v= q A = 4q
柱塞式液压缸
πd 2
双柱塞缸（两个柱塞缸合用）
●双向液压驱动
摆动式液压缸
•摆动式液压缸也称摆动马达。 当它通入液压油时， 它的主轴输出小于360°的摆动运动。
π 2 π 2 2 F2 = p1 A2 − p2 A1 = p1 ( D − d ) − p2 D 4 4 q 4q υ2 = = A2 π( D2 − d 2 )
比较两种形式，即无杆腔进油（活塞杆伸出） 时，推力大，速度低，有杆腔进油时（活塞杆缩 回），推力小，速度高。
适用于往返运动速度及推力不同的场合， 一个方向有较大负载但运行速度较低，另一 个方向空载快速退回。
气体的来源
气体对液压系统的影响
排气方法 1 、 排气孔 对要求不高的液压缸将油口设置在 液压缸最高处，使空气随油液排往油箱。 2 、 排气阀和排气塞 对速度平稳性要求高的液 压缸，则要求设置排气阀或排气塞排气。
第4章液压缸
第4章液压缸液压缸是液压系统的执行元件，它将液体的压力能转换成工作机构的机械能，用来实现直线往复运动或小于300o的摆动。
液压缸结构简单，配置灵活，设计、制造比较容易，使用维护方便，被广泛应用于各种机械设备中。
4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算液压缸按结构特点，分为活塞缸、柱塞缸、组合缸和摆动缸四类。
其中，活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度；摆动缸用以实现小于300°的转动，输出转矩和角速度。
组合缸具有较特殊的结构和功用。
工程中以活塞缸应用最为广泛。
液压缸按作用方式和供油方向不同，可分为单作用式和双作用式两种。
单作用液压缸只能从一个方向供油，液压作用力只能使活塞（或柱塞）作单方向运动，反方向运动必须靠外力（如弹簧力或自重等）实现，如图4.1所示；双作用液压缸可从两个方向供油，由液压作用力实现两个方向的运动，如图4.2所示。
图4.1 单作用液压缸(a)无弹簧式(b)弹簧式(c)柱塞式图4.2 双作用液压缸(a)单杆式(b)双杆式4.1.1活塞式液压缸在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸，称活塞缸。
活塞缸可分为双杆式和单杆式两种结构。
按其安装方式的不同，又分为缸体固定式和活塞杆固定式两种。
1.双杆活塞缸双杆活塞缸是活塞两端都带有活塞杆的液压缸，其工作原理如图4.3所示。
双杆活塞缸的特点是当两活塞杆直径相同，分别向两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力也都相等，即具有等推力、等速度特性。
因此，这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合，如各种磨床。
（a）（b）(c)图4.3双杆活塞缸(a)缸体固定(b)活塞杆固定(c)职能符号1-缸体2-活塞3-活塞杆4-工作台图4.3(a)为缸体固定式结构简图。
缸体1固定在机床床身上，工作台4与活塞杆3相连。
缸体的两端设有进、出油口，动力由活塞杆传出，进油腔位置与活塞运动方向相反。
当油液从a口进入缸左腔时，推动活塞2带动工作台向右运动，缸右腔中的油液从b口回油；反之，右腔进压力油，左腔回油时，活塞带动工作台向左运动。
第4章-液压缸-用.
＝b(D8q2－ vd2 ) b—叶片宽度；D—缸体内径；d—摆动轴直径
2.双叶片式摆动缸 在径向尺寸和工作压力相同的条件下，是单叶片式摆动缸输出转矩 的2倍，但回转角度相应减少，一般不超过150°。
特点和应用： 结构紧凑、输出转矩大，但密封困难。 一般只用于中、低压系统中的往复摆动， 转位或间歇运动的场合。 如：机床回转夹具、送料装置等。
1A 2
18 0
A 1
1 0 0
2.速度计算
缸1 q v1A1
v1A q11 1 0 6 0 1 1 0 0 341.6m/m in
缸2 q1出v1A2 q2进 v2A1
v 2 v 1 A A 1 2 A A 1 2v 1 1 8 0 0 0 1 .6 m /m in 1 .2 8 m /m in
（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下 垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使 用较为有利；
（4）当柱塞行程特别长时，仅靠导向套导向不够，可在 缸筒内设置各种不同形式的辅助支承，起到辅助导向的作用。
推力Ｆ F＝pA＝ｐ４ ｄ２
速度ｖ ｖ＝q＝ 4q A d2
2.应用 柱塞式液压缸的主要特点是柱塞与缸筒无配合要求，缸筒 内孔不需精加工，甚至可以不加工。 运动时由缸盖上的导向套来导向，所以它特别适用在行程 较长的场合。
三、摆动式液压缸 摆动式液压缸是输出转矩并实现往复摆动的执行元件。 当通入压力油时，它的主轴能输出小于3600的摆动运动。
单叶片式 双叶片式
1-定子块；2-缸体；3-摆动轴；4-叶片
1.单叶片式摆动缸
当摆动缸进出油口压力为ｐ1和ｐ2，输入流量为 ｑ时，输出转矩Ｔ和角速度ω各为
T＝ b 8(D2－ d2)(p1－ p2)m
2.双叶片式摆动缸 在径向尺寸和工作压力相同的条件下，是单叶片式摆动缸输出转矩 的2倍，但回转角度相应减少，一般不超过150°。
特点和应用： 结构紧凑、输出转矩大，但密封困难。 一般只用于中、低压系统中的往复摆动， 转位或间歇运动的场合。 如：机床回转夹具、送料装置等。
1A 2
18 0
A 1
1 0 0
2.速度计算
缸1 q v1A1
v1A q11 1 0 6 0 1 1 0 0 341.6m/m in
缸2 q1出v1A2 q2进 v2A1
v 2 v 1 A A 1 2 A A 1 2v 1 1 8 0 0 0 1 .6 m /m in 1 .2 8 m /m in
（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下 垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使 用较为有利；
（4）当柱塞行程特别长时，仅靠导向套导向不够，可在 缸筒内设置各种不同形式的辅助支承，起到辅助导向的作用。
推力Ｆ F＝pA＝ｐ４ ｄ２
速度ｖ ｖ＝q＝ 4q A d2
2.应用 柱塞式液压缸的主要特点是柱塞与缸筒无配合要求，缸筒 内孔不需精加工，甚至可以不加工。 运动时由缸盖上的导向套来导向，所以它特别适用在行程 较长的场合。
三、摆动式液压缸 摆动式液压缸是输出转矩并实现往复摆动的执行元件。 当通入压力油时，它的主轴能输出小于3600的摆动运动。
单叶片式 双叶片式
1-定子块；2-缸体；3-摆动轴；4-叶片
1.单叶片式摆动缸
当摆动缸进出油口压力为ｐ1和ｐ2，输入流量为 ｑ时，输出转矩Ｔ和角速度ω各为
T＝ b 8(D2－ d2)(p1－ p2)m
第四章液压缸
第四章 液压执行元件
4.1液压缸的工作原理
一、液压缸的组成
液压缸组成：活塞2、缸体1、活塞杆3、端盖4、 密封5
二、液压缸的工作原理
缸筒固定，一腔连续地输入压力油，当油的 压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速 度连续向另一腔运v 1 动，活塞杆对外界做功；反之 亦然。
活塞杆固定，一腔连续地输入压力油时，则 缸筒向另一方向运动；反之亦然。
柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需 成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。
（1）单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
（2）双柱塞缸
●双向液压驱动
（3）参数计算
推力：F pApd2
4
速度：v
q A
4q
d2
●柱塞粗、受力好。
●简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不 需精加工；柱塞外圆面比内孔加工容易。）
由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞 缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次 伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺 寸很小。
除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压 缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠 液压作用力。
4.3液压缸的结构
液压缸按结构组成可以分为缸体组件、活塞 组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等
1、缸体组件
缸体组件包括缸筒 、缸盖和一些连接零 件。缸筒可以用铸铁 （低压时）和无缝钢 管（高压时）制成。
缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。从加工的工艺 性、外形尺寸和拆装是否方便不难看出各种连接的特点。图 a)是法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些。 图b)是半环连接，要求缸筒有足够的壁厚。图 c）是拉杆式 连接，拆装容易，但外形尺寸大。图d）是螺纹连接，外形 尺寸小，但拆装不方便，要有专用工具。图 e）是焊接连接 ，结构简单，尺寸小，但可能会有因焊接有一些变形。
4.1液压缸的工作原理
一、液压缸的组成
液压缸组成：活塞2、缸体1、活塞杆3、端盖4、 密封5
二、液压缸的工作原理
缸筒固定，一腔连续地输入压力油，当油的 压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速 度连续向另一腔运v 1 动，活塞杆对外界做功；反之 亦然。
活塞杆固定，一腔连续地输入压力油时，则 缸筒向另一方向运动；反之亦然。
柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需 成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。
（1）单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
（2）双柱塞缸
●双向液压驱动
（3）参数计算
推力：F pApd2
4
速度：v
q A
4q
d2
●柱塞粗、受力好。
●简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不 需精加工；柱塞外圆面比内孔加工容易。）
由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞 缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次 伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺 寸很小。
除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压 缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠 液压作用力。
4.3液压缸的结构
液压缸按结构组成可以分为缸体组件、活塞 组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等
1、缸体组件
缸体组件包括缸筒 、缸盖和一些连接零 件。缸筒可以用铸铁 （低压时）和无缝钢 管（高压时）制成。
缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。从加工的工艺 性、外形尺寸和拆装是否方便不难看出各种连接的特点。图 a)是法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些。 图b)是半环连接，要求缸筒有足够的壁厚。图 c）是拉杆式 连接，拆装容易，但外形尺寸大。图d）是螺纹连接，外形 尺寸小，但拆装不方便，要有专用工具。图 e）是焊接连接 ，结构简单，尺寸小，但可能会有因焊接有一些变形。
第四章 液压缸概论
第四章液压缸§41液压缸概述及分类§4.1 液压缸概述及分类一、作用：压力能——机械能,用于实现直线往复运动二、液压缸的类型和特点单作用活塞缸单杆双作用{直线运动双杆差动{柱塞缸伸缩缸伸缩摆动缸（摆动马达）摆动运动{齿轮缸§42单杆双作用活塞式液压缸§4.2 单杆双作用活塞式液压缸一、结构缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等二工作原理二. 工作原理无杆腔有杆腔进油腔回油腔工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的作用下作直线往复运动活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
三、职能符号单杆双作用活塞缸单杆单作用活塞缸单向液压驱动双向液压驱动单向液压驱动，回程靠外力。
一样，>p样，F1 > F2结论2例：液压刨床q1q2p qp q差动连接后，速度大，推力小差动连接后速度大推力小结论q1q2p q基本参数v v ===1222()v A D d ηπ−三、应用两个方向力和速度一样的场合。
职能符号：四安装方式缸固定=3活塞有效作行程四、安装方式L =3 l杆固定L =2 l{L —活塞有效工作行程。
缸固定LL = 3 l杆固定L杆固定时、缸移动L = 2 l 杆固定时缸移动L=244§4.4 单作用柱塞缸●单向液压驱动，回程靠外力。
单向液压动程靠外力职能符号：§45双柱塞缸§4.5 双柱塞缸●双向液压驱动4.5§4.5 其它液压缸一、伸缩液压缸1．一级缸筒2．一级活塞3．二级缸筒4．二级活塞1级缸筒2级活塞3级缸筒4级活塞由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。
各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。
各级活塞依次伸出可获得很长的行程当依次缩回时缸的轴向尺寸很小除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。
第四章 液压缸
21
πd2
4
q 4q 速度： 速度：v = = 2 A πd
●柱塞粗、受力好。柱塞重量大自重造成单边磨损，
组合式液压缸
伸缩缸工作原理: 伸缩缸工作原理: 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。
得： D=√4q/ΠV2＋d2 ※求出D后，按国标圆整为标准尺寸。
52
液压缸活塞杆直径d的计算（ 液压缸活塞杆直径d的计算（二）
（1）按工作压力和设备类型确定： 按工作压力和设备类型确定：
表4－1、表4－2
（2）按液压缸的往复速度比λv 确定： 确定：
v2 D2 λv = = 2 2 v1 D − d
34
35
36
37
38
39
40
41
42
缓冲装置
缓冲的必要性: 缓冲的必要性: ∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），由于 惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖， 产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至 使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓 冲装置或在系统中设置缓冲回路。
12
有杆腔进油参数计算
1）推力 ）
F2 = ( p1 A2 − p2 A1 ) = [ p1 (
π D2
4
−
πd2
4
) − p2
π D2
4
]
=[
π D2
4
( p1 − p2 ) −
πd2
4
p1 ]
2）运动速度 ）
qv 4 qv v2 = = A2 π ( D 2 − d 2 )
πd2
4
q 4q 速度： 速度：v = = 2 A πd
●柱塞粗、受力好。柱塞重量大自重造成单边磨损，
组合式液压缸
伸缩缸工作原理: 伸缩缸工作原理: 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。
得： D=√4q/ΠV2＋d2 ※求出D后，按国标圆整为标准尺寸。
52
液压缸活塞杆直径d的计算（ 液压缸活塞杆直径d的计算（二）
（1）按工作压力和设备类型确定： 按工作压力和设备类型确定：
表4－1、表4－2
（2）按液压缸的往复速度比λv 确定： 确定：
v2 D2 λv = = 2 2 v1 D − d
34
35
36
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38
39
40
41
42
缓冲装置
缓冲的必要性: 缓冲的必要性: ∵ 在质量较大、速度较高(v>12m/min），由于 惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖， 产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至 使液压缸损坏。 ∴ 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓 冲装置或在系统中设置缓冲回路。
12
有杆腔进油参数计算
1）推力 ）
F2 = ( p1 A2 − p2 A1 ) = [ p1 (
π D2
4
−
πd2
4
) − p2
π D2
4
]
=[
π D2
4
( p1 − p2 ) −
πd2
4
p1 ]
2）运动速度 ）
qv 4 qv v2 = = A2 π ( D 2 − d 2 )
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4.1 液压缸的类型和基本参数计算
单杆活塞缸
单杆活塞缸的推力和速度计算式
（1）无杆腔进油：
q v1 cv A1
F1 ( p1 A1 p2 A2 )cm
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
单杆活塞缸
单杆活塞缸的推力和速度计算式
（2）有杆腔进油：
q v2 cv A2
F2 ( p1 A2 p2 A1 )cm
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
多级缸
又称伸缩套筒式缸，由两个或多个活塞式缸套装而成。前 一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸 出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。 除双作用伸缩液压缸外，
还有单作用伸缩液压缸，
它与双作用不同点是回程 靠外力，而双作用靠液压
作用力。特别适用于工程
有效行程的两倍，常用于大中 型的机械 。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
双杆活塞缸
双杆活塞缸的推力和速度计算式
q 4q v1 v2 cv cv 2 2 A (D d )
F1 F2 A( p1 p2 )cm
4
( D 2 d 2 )( p1 p2 )cm
式中 D—柱塞直径
图4.5 柱塞式液压缸 a）单柱塞缸 b）双柱塞缸 1—缸筒 2—柱塞
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
摆动缸
单叶片式摆动缸的最大回 转角度一般小于280°； 双叶片式摆动缸的最大回 转角度一般小于150°。
当通入液油，它的 主轴能输出小于 360°的摆动运动 的缸称为摆动式液 压缸。常用于辅助 装置，如送料和转 位装置、液压机械 手及间歇进给机构。
差动液压缸
差动液压缸的推力和速度计算式：
差动连接时，有杆腔排出流量q’进入无杆腔， 则有：
q q q v3 A2 v3 A1
q 4q v3 cv 2 cv A1 A2 d
忽略两腔连通回路压力损失（即p1=p2）： 图 差动液压缸
F3 ( p1 A1 p2 A2 ) cm
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
差动液压缸
单杆活塞缸的左右腔同时 接通压力油，如图4.3 所示，
称为差动连接，此缸称为差动 液压缸。差动液压缸左、右腔 压力相等，但左、右腔有效面 积不相等，因此，活塞向右运 动。差动连接时因回油腔的油 液进入左腔，从而提高活塞运 动速度。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
它的进、出油口位于缸筒两
端。这种安装形式，工作台移
动范围约为活塞有效行程的三 倍，占地面积大，适用于中小 型机械。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
双杆活塞缸
右图所示为活塞杆固定的双杆 活塞缸。它的进、出油液可经
活塞杆内的通道输入液压缸或
从液压缸流出。也可以用软管 连接，进、出口就位于缸的两
端。其工作台移动范围为缸筒
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。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
常见液压缸的图形符号
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
双杆活塞缸
1）双杆活塞缸 如图所示为
缸筒固定的双杆活塞缸，活 塞两侧的活塞杆直径相等，
4.2 液压缸的典型结构
单杆活塞式液压缸结构
图 单杆活塞式液压缸结构 1—活塞杆 2—防尘圈 3—活塞杆密封 4—活塞杆导向环 5、7、16、 19—反衬密封圈 6、8、10、17、18—O型密封 9—活塞前缓冲 11— 活塞 12—活塞密封 13、15—低摩密封 14—螺钉止动销 20—止动销 21—密封圈 22—前缸盖 23—法兰 24—可调缓冲器 25—螺纹止动销 26—缸筒 27—后缓冲套 28—后止动环 29—后缸盖
4.2 液压缸的典型结构
缸筒和缸盖
缸筒和缸盖的常见连接结构形式如图4.20所示： 图4.20a采用法兰连接， 结构简单、加工和装拆都 方便，但外形尺寸和质量 都大。图4.20b为半环连 接，加工和装拆方便，但 是，这种结构须在缸筒外 部开有环形槽而削弱其强 度，有时要为此增加缸的 壁厚。
图4.20 缸筒和缸盖结构 1—缸盖 2—缸筒 3—压板 4—半环
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸并联
解：推动液压缸Ⅰ运动所需的压力：
F1 4000 6 p1 2 10 N m 2MPa 4 A1 2010
推动液压缸Ⅱ运动所需的压力：
F2 6000 6 p2 3 10 N m 3MPa 4 A2 2010
缸Ⅲ运动时，液压泵工作压力p＝4Mpa。
三缸运动都停止时，液压泵工作压力p＝5Mpa。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸并联
3) 各液压缸的运动速度：
q q vi 500q 4 Ai 2010
(i 1， 2， 3）
总结：液压缸并联时，负载最小的液压缸最先动作；当一个 缸在运动时，其他液压缸静止，液压泵输出的流量全部流入 运动的液压缸。
推动液压缸Ⅲ运动所需的压力：
F3 8000 6 p3 4 10 N m 4MPa 4 A3 2010
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸并联
1) 三个缸的动作顺序：缸Ⅰ、缸Ⅱ、缸Ⅲ。
2) 液压泵的工作压力变化：
缸Ⅰ运动时，液压泵工作压力p＝2Mpa。
缸Ⅱ运动时，液压泵工作压力p＝3Mpa。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸串联
解：1) 求F1、F2？
F1 F2
p1 A1 p2 A2 F1 F1 F2 5 KN p2 A1 F2
求两个的运动速度v1，v2？
q1 12L / min 2 v1 2 10 m/ s 2 A1 100cm
图3-8 缸筒和缸盖结构 1—缸盖 2—缸筒 6—拉杆
4.2 液压缸的典型结构
活塞和活塞杆
活塞和活塞杆的结 构形式很多，有螺纹 式连接和半环式连接 等，如图4.21所示。 前者结构简单，但需 有螺母防松装置。后 者结构复杂，但工作 较可靠。此外，在尺 寸较小的场合，活塞 和活塞杆也有制成整 体式结构的。
4.2 液压缸的典型结构
缸筒和缸盖
图4.20c为外螺纹连接，图4.20d为内螺纹连接。螺纹连接装拆
时要使用专用工具，适用于较小的缸筒。
图4.20 缸筒和缸盖结构 1—缸盖 2—缸筒 5—防松螺母
4.2 液压缸的典型结构
缸筒和缸盖
图4.20e为拉杆式连接，容易加工和装拆，但外形尺寸较大， 且较重。图4.20f为焊接式连接结构简单，尺寸小，但缸底处 内径不易加工，且可能引起变形 。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
柱塞式液压缸
(1)它是一种单作用式液压缸，靠液压 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； (2)柱塞只靠缸套支承，故适于做长行 程液压缸； (3)工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度;； (4)柱塞重量往往较大，水平放置时 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。
《液压传动及控制》
第四章 液压缸
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
液压缸
液压传动中的执行元件是将流体的压力能转化为机械能的 元件。它驱动机构作直线往复或旋转（或摆动）运动，其输入
为压力和流量，输出为力和速度，或转矩和转速。
液压缸是实现直线往复运动的执行元件 。 缸筒固定：一腔连续地输入压力油。当油的压力足以克服 活塞杆上的所有负载时，活塞以速度连续向另一腔运动，活塞 杆对外界做功 。反之亦然。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸串联
v1 A2 v1 80cm 2 v2 1.6 10 m / s 2 A1 100cm
2
2) 已知： P2=P1/2 ，求F1、F2？
1 p2 p1 2 F1 5.4 KN p1 A1 p2 A2 F1 F2 4.5 KN p2 A1 F2
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸串联
3) 已知F1＝0，求F2？
F1 0
p1 A1 p2 A2 F1 F2 11.25KN p2 A1 F2
总结：液压串联时，求速度时，前一液压缸的输出为后一液 压缸的输入；求力时，需对每一个液压缸进行受力平衡分析。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
活塞缸串联
例4.2：图示两个结构相同相互串联的液压缸，无杆腔的面积A1＝ 100cm2，有杆腔面积A2＝80cm2，缸1输入压力p1=9×105Pa，输 入流量q1=12L/min，不计损失和泄漏，求： 1) 两缸承受相同负载时(F1=F2),该负载的数值及两缸的运动速度？ 2) 缸2的输入压力是缸1的一半时( P2=P1/2 )，两缸各能承受多少 负载？ 3) 缸1不承受负载时(F1=0)，缸2能承受多大的负载。
4
d 2 p1 cm
由上可知，差动连接时实际的有效作用面积是活塞杆的横截面积。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
差动液压缸
与非差动连接无杆 腔进油工况相比，在输 入油液压力和流量相同 的条件下，活塞杆伸出 速度较大而推力较小。 实际应用中，液压系统 常通过控制阀来改变单 杆缸的油路连接，使其 有不同的工作方式，从 而获得快进（差动连 接）—工进（无杆腔进 油）— 快退（有杆腔 进油）的工作循环。
4.1 液压缸的类型和基本参数计算
单杆活塞缸
2）单杆活塞缸 如图所示为 单杆活塞缸。由于只在活塞 的一端有活塞杆，使两腔的 有效工作面积不相等，因此 在两腔分别输入相同流量的 情况下，活塞的往复运动速 度不相等。它的安装也有缸 筒固定和活塞杆固定两种， 进、出口的布置根据安装方 式而定；但工作台移动范围 都为活塞有效行程的两倍。