第4章 液压缸

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

图4.3.1 带缝隙节流凸台的作动筒
在作动筒主活塞前后各有一个直径比主活塞略小的缓冲 凸台，当作动筒到达行程末端时，凸台将一部分油液封死， 被封闭的油液通过凸台与缸壁间的环形间隙流出，产生液压 阻力，减缓作动筒的速度，起到缓冲的作用。
✓ 节流阀缓冲
4.3.1 缓冲装置
图4.3.2 带单向节流阀的作动筒
图4.1.1 液压作动筒的工作原理 1—筒体；2—活塞；3—活塞杆；4—端盖；5—密封；6—进出管道
4.1.1 液压作动筒的基本原理和结构
结论：作动筒是利用液体压力来克服负载的（包括摩擦 力），利用液体流量维持运动速度。
输人作动筒的液体压力和流量是作动筒的输入参数， 是液压功率；作动筒的输出力和速度（或位移）是其输 出参数，是机械功率。
（a）缸体固定，活塞杆移动
（b）活塞杆固定，缸体移动
图4.1.2 双杆活塞缸
4.1.3 液压缸的基本类型和特点
A
A
F
p1
p2
因双杆液压缸的两端活塞杆直径相等，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。
液压缸活塞的实际推力
F
A(
p1
p2 )m
4
(D2
d
2 )(
p1
p2 )m
(4-15)
➢ 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 都不变的条件下，活塞杆伸出速度较大而推力较小。差动连 接是在不增加液压泵容量和功率的情况下，实现系统快速运 动的有效方法。它的应用常见于组合机床和各类专用机床中。
➢ 在实际应用中，液压传动系统常通过控 制阀来改变单杆活塞缸的油路连接，使 它有不同的工作方式，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。

= p1
π (D − d )
2 2
4Leabharlann − p2πD4
2
2
= ( p1 − p2 )
πD
4
2
− p1
πd
4
因为： 因为：A无>A有 比较上述结果： 比较上述结果：v <v有，F无>F有
无
即活塞杆伸出时，速度较慢，推力较大； 即活塞杆伸出时，速度较慢，推力较大； 活塞杆缩回时，速度较快，推力较小。 活塞杆缩回时，速度较快，推力较小。 因此适用于伸出时承受工作载荷，缩回时为 因此适用于伸出时承受工作载荷， 空载或轻载场合。 空载或轻载场合。 速度比： 速度比：
二、柱塞式液压缸（单作用式） 柱塞式液压缸（单作用式）
特点： ）柱塞与缸体不接触。 特点：1）柱塞与缸体不接触。 2 ）柱塞重量大 水平安装时会下垂， 柱塞重量大,水平安装时会下垂 水平安装时会下垂， 引起单边磨损，故多垂直使用。 引起单边磨损，故多垂直使用。 3）柱塞工作时受恒压。 ）柱塞工作时受恒压。 4）柱塞缸是单作用缸。为得到双向 ）柱塞缸是单作用缸。 运动，常成对使用。 运动，常成对使用。
v有 D2 λv = = 2 v无 D − d 2
无
当活塞杆直径愈小时， 差值愈小。 当活塞杆直径愈小时，v 与v有差值愈小。
③差动连接： 差动连接： 当单杆缸两腔同时通入压力 油时，由于无杆腔的有效 由于无杆腔的有效 面积大于有杆腔的有效面 积，则活塞受到的向右的 作用力大于向左的作用力， 作用力大于向左的作用力， 活塞右移， 活塞右移，并将有杆腔的 油液挤出，流进无杆腔， 油液挤出，流进无杆腔， 加快活塞杆的右移速度。 加快活塞杆的右移速度。 这种连接方式称~。 这种连接方式称 。
其运动速度和推力的计算： 其运动速度和推力的计算：

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 。