1、 液压缸液压缸是液压传动系统中的是液压传动系统中的执行元件执行元件，它是将，它是将液压能液压能转换为转换为机械能机械能的能量转换装置，用于驱动工的能量转换装置，用于驱动工作机构作直线往复运动或往复摆动。作机构作直线往复运动或往复摆动。液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液压系统中广泛应用。压系统中广泛应用。1 液压缸的类型及其特点液压缸的类型及其特点 p61 液压缸液压缸(oil cylinderoil cylinder)有多种形式，按其作用方有多种形式，按其作用方式分类，分为式分类，分为单作用单作用式和式和双作用双作用式式两大类两大类。单作用单作用式
2、液压缸式液压缸(hydraulic cylinderhydraulic cylinder)是指利用是指利用液压油推动活塞液压油推动活塞(柱塞柱塞)作一个方向运动，而反向运作一个方向运动，而反向运动则依靠重力或弹簧力等实现。动则依靠重力或弹簧力等实现。双作用双作用式液压缸是指正、反两个方向的运动都依式液压缸是指正、反两个方向的运动都依靠压力油来实现。靠压力油来实现。对于机床类机械一般采用对于机床类机械一般采用中低压中低压液压缸，其额定液压缸，其额定压力为压力为2.56.3MPa；对于要求体积小、重量轻、；对于要求体积小、重量轻、出力大的建筑车辆和飞机用液压缸多数采用出力大的建筑车辆和飞机用液压缸
3、多数采用中高中高压压液压缸，其额定压力为液压缸，其额定压力为1016 MPa；对于油压；对于油压机一类机械，大多数采用机一类机械，大多数采用高压液压缸高压液压缸，其额定压，其额定压力为力为2531 MPa。液压缸按不同的使用压力，又可分为液压缸按不同的使用压力，又可分为中中低压低压、中高压中高压和和高压液压缸高压液压缸。液压缸液压缸按结构型式不同，又分按结构型式不同，又分活塞式活塞式、柱柱塞式、摆动式塞式、摆动式和和伸缩式伸缩式等，其中以等，其中以活塞式液压缸活塞式液压缸(piston cylinderpiston cylinder)应用最多。应用最多。根据移动和摆动又分根据移动和摆动又分移动
4、式液压缸移动式液压缸和和摆动式液压缸摆动式液压缸，移动式液压缸移动式液压缸主要指主要指活塞式、柱塞式活塞式、柱塞式和和多级液压缸多级液压缸。一、活塞式液压缸一、活塞式液压缸(piston cylinderpiston cylinder)活塞式液压缸活塞式液压缸按作用方式分按作用方式分有有单作用、双作用单作用、双作用之之分；双作用又分分；双作用又分双作用双活塞杆双作用双活塞杆和和双作用单活塞杆双作用单活塞杆。按其安装方式按其安装方式不同，又分不同，又分缸固定缸固定式和式和活塞杆固定活塞杆固定式式两种两种：活塞缸活塞缸单作用单作用双作用双作用双作用双活塞杆双作用双活塞杆双作用单活塞杆双作用单活塞杆
5、 单作用活塞缸单作用活塞缸工作时靠压力油推动，返回时靠工作时靠压力油推动，返回时靠 自重自重(或弹簧或弹簧)的作用实现。的作用实现。1 1、单作用活塞式液压缸单作用活塞式液压缸 (one-way cylinderone-way cylinder)1）(职能职能)图形符号图形符号 双作用活塞式液压缸双作用活塞式液压缸又分又分双作用双活塞杆双作用双活塞杆、双双作用单活塞杆作用单活塞杆两种两种；根据安装方式不同又有；根据安装方式不同又有缸筒固缸筒固定定式和式和活塞杆固定活塞杆固定式式两种两种。2 2、双作用活塞式液压缸双作用活塞式液压缸(double-acting cylinderdouble-ac
6、ting cylinder)双作用双作用双作用双作用双双活塞杆活塞杆双作用双作用单单活塞杆活塞杆安装方式安装方式液压液压缸筒缸筒固定固定式式活塞活塞杆杆固定固定式式1 1）双作用）双作用双活塞杆双活塞杆式液压缸式液压缸 a a、液压液压缸固定缸固定式式(如图如图)压力油压力油a 口口进入进入液压液压缸缸左腔左腔，当液压油的作用当液压油的作用力克服阻力后，活力克服阻力后，活 塞和与之相连的工作台一起塞和与之相连的工作台一起从从左向右左向右运动，缸运动，缸右腔右腔的油液则从的油液则从b 口口流出，流出，4 4工作台工作台(不属于液压缸组成部分不属于液压缸组成部分)4vFvFqq1 1缸筒缸筒2 2
7、活塞杆活塞杆3 3活塞活塞 压力油压力油p1 流量为流量为q 从从a 口口进入缸进入缸左腔左腔，当液压当液压油的作用力克服阻力后，活油的作用力克服阻力后，活 塞和与之相连的工作塞和与之相连的工作台一起台一起从左向右从左向右运动，缸运动，缸右腔右腔的油的油(压力为压力为p2)液液则从则从b 口口流出，若流出，若改变进油方向改变进油方向，即液压油从即液压油从b口流入缸口流入缸右腔右腔，缸和工作台的运动，缸和工作台的运动反向反向。从图中从图中可见，这种缸工作台的可见，这种缸工作台的最大活动范围最大活动范围是活塞有效是活塞有效行程行程L 的的3 倍。这种安装方式占地面积大，常用倍。这种安装方式占地面积
8、大，常用于小型机床于小型机床(设备设备)。b b、活塞活塞杆固定式杆固定式(如图如图)图中活塞杆图中活塞杆2 固定，缸筒固定，缸筒1和工作台和工作台4 连接在连接在一起，当压力一起，当压力p1 的液压油从孔口的液压油从孔口a 流入缸流入缸左腔左腔，缸筒缸筒1和和工作台工作台4 从右向左从右向左运动，缸运动，缸右腔右腔的油液则的油液则从另一孔从另一孔b 流出，改变进油方向，流出，改变进油方向，右腔右腔进油，缸进油，缸体体向右向右运动。运动。由图可知，这种缸工作台的由图可知，这种缸工作台的最大活最大活动范围动范围是缸有效行程是缸有效行程L 的的2 倍，占地面积较小，倍，占地面积较小，适用于中型及大
9、型机床。适用于中型及大型机床。vFvFqq1 1缸筒缸筒2 2活塞杆活塞杆3 3活塞活塞4 4工作台工作台2)2)双作用双作用单活塞杆单活塞杆式式液压缸液压缸 如图所示如图所示，单杆活塞缸单杆活塞缸也有也有缸固定缸固定式和式和杆固定杆固定式式两种两种安装方式，无论是缸固定式还是杆固定式，安装方式，无论是缸固定式还是杆固定式，其工作台的最大活动范围都是活塞其工作台的最大活动范围都是活塞(缸筒缸筒)有效行有效行程程L 的的2 倍。倍。单杆活塞缸单杆活塞缸缸固定缸固定式式缸筒缸筒活塞杆活塞杆3 3活塞活塞工作台工作台单杆活塞缸单杆活塞缸杆固定杆固定式式缸筒缸筒活塞杆活塞杆3 3活塞活塞4 4工作台工
10、作台3 3、差动油缸差动油缸(cylinder with differential cylinder with differential)p p62621）差动连接差动连接当双作用单杆液压缸左右两腔同时当双作用单杆液压缸左右两腔同时 通压力油时，由于油缸左、右两腔的有通压力油时，由于油缸左、右两腔的有 效工作面积不相等，两腔的推力也不相效工作面积不相等，两腔的推力也不相 等，从而产生差动运动，这种油路的连等，从而产生差动运动，这种油路的连 接形式称接形式称差动连接差动连接。（简单定义差动连接简单定义差动连接双作用单杆油缸左右两腔相双作用单杆油缸左右两腔相互接通并同时输入压力油时，称为互接通并同
11、时输入压力油时，称为差动连接差动连接。)q33Avq qqd3v3F差动连接的意义差动连接的意义：采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到较大的速度。较大的速度。活塞反向运动，其速度活塞反向运动，其速度v v2 2差动连接不能使运动反向，反向必须差动连接不能使运动反向，反向必须非差动连接非差动连接。因此要进行如下油路设计，因此要进行如下油路设计，（见右图见右图）反向速度反向速度v2为：为：)(42222dDvvqAqv-phh这种的油路设计既可以这种的油路设计既可以差差动连接动连接，又可以，又可以反向运动反向运动。A1A2Ddq2v定义：定义：结构尺
12、寸满足结构尺寸满足d=0.707Dd=0.707D的双作用单杆的液压缸的双作用单杆的液压缸称为差动油缸称为差动油缸。其符号图形为：其符号图形为：2 2）差动油缸差动油缸差动油缸的差动油缸的特点特点：1.具有双作用单杆的液压缸的特点；具有双作用单杆的液压缸的特点；2.具有具有d=0.707D结构尺寸；结构尺寸；3.采用差动连接，并正反向运动，供油量相采用差动连接，并正反向运动，供油量相 同时，可得到正反向运动速度相等。同时，可得到正反向运动速度相等。差动油缸的差动油缸的意义意义：在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采用差动连接；以有杆腔为工作油腔，不能采
13、用差动用差动连接；以有杆腔为工作油腔，不能采用差动连接，可以得到正反运动，且正反运动的速度相等。连接，可以得到正反运动，且正反运动的速度相等。二、柱塞式液压缸二、柱塞式液压缸 p63 1 1、柱塞式液压缸的特点、柱塞式液压缸的特点 柱塞式液压缸为柱塞式液压缸为单作用缸单作用缸，即工作时靠压力油，即工作时靠压力油推动，返回靠弹簧或自重完成，这种缸内壁不需精推动，返回靠弹簧或自重完成，这种缸内壁不需精加工、工艺性好、成本低、制造容易。常用于行程加工、工艺性好、成本低、制造容易。常用于行程较长的场合，如导轨磨床、龙门刨床。若要求往复较长的场合，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
14、对使用，即由两个柱塞工作运动时，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。缸分别完成相反方向运动。如上图如上图a)a)所示所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动，柱塞式液压缸只能单方向向右运动，反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求若要求往复工作运动时往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用常将柱塞缸成对使用，即由两个柱即由两个柱塞缸分别完成相反方向运动塞缸分别完成相反方向运动。如图如图b)b)所示所示。a)b)三、三、复合油缸复合油缸 1、增力油缸增力油缸 由两个单活塞杆缸串联在一起，当压力油通入由两个单活塞杆缸串联在一起，当压力油通入两
15、缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液两缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液同时排出，其同时排出，其推力等于两腔推力之和推力等于两腔推力之和，即，即:mdDpdDpDpFhppp)(42)(4422222121-式中式中 p1进油压力；进油压力；p2回油压力；回油压力；增力油缸增力油缸F1p2p 增压油缸增压油缸又叫又叫增压器增压器，在液压系统中采用增压，在液压系统中采用增压油缸，可以在不增加高压能源的情况下，获得比液油缸，可以在不增加高压能源的情况下，获得比液压系统中能源压力高得多的油压力。压系统中能源压力高得多的油压力。2、增压油缸增压油缸增压油缸增压油缸apbp 如图所示如图所
16、示为一种由为一种由活塞缸和柱塞组合而成的增压活塞缸和柱塞组合而成的增压油缸油缸，它是利用活塞和柱塞有效工作面积之差来使，它是利用活塞和柱塞有效工作面积之差来使液压系统中局部区域获得高压的。当输入活塞缸左液压系统中局部区域获得高压的。当输入活塞缸左腔的压力油为腔的压力油为pa，则柱塞缸右腔输出的压力为，则柱塞缸右腔输出的压力为pb 常有常有单叶片单叶片和和双叶片双叶片式两种结构形式，式两种结构形式，(也有也有多叶片式的，但很少多叶片式的，但很少)，摆动式液压缸由，摆动式液压缸由缸筒缸筒1、叶片轴叶片轴2、定位块、定位块3 和和叶片叶片4 组成，见图。组成，见图。2 摆动式液压缸摆动式液压缸摆动式
17、液压缸摆动式液压缸也称也称回转式液压缸回转式液压缸或或摆动马达摆动马达。缸筒缸筒叶片轴叶片轴定位块定位块叶片叶片单叶片式摆动缸单叶片式摆动缸叶片叶片双叶片式摆动缸双叶片式摆动缸缸筒缸筒叶片轴叶片轴定位块定位块 单叶片单叶片摆动缸，其摆动角度可达摆动缸，其摆动角度可达 ，双叶片双叶片摆摆缸其摆动角最大可达缸其摆动角最大可达 。双叶片双叶片摆动摆动缸缸输出转输出转矩矩是是单叶片单叶片的的2 2倍倍，在同等条件下，在同等条件下角速度角速度则是单叶片则是单叶片的的一半一半。300150(职能职能)图形符号图形符号为：为：摆动式液压缸的摆动式液压缸的主要特点主要特点是结构紧凑，但加工是结构紧凑，但加工制
18、造比较复杂。在机床上，用与回转夹具、送料制造比较复杂。在机床上，用与回转夹具、送料装置、间歇进刀机构等；在液压挖掘机、装载机装置、间歇进刀机构等；在液压挖掘机、装载机上，用于铲斗的回转机构。目前，在舰船的液压上，用于铲斗的回转机构。目前，在舰船的液压舵机上逐步由摆动式液压缸取代柱塞式液压缸；舵机上逐步由摆动式液压缸取代柱塞式液压缸；在舰船稳定平台的执行机构中，也不少采用摆动在舰船稳定平台的执行机构中，也不少采用摆动式液压缸。式液压缸。四、四、伸缩式液压缸伸缩式液压缸 伸缩式液压缸伸缩式液压缸又称为又称为多级液压缸多级液压缸，是由两个或多，是由两个或多个活塞套装而成。它的前一级活塞缸的活塞是后一
19、个活塞套装而成。它的前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，伸出时级活塞缸的缸筒，伸出时(按活塞按活塞1、2 的有效工作的有效工作面积面积由大到小依次伸出由大到小依次伸出)，可获得很长的工作行程，可获得很长的工作行程，缩回时缩回时(按活塞有效工作面积按活塞有效工作面积由小到大依次缩回由小到大依次缩回)长长度则较短，故结构较紧凑。度则较短，故结构较紧凑。图图4 49 9为双作用式伸缩缸为双作用式伸缩缸(亦有单作用式亦有单作用式)。伸缩式液压缸常用于工程机械伸缩式液压缸常用于工程机械(如翻斗汽车、起重如翻斗汽车、起重机等机等)和农业机械上。和农业机械上。由于各级活塞的有效工作面积不同，在输入由于各
20、级活塞的有效工作面积不同，在输入液压力液压力和和流量流量不变的情况下，液压缸的不变的情况下，液压缸的推力推力和和速度速度是是分级分级变化变化的：的：先动作的活塞速度低、推力大；后动作的先动作的活塞速度低、推力大；后动作的推力小、速度高。推力小、速度高。活塞活塞1 1活塞活塞2 2表中符号：表中符号：A面积面积q 流量流量b叶片宽叶片宽R1叶片轴半径叶片轴半径R2缸孔半径缸孔半径z叶片数叶片数思 考 题1 1、液压缸有哪些类型？如何分类？、液压缸有哪些类型？如何分类？2 2、何谓、何谓单作用单作用液压缸？何谓液压缸？何谓双作用双作用液压缸？液压缸？3 3、什么是、什么是差动连接差动连接？差动连接的？差动连接的意义意义何在？何在？4 4、何谓、何谓差动面积差动面积？何谓？何谓差动油缸差动油缸？5 5、差动连接能否使运动反向？、差动连接能否使运动反向？6 6、差动油缸差动油缸的的意义意义何在？何在？
