第五章 液压缸
第五章 液压系统的执行元件
液压缸的设计内容和步骤 (1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。 (2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 (3)结构强度、刚度的计算和校核。 (4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 (5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。
液压缸的典型结构——拉杆液压缸结构
缸体组件
活塞组件
密封装置
要求液压缸所选用的密封元件，在工作压力下具有良好 的密封性能。并且，密封性能应随着压力升高而自动提高， 使泄漏不致因压力升高而显著增加。
液压缸常用的密封方法：
间隙密封 密封元件的密封 间隙密封
缓冲结构示例
排气装置
5.3 液压缸的设计与计算
2.齿条活塞缸
由两个活塞缸和一套齿条传动 装置组成的复合式缸。
齿轮齿条传动装置将活塞的移 动变成齿轮的传动，用于实现工 作部件的往复摆动或间歇进给运 动。
用在机床的进刀机构、回转工 作台转位、分度装置、液压机械 手等。
3.增压缸
增压缸能将输入的低压油转变为 高压油供液压系统中的高压支路 使用。但它不是能量转换装置， 只是一个增压器件。 不计摩擦力，根据力平衡关系，可有如下等式：
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，计算出外负载大小， 然后参考下表选取适当的工作力。
液压缸工作压力的确定
负载
缸工作压力
0～0.7
70～140
140 ～250
>250
第五章 液压缸知识汇总
第五章液压缸知识汇总
1.液压缸的作用
执行元件，将液压能转换成机械能输出，输出的是直线运动速度和推力。
2.液压缸的有效工作行程计算。
3.对于双作用式单出杆液压缸的三种进油方式
1）无杆腔进油，有杆腔回油箱
2）有杆腔进油，无杆腔回油箱
3）差动连接
三种情况下的活塞运动速度及活塞的推力
4.液压缸为什么要添加缓冲装置，什么情况下需要添加？
5.液压缸常用的密封形式：间隙密封和密封件密封
6.密封一般分为动密封和静密封
7.常用的密封件：O型圈、Y型密封、V型密封、格莱圈密封，哪些适应可以单独使用，哪些需要成对使用？
8.液压缸的串并联速度和推力问题，P103，5-4
9.柱塞缸的使用，一般要求大行程，刚度要求高的场合。
液压缸结构及原理
液压缸结构及原理液压缸是一种将液体能量转化为机械能的装置，通常由液压缸筒体、活塞、活塞杆、密封件、液体进出口阀等组成。
液压缸工作时，液压油进入筒体内，使活塞杆产生线性运动。
液压缸的结构：1.液压缸筒体：通常由钢管制成，内外表面都有高精度的光洁度和硬度，以确保活塞在筒体内的运动平稳。
2.活塞：位于筒体内部的圆柱形零件，与筒体间形成密封腔。
活塞朝向其中一端推进，液压油将被压缩在活塞与筒体之间。
3.活塞杆：将活塞与外部机构连接在一起，由高强度材料制成。
活塞杆的一端与活塞连接，另一端可以连接机械装置。
4.密封件：位于活塞与筒体之间，起到密封液压油的作用。
常用的密封件有O形圈、V型密封圈等，能够有效防止液压油泄漏。
5.液体进出口阀：液压缸内部通过液体进出口阀进出液压油。
进口阀控制液压油进入液压缸腔体，出口阀控制液压油返回液压装置。
液压缸的工作原理：液压缸根据帕斯卡原理工作，即在闭合容器内的液体任何地方产生的压力，都会均匀传递给该容器的各个位置。
液压缸的工作原理可以简单描述为以下几个步骤：1.液体进入：当液压油被泵送进液压缸时，液压油通过进口阀进入液压缸筒体的密闭腔体中。
2.活塞运动：液压油的进入使得液压缸腔体内的液体压力增加，使活塞朝着液压油的方向移动。
3.机械能输出：活塞杆连同活塞一起向外运动，可以将机械能传递给外部装置。
4.液压油排出：当液压缸工作完成后，需要将液压油排出。
此时，进口阀关闭，出口阀打开，液压油通过出口阀流回液压装置。
液压缸的工作过程是一个封闭的循环。
通过控制液压油的进出口阀，可以实现液压缸的运动方向、速度和力的控制。
液压缸在工业上被广泛应用，用于起重机、铁路机车、工程机械等领域。
液压传动第5章 液压缸
职能符号：
9
㈡、单杆活塞缸：
10
结构特点
1、进、出油口的布置根据安装方式而定； 2、可以缸筒固定，也可活塞杆固定； 3、工作台移动范围是活塞(缸筒)有效行程 得二倍； 4、两个方向上输出的推力和速度不相等；
11
12
5、速度比：两个方向上的输出速度v2 和v1的比值称为速度比。即： λv = v2 / v1= 1 / [1 - (d/D)2 ]
19
当 D 》d 时，p3 》p1。
2、伸缩缸:由两个或多个活塞缸套装而成， 前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的 缸筒，伸出时可获得很长的工作行程， 缩回时可保持很小的尺寸。
20
3、齿轮缸：由两个柱塞缸和一套齿轮齿条 传动装置组成。柱塞的移动经齿轮齿条 传动装置变成齿轮的转动。
21
§5－2 液压缸的设计与计算
33
4-2、附图示两结构相同的串联液压缸， A1=100cm2 ， A2=80cm2 ， p1=9×105Pa ， q1=12L/min，当不计摩擦损失和泄漏时， 问：1>.两缸负载相同时的负载和速度各 为多少？ 2>.缸1不受负载时，缸2能承受多少 负载？ 3>.缸2不受负载时，缸1能承受多少 负载？
二、液压缸主要尺寸的确定
D：液压缸缸筒内径或活塞直径。根据公 式算定后，再选靠近的标准值。 d：活塞杆的直径。根据推荐值选取。 L：缸筒的长度。由最大行程确定，一般 L≦20D。
23
三、强度校核
1、缸筒壁厚δ： 1)、薄壁(D/ δ ≧ 10)：
2）、厚壁( D/ δ < 10)：
24
式中：D — 缸筒内径； py — 缸筒实验压力，根据要求选定； [σ] — 缸筒材料的许用应力。 2、活塞杆直径d：
液压缸工作原理
液压缸工作原理液压缸是一种通过液压能量来产生线性运动的执行元件。
液压缸通常由缸筒、活塞、活塞杆、密封件和连接件等部件组成。
液压缸通过液压油的压力来产生推力，从而实现工作装置的线性运动。
下面将详细介绍液压缸的工作原理。
1. 液压缸的基本结构液压缸的基本结构包括缸筒、活塞、活塞杆、密封件和连接件等部件。
缸筒是一个密封的容器，内部充满液压油。
活塞是密封在缸筒内的活动部件，活塞杆则是与活塞连接的部件，通过活塞杆可以传递推力。
密封件主要用于防止液压油泄漏，保证液压缸的正常工作。
连接件则用于连接液压缸与其他部件，如工作装置等。
2. 液压缸的工作原理液压缸的工作原理是利用液压油的压力来产生推力，从而实现线性运动。
当液压油进入液压缸的缸筒内时，液压油的压力作用在活塞上，活塞受到压力的作用产生推力，推动活塞杆向外运动。
反之，当液压油从液压缸的缸筒内排出时，活塞受到外部的作用力，从而产生向内的运动。
通过控制液压油的流入和流出，可以实现液压缸的正常工作。
3. 液压缸的工作过程液压缸的工作过程一般包括四个阶段：进油、工作、排油和回程。
进油阶段是指液压油进入液压缸的缸筒内，活塞受到压力产生推力向外运动的过程。
工作阶段是指液压缸根据需要完成工作的阶段，活塞保持在一定的位置，输出力或位移。
排油阶段是指液压油从液压缸的缸筒内排出，活塞受到外部作用力向内运动的过程。
回程阶段是指活塞恢复到初始位置的过程，为下一个工作循环做准备。
4. 液压缸的应用领域液压缸广泛应用于各种工业领域，如冶金、矿山、建筑、机械、航空航天等。
在冶金领域，液压缸常用于冶炼设备的启闭、夹紧和卸料等工序。
在矿山领域，液压缸常用于采矿设备的提升、输送和支撑等工序。
在建筑领域，液压缸常用于起重机、挖掘机和压路机等设备的动作执行。
在机械领域，液压缸常用于液压机床、注塑机和起重设备等设备的动作执行。
在航空航天领域，液压缸常用于飞机起落架、襟翼和方向舵等部件的动作执行。
总之，液压缸是一种通过液压能量来产生线性运动的执行元件，其工作原理是利用液压油的压力来产生推力，从而实现工作装置的线性运动。
液压缸结构及原理
a)
b)
图4-4 柱塞缸 a)单向液压驱动 b)双向液压驱动 1－柱塞 2－缸筒 3－工作台
第４章
液压缸
第４章
液压缸
第４章
液压缸
柱塞缸产生的推力F和运动速度v分别为
F
4
d2p
(4-10)
4q v d 2
式中 A ——柱塞缸的有效工作面积，A=πd2/4； p ——液压缸的进油压力； d ——柱塞的直径； F ——液压缸的推力； v ——液压缸的运动速度； q ——输入液压缸的流量。
第４章
液压缸
第４章
液压缸
⑶ 双杆活塞缸的推力及速度的计算，一般情况下两个活塞杆的直径相 等，当液压缸一腔进油而另一腔回油时，两个方向的运动速度和推力 是相等的。当油液的输入流量为q、输入压力为p1和输出压力为p2时， 液压缸的推力F和速度v分别为：
F p1 p 2 A
v
q 4q A D2 d 2
(4-11)
第４章
液压缸
4.1.3 摆动式液压缸
摆动式液压缸又称为摆动式液压马达，其输出运动为摆动运动，输出 参数为转矩和角速度。如图4-5所示，其主要由缸筒1、叶片轴2、定位块3 和叶片4等组成。 图4-5a为单叶片式摆动缸，其摆动角度可达300°。它的理论输出转 矩T和角速度ω分别为：
T=
b 2 2 R2 R1 p1 p 2 2
b)
c)
图4-3 单杆活塞缸
a)无杆腔进油 b)有杆腔进油 c)差动连接
第４章
液压缸
第４章
液压缸
第４章
液压缸
第４章
液压缸
⑵ 有杆腔进油 ，如图4-3b所示，液压油从有杆腔进入，其压力为p1、流 量为q，无杆腔回油，其压力为p2，推动活塞向左运动。则液压缸产生的 推力F2和速度v2为：
液压缸结构及原理课件
液压缸的应用领域
01
工程机械
02
农业机械
03
冶金设备
04
航空航天
02
液压缸的结构组成
缸体及缸盖
缸体
缸盖
缸盖是液压缸的封闭部件，用于封闭 缸体的一端，并与活塞杆连接。它通 常由钢材制成，具有足够的强度和刚 度，以承受工作压力和防止泄漏。
活塞及活塞杆
活塞
活塞杆
密封装置
03
液压缸的工作原理
液压缸的工作过程
液压缸结构及原理课 件
目 录
• 液压缸的基本概念及分类 • 液压缸的结构组成 • 液压缸的工作原理 • 液压缸的设计与计算 • 液压缸的制造与维护保养
contents
01
液压缸的基本概念及分类
液压缸的定义与功能
定义 功能
液压缸的分类及特点
分类 • 单杆活塞式液压缸 • 双杆活塞式液压缸
液压缸的分类及特点
度和表面粗糙度。
液压缸的组装与调试
组装步骤
调试方法
液压缸的故障诊断与排除
常见故障
1
诊断方法
2
排除方法
3
液压缸的使用注意事项及维护保养
使用注意事项
维护保养措施
THANKS
感谢观看
制造工艺概述
液压缸的制造工艺涉及到多个工 序，包括材料选择、加工、压缸
的质量和使用寿命。
材料选择
液压缸常用的材料包括碳钢、合 金钢、不锈钢等，需要根据液压 缸的具体用途和工作环境选择合
适的材料。
加工工艺
液压缸的加工包括车削、铣削、 钻孔、磨削等多个工艺，其中重 要的是保证缸体和活塞的几何精
液压缸的力学分析
力的平衡 力的传递 摩擦与磨损
《液压传动》习题及答案
第一章绪论1－1 液压系统中的压力取决于（），执行元件的运动速度取决于（）。
1－2 液压传动装置由（）、（）、（）和（）四部分组成，其中（）和（）为能量转换装置。
1—3 设有一液压千斤顶，如图1—3所示。
小活塞3直径d＝10mm，行程h=20mm，大活塞8直径D=40mm，重物w＝50000N，杠杆l＝25mm，L＝500mm。
求：①顶起重物w时，在杠杆端所施加的力F；②此时密闭容积中的液体压力p；⑧杠杆上下动作一次，重物的上升量H；④如果小活塞上有摩擦力f l＝200N，大活塞上有摩擦力f2＝1000 N, 杠杆每上下动作一次，密闭容积中液体外泄0.2cm3至油箱，重新完成①、②、③。
图题1—3第二章液压油液2－1 什么是液体的粘性？2－2 粘度的表式方法有几种？动力粘度及运动粘度的法定计量单位是什么？2－3 压力和温度对粘度的影响如何？2—4 我国油液牌号与50℃时的平均粘度有关系，如油的密度ρ＝900kg／m3，试回答以下几个问题：1) 30号机油的平均运动粘度为( )m2／s；2）30号机油的平均动力粘度为( )Pa ．s；３) 在液体静止时，40号机油与30号机油所呈现的粘性哪个大？2—5 20℃时水的运动粘度为l ×10—6m2／s，密度ρ＝1000kg／m3；20℃时空气的运动粘度为15×10—6m2／s，密度ρ＝1.2kg／m3；试比较水和空气的粘度( )(A)水的粘性比空气大；(B)空气的粘性比水大。
2—6 粘度指数高的油，表示该油 ( )(A) 粘度较大； (B) 粘度因压力变化而改变较大；(C) 粘度因温度变化而改变较小； (D) 粘度因温度变化而改变较大。
2—7 图示液压缸直径D=12cm，活塞直径d＝11．96cm，活塞宽度L＝14cm，间隙中充以动力粘度η= 0．065Pa·s 的油液，活塞回程要求的稳定速度为v＝0．5 m／s，试求不计油液压力时拉回活塞所需的力F等于多少?图题２－7第三章液压流体力学基础§ 3－1 静止流体力学3—1什么是液体的静压力？压力的表示方法有几种？压力的单位是什么？3—2在图示各盛水圆筒活塞上的作用力F＝3000 N。
液压缸的工作原理
液压缸的工作原理
液压缸是一种将液压能转化为机械能的执行元件，广泛应用于各种工程机械和工业设备中。
它通过液压系统的工作原理，实现了线性运动和力的传递。
在液压缸的工作过程中，液压油通过阀门控制进出，从而驱动活塞做往复运动，从而实现机械装置的运动。
液压缸主要由缸体、活塞、活塞杆、密封件和连接件等部分组成。
当液压油被泵送至液压缸的缸体内腔时，液压缸的活塞会受到液压力的作用而产生运动。
液压缸的工作原理可以简单概括为液压力通过活塞传递到活塞杆，从而驱动机械装置做直线运动。
液压缸的工作原理可以分为两个阶段，压力阶段和回油阶段。
在压力阶段，液压油被泵送至液压缸内腔，液压缸的活塞受到液压力的作用而向外运动，从而驱动机械装置做工作。
在回油阶段，液压缸内的液压油通过阀门回流至油箱，液压缸的活塞受到外部负载的作用而向内运动，完成一个完整的工作循环。
液压缸的工作原理基于帕斯卡原理，即液体在封闭容器中传递压力的原理。
根据帕斯卡原理，液压缸的工作原理可以简单概括为液压油在液压缸内产生的压力通过活塞传递到活塞杆，从而驱动机械装置做直线运动。
液压缸的工作原理可以实现较大的力矩和速度比，因此在工程机械和工业设备中得到了广泛的应用。
总的来说，液压缸的工作原理是基于液压力的传递原理，通过液压油的进出控制，实现了机械装置的直线运动和力的传递。
液压缸的工作原理简单、可靠，适用于各种工程机械和工业设备中，是现代工程技术中不可或缺的重要组成部分。
液压缸习题及答案
第五章 液 压 缸如图所示，液压直径D=150mm ，柱塞直径d=100mm ，缸内充满油液，F=50000N(a ，b 中分别包括柱塞或缸的自重)不计油液重量。
试分别求a)、b)缸中的油压(用N/m 2表示)。
a) b)题图压力相同Mpa d Fp 4.642==π单杆活塞油缸，D=90mm ，d=60mm ，进入油缸的流量q=×10-3m 3/s ，进油压力p 1=50×105Pa ，背压力p 2=3×105Pa ，试计算图示各种情况下油缸运动速度的大小和方向，牵引力大小和方向以及活塞杆受力情况(受拉或受压)。
题图 无杆腔2321103585.64m D A -⨯==π 有杆腔()23222105325.34m d D A -⨯=-=π 1、N A p 5.1766221=N A p 6.190712=N A p A p F 9.157541221=-=s m A q v /119.0/2==牵引力向左，活塞杆受拉，运动向左2、N A p 5.3179211=N A p 75.105922=N A p A p F 75.307322211=-=s m A q v /066.0/1==牵引力向右，活塞杆受压，运动向右3、N A p A p F 141302111=-=s m A A q v /149.0)/(21=-=牵引力向右，活塞杆受压，运动向右三个液压缸串联，活塞直径均为100mm ，活塞杆直径为65mm ，由10MPa ，×10-3m 3/s 的油泵供油，如果液压缸上负载F 相同，求F 和三个活塞的运动速度，如果方向阀切换，活塞反向运动时，求各活塞的运动速度。
题图无杆腔22100785.04m D A ==π 有杆腔()222200453.04m d D A =-=π 577.0/12=A A 正向运动：油缸1 211A p F pA +=油缸2 2211A p F A p +=油缸3 F A p =12N A A A A pA F 41098/)/1(112121=++= 油缸1 s m A q v /0535.0/11==油缸2 s m A A v v /0309.0/1212==油缸3 s m A A v v /0178.0/1223==反向运动：油缸1 112A p F pA =+油缸2 1221A p F A p =+油缸3 022=+F A pN A A A A pA F 7898/)/1(121212-=++-= 油缸1 s m A q v /0927.0/21==油缸2 s m A A v v /16.0/2112==油缸3 s m A A v v /2784.0/2123==一单杆液压缸，快速趋近时采用差动连接，快退时高压油液输入液压缸的有杆腔，假如此缸往复快动时的速度都是s ，已知输入流量q=×10-3m 3/s ，试确定活塞杆直径。
柱塞式液压缸
(2)活塞杆直径还可按缸的工作压力来确定。 3)缸筒长度L
缸筒长度由活塞行程加上各种结构来确定 4)计算缸筒壁厚 5)连接螺栓 4结构强度、刚度的计算和校核; 5液压缸的结构装配图设计; 6绘制零件图、编写设计说明书。
L
3）基本参数：
双活塞杆液压缸的两端直径通常是相等的,因而液压缸左 右两腔的有效面积相同。若供油压力和流量不变,则活塞往复 运动时两个方向的作用力和速度是相等的。作用力和速度的计 算式如下:(设回油压力为零)
F Ap (D2 d 2 ) p
4
Q
v 1 （D2 d 2 )
4 式中：p供油压力;
摆动式液压缸的输出扭矩和转速计算方法如下:
Mt
D
2 d
2
pbrdr
1 2
pb[(
D)2 2
(d )2] 2
1 8
pb( D 2
d2
)
1 pb(D2 d 2 ) 8
由于存在摩擦 M<Mt
所以机械效率为：
M
Mt
输出角速度
扇形的面积（中心角α）为：
F
1 （D2 8
d 2 )
铸铁缸筒通常用法兰连接。用无缝钢管做成的缸筒虽然 也可以焊上法兰从而采用法兰连接,但一般多采用螺纹或半环 连接等形式。一些手册介绍了缸筒与缸盖的各种连接形式,供 设计工作中参考。
二、液压缸的密封方法
进入液压缸的压力油可能通过活塞杆与缸盖的连接处向外 泄漏,另外还可以通过活塞与缸筒间的配合而使高压腔的压力 油流向低压腔(称为内泄漏)。为了防止泄漏,提高液压缸的工 作性能与效率,在可能泄漏的地方需要安装密封装置。对密封 装置一般有以下要求：
第五章液压缸介绍
例：液压刨床
差动缸：单杆活塞缸的
左右两腔都接通高压油 时称为“差动连接”。
F3 p1 ( A1 A2 ) m p1
d2
4
m
q1
pq
qV 4qV v3 A1 A2 d 2
q2
结论：差动连接后，速度大，推力小。 差动连接时活塞 ( 或缸筒 ) 只能向一个方 向运动，要使它反向运动，油路接法须与非 差动式连接相同。
(2)活塞杆外径d： 可根据满足速度或速度比的要求来选择， 也可根据活塞杆受力状况来确定。 按速度比λv确定：
v 1 dD v
按工作压力确定：
※ 按国标圆整为标准尺寸。
(3)缸筒长度L： 根据最大工作行程长度及各种结构需要来 确定，即： L=l+B+A+M+C
式中：l—活塞的最大工作行程； B—活塞宽度，一般为(0.6-1)D; A—活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D; M—活塞杆密封长度，由密封方式定； C—其他长度。
摩擦环密封：依靠套在活塞上的摩擦环在O 形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。 适用于缸筒和活塞之间的密封。
O形密封圈和V形密封圈：利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合 面之间来防止泄漏。缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和 缸盖之间都能使用。
(四)缓冲装置
设计液压缸时，须注意以下几点：
尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负载，或在
受压状态下具有良好的稳定性；
考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排 气问题；
正确确定液压缸的安装、固定方式；
液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设 计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、 装配和维修方便； 在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽 可能地缩小液压缸的轮廓尺寸； 要保证密封可靠，防尘良好。
第5章液压缸解读PPT课件
（5.11）
考虑叶片和定子块所占用的角度，单叶片摆动缸的
摆动角一般不超过280º。双叶片摆动缸的摆动角一般不
超过150º。当输入压力和流量不变时，双叶片摆动缸输
出转矩是单叶片摆动缸的2倍，而摆动角速度则是单叶
片摆动缸的一半。
摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般 只用于低中压系统中作往复摆动、转位或间歇运动的工 作场合。
§5.1 液压缸的分类和特点
1.活塞式液压缸
(1) 双杆活塞式液压缸(短片)
图5.1所示为双杆活塞式液压缸的工作原理图，活塞的两
侧都有杆伸出。当两侧活塞杆直径相同、供油压力和流量不
变时，活塞（或缸体）在两个方向上的运动速度和推力F都
相等，即
q A
v
4qv
D2 d 2
(m/s)
F
A
p1
p2
m
第12页/共39页
4.组合式液压缸
（1）增压缸 增压缸又称增压器。它能将输入的低压油转变为高压 油供液压系统中的高压支路使用。增压缸如图5.7所示。它 由面积不同（分别为A1和A2）的两个液压缸串联而成，大缸 为原动缸，小缸为输出缸。
图5.7 增压缸
第13页/共39页
增压缸(2/2)
设输入原动缸的压力为p1 ，输出缸的出油压力为p2 ， 若不计摩擦力，根据力平衡关系，可有如下等式
第23页/共39页
间隙密封(2/2)
平衡槽的作用是： （a）由于活塞的几何形状和同轴度误差，工作中压 力油在密封间隙中的不对称分布将形成一个径向不平衡 力，称液压卡紧力，它使摩擦力增大。开平衡槽后，槽 中各向油压趋于平衡，间隙的差别减小，使活塞能够自 动对中，减小了摩擦力，同时减小偏心量，这样就减少 了泄漏量。 （b）增大油液泄漏的阻力，提高了密封性能。 （c）储存油液，使活塞能自动润滑。 间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但 对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄漏，故 只适用于低压、小直径的快速液压缸中。
液压缸的工作原理和结构
液压缸的工作原理和结构液压缸是一种应用于工程机械、冶金设备、采矿机械、船舶设备等领域的液压执行元件。
它通过液体传动来实现力的传递和动力的转换。
液压缸的工作原理和结构主要包括以下几个方面：一、工作原理：液压缸的工作原理基于“差动”原理。
液压油从一个泵输入液压缸内，产生压力，使得活塞在压力的作用下移动。
液压油在液压缸的两个腔体中循环流动，当活塞在液压力的作用下移动时，一个腔体压力增加，其他腔体则减小。
这样，液压缸就可以实现力的传递和动力的转换。
1.压力建立：液压油从泵通过管道输入液压缸。
当液压油流入液压缸后，密封性好的活塞阻止液压油通过两个腔体之间的泄漏孔流出，形成一定的压力。
2.活塞移动：当液压油的压力大于受力物体所需的力时，活塞就开始移动。
活塞的移动方向取决于液压油进入液压缸的哪一侧。
3.力传递：活塞的移动使得液压油在液压缸腔体中流动，产生压力。
这个压力会推动活塞向另一个方向移动，从而传递力。
4.控制和调节：通过控制液压系统中的液压阀来控制液压缸的工作。
通过改变液压油的进出口，可以实现液压缸的正向行程、反向行程、停止行程、限制行程等。
二、结构：液压缸由液压缸筒、活塞、密封件和连接件等组成。
1.液压缸筒：液压缸筒是液压缸的主体部分，通常采用无缝钢管制作。
液压缸筒通常具有一定的长度，并且内外表面光洁，保证活塞在其中能够顺畅运动。
2.活塞：活塞是液压缸的移动部件，通常由合金钢制成。
活塞通过密封件与液压缸筒相隔离，使得两个腔体能够分别形成压力。
3.密封件：密封件用于确保液压缸的密封性，防止液压油的泄漏。
常用的密封件有密封圈、O型圈、密封垫等。
密封件通常由橡胶或聚氨酯等材料制成，具有良好的密封性和耐磨性。
4.连接件：液压缸的连接件用于将液压缸与其他液压元件连接起来，形成液压系统。
常见的连接件包括法兰、球接头、螺纹接头等。
液压缸的结构根据不同的使用要求也会有所不同，例如单作用液压缸和双作用液压缸。
单作用液压缸只能在一个方向上承受压力，而双作用液压缸则可以在两个方向上承受压力。
第五章液压缸(超经典PPT)
※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。
二、结构计算和校核
1.缸筒壁厚δ
D / 10 py D 2[ ]
时，为薄壁筒（无缝钢管）
式中：py — 实验压力
{p
[ ]
Fk
fA a l 1 2 rk
2
式中： f —由材料强度决定的实验值 a — 系数
4
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
结论：差动连接后，速度大，推力小。
差动缸
q v3 A杆
q v2 A2
如令： A杆 A 2
则有： v2 v3
2
d 2
4
2
2
D 4
d2
D2 2d 2
d D d
2
D 2d
或 d 0.707D
结论：当 D 2 d 时，快进、快退速度相等。
五、液压缸常见故障和排除方法
故障现象 爬行 产生原因 1．外界空气进入缸内 2．密封压得太紧 3．活塞与活塞杆不同轴 4．活塞杆弯曲变形 5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀 6．安装位置有误差 7．双活塞杆两端螺母拧得太紧 8．导轨润滑不良 排除方法 1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气 2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时无泄漏即可 3．校正或更换，使同轴度小于ф0.04mm 4．校正活塞杆，保证直线度小于0.1/1000 5．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活塞 6．校正 7．调整 8．适当增加导轨润滑油量
第五章 液压缸
第二节 液压缸基本参数的计算
双杆活塞缸
双杆活塞 缸活塞两侧 都有活塞杆 伸出。
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
参数计算
q 4q
v A (D2 d2)
F
4
(D2
d
2
)(
p1
p2
)
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。
当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效 行程的三倍；占地面积大。
4卡环5活塞型密封圈7支承环形密封圈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耳环液压缸共性结构缸体与缸盖连接常见连接方式有法兰连接式半环连接式螺纹连接式拉杆连接式焊接式连接等常见的有一体式锥销式连接外还有螺纹式连接和半环式连接等多种型式液压缸缓冲间隙缓冲可调缓冲卸载缓冲环状间隙式缓冲装置节流口可调式缓冲机构排气阀排气排气塞排气进出油口排气限制或防止液体泄漏的措施称为密封
液压系统对密封的要求为：在一定 压力下，密封性能可靠，受温度变 化影响小；对相对运动表面产生的 摩擦力小，磨损小，磨损后最好能 自动补偿，耐油性和抗腐蚀性要好 ，使用寿命要长；结构简单，便于 拆装。
第四节 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，先定了工作压力的基础上进 行的。因此，首先要根据使用要求确 定结构类型，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。
活塞与活塞杆连接
常见的有一体式、锥销式连接外、还有螺 纹式连接和半环式连接等多种型式
液压缸缓冲
间隙缓冲 可调缓冲 卸载缓冲
i
环状间隙式缓冲装置
节流口可调式缓冲机构
液压缸
（3）液压系统控制压力太低。
感谢观看
故障诊断
液压缸是液压系统中将液压能转换为机械能的执行元件。其故障可基本归纳为液压缸误动作、无力推动负载 以及活塞滑移或爬行等。由于液压缸出现故障而导致设备停机的现象屡见不鲜，因此，应重视液压缸的故障诊断 与使用维护工作。
一、故障诊断及处理
1、误动作或动作失灵
原因和处理方法有以下几种：
（1）阀芯卡住或阀孔堵塞。当流量阀或方向阀阀芯卡住或阀孔堵塞时，液压缸易发生误动作或动作失灵。此 时应检查油液的污染情况；检查脏物或胶质沉淀物是否卡住阀芯或堵塞阀孔；检查阀体的磨损情况，清洗、更换 系统过滤器，清洗油箱，更换液压介质。
介绍
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是把液压能转换成机械能的能量转换装置。液压马达实现的是连续 回转运动，而液压缸实现的则是往复运动。液压缸的结构型式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类，活塞缸和柱塞 缸实现往复直线运动，输出速度和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度 （转速）和转矩。液压缸除了单个地 使用外，还可以两个或多个地组合起来或和其他机构组合起来使用。以完成特殊的功用。液压缸结构简单，工作 可靠，在机床的液压系统中得到了广泛的应用。
液压缸
机械设备
01 介绍
03 缓冲装置 05 故障诊断
目录
02 分类 04 缸筒加工
液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可 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，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得 到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比；液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、 密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。
第五章 液压缸
第五章 液压缸执行元件 压力能→机械能、直线往复运动 油马达－回转运动第一节 液压缸的类型和特点分类：活赛缸、柱塞缸、摆动油缸一、活塞油缸（一）双杆活塞缸P66图5-1(a) 缸体固定，工作台移动范围= 3e 适于小型磨床 图5-1(b) 活塞杆固定2l 一般中心空通油适于中、大型机床 特点：1. 活塞左右两个方向的推力相等m m d D p p A p p F F ηπη)(4)()(22212121--=-==2. 往复运动的速度相等V Aq V V η==21 )(422d D q V -=πη 3. 活塞杆承受拉力不会产生弯曲变形，杆径可较小。
（二）单杆活塞缸特点：1. 活塞左右推力不等=-=m A p A p P η)(22111P67（5-3） ==P P 2P67（5-4）2. 往复运动速度不等2114D q A q V V V πηη== )(42222d D q A q V V V -==πηη 3. 活塞杆有时受拉有时受压差动油缸：将A 、B 口同时通压力油，可以获得快速∵A 1>A 2 ∴p 0A 1>P 0A 2 活塞受力不平衡活塞右移，油缸右腔的油被压出倒流回油泵——不可能流入油缸左腔q 左 = q +q 右 q 右 = A 2V 3=4π（D 2－d 2）V 3 q 左 = A 1V 3=4πD 2V 3 得：323224)(4V D V d D q ππ=-+∴ V d q V ηπ234= ∵V 3>V 1快速m m d p A A p F ηπη221134)(=-=① 差动连接时，工作台的速度较非差动连接时大，这种两端同时通压力油利用活塞两端面积差进行工作的油缸叫差动油缸。
连接时，只能向一个方向运动、反向时，油路接法必须与非差动相同，并且推力F 2与速度V 2的公式同非差动的5-4、5-6式。
② 若要求V 2=V 3时，由)(4222d D q V V -=πη与234d q V V πη=可得： d D 2=二、柱塞油缸特点：1. 缸体内壁与柱塞不接触，简化了缸体加工（只需粗加工）适于工作行程长的机床（导轨磨床、龙门刨床）。
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2）、输出的推力和速度。
结论
较大提高速度，推力下降很大。
单杆活塞缸职能符合
14
二、柱塞缸
1、只能实现一个方向的运动，反向运动要 靠外力；
15
2、柱塞与缸筒不接触，运动时由缸盖上的 导向套来导向，因此缸筒的内壁不须精 加工； 3、适合于行程较长的场合；
4、输出的推力和速度：
式中：d — 柱塞的直径
40
q1
解：1)、∵ p1A1 = p2A2 + F1
p2A1 = F2
F1 = F2 ∴ F1=F2=p1A1/ (1+A2/A1) =9×105 ×100 ×10-4/(1+80/100)=500/100=120cm/min=0.02m/s V2=v1A2/A1=120 ×80/100=96cm/min=0.016m/s 2)、∵ p1A1 = p2A2 p2A1 = F2 ∴ F2=p1A12/ A2
19
3、齿轮缸：由两个柱塞缸和一套齿轮齿条 传动装置组成。柱塞的移动经齿轮齿条 传动装置变成齿轮的 转动。
20
液压缸的典型结构和组成
21
缸 筒 组 件
活塞组件
缓冲装置
排气装置
§5－2 液压缸的设计与计算
一、设计时应注意的问题
1、尽量使活塞杆在受拉状态下承受最大负 载或在受压状态下具有良好的纵向稳定 性； 2、考虑液压缸的制动问题和排气问题；
3、正确确定液压缸的安装，固定方式（只 能一端定位）；
27
4、液压缸各部分的结构需根据推荐的结构 形式和设计标准进行设计，尽可能做到 结构简单、紧凑、加工、安装维修方便。
二、液压缸主要尺寸的确定
D：液压缸缸筒内径或活塞直径。根据公 式算定后，再选靠近的标准值。 d：活塞杆的直径。根据推荐值选取。 L：缸筒的长度。由最大行程确定，一般 L≦20D。
38
解：a).移动速度：v=4q / π(D2-d2) 移动方向：缸筒向左移动 活塞杆的受力：受拉；F= π(D2-d2)p/4 b).移动速度：v=4q / πd2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F= πd2p/4 c).移动速度：v=4q / πd2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F= πd2p/4
k — 螺纹拧紧系数 k = 1.12～1.5；
[σ] —螺栓材料的许用应力。
32
四、稳定性校核
活塞杆受轴向压缩时，它所承受的力F：
式中：Fk — 临界负载；
nk — 安全系数，一般取 2～4 。
1、当活塞杆的细长比 ι / rk > ψ1√ ψ2 时：
33
2、若 ι / rk ≦ ψ1√ ψ2 时且ψ1√ ψ2 = 20～120时：
7
可将双杆活塞缸设计成一 注意！ 个活塞杆受拉，而另一个活塞
杆不受力，所以活塞杆可做得
细一些。
图形符号：
8
㈡、单杆活塞缸：
9
结构特点
1、进、出油口的布置根据安装方式而定； 2、可以缸筒固定，也可活塞杆固定； 3、工作台移动范围是活塞（缸筒）有效行 程得二倍； 4、两个方向上输出得推力和速度不相等；
16
柱塞缸的职能符号
17
三、其它液压缸
1、增压缸：由活塞缸和柱塞缸组成。
工作原理：利用活塞与柱塞有效面积之差
使液压系统中的局部区域获得高压。
18
当 D 》d 时，p3 》p1。
2、伸缩缸:由两个或多个活塞缸套装而成， 前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的 缸筒，伸出时可获得很长的工作行程， 缩回时可保持很小的尺寸。
10
11
5、速度比：两个方向上的输出速度v2 和v1的比值称为速度比。即： λv = v2 / v1= 1 / [1 - (d/D)2 ]
∴ d = D √ ( λv – 1)/ λv 6、差动缸：单杆活塞缸在其左右两腔 都通高压油时，称为差动连接，这时 称作差动缸。
12
1）、差动连接只能向一个方向运动，反向 运动时再接入非差动连接；
39
5-2、附图示两结构相同的串联液压缸， A1=100cm2 ， A2=80cm2 ， p1=9×105Pa ， q1=12L/min，当不计摩擦损失和泄漏时， 问：1>.两缸负载相同时的负载和速度各 为多少？ 2>.缸1不受负载时，缸2能承受多少 负载？ 3>.缸2不受负载时，缸1能承受多少 负载？
式中： ι — 安装长度； rk — 活塞杆横截面最大回转半径； ψ1和 ψ2 — 柔性系数和末端系数； E — 活塞杆材料的弹性模量； J — 活塞杆横截面惯性矩； A — 活塞杆横截面积；a — 系数； f — 由材料强度决定的实验值。
34
五、缓冲计算
31
1、活塞杆与缸筒凹部未接触时：pc = 0
4
式中：A － 活塞的有效面积 ；
d －活塞杆直径；
D －活塞直径。
4）、这种安装使工作台的移动范围约为活 塞有效行程的3倍，占地面积大，宜用于 小型设备。
5
2、活塞杆固定的双杆活塞缸
6
结构特点
1）、进、出油口可布置在活塞杆两端，也 可布置在缸筒两端； 2）、移动范围为缸筒有效行程的二倍，故 适用于较大型的设备； 3）、两活塞杆的直径相等； 4）、两个方向上输出的推力和速度与活塞 杆固定时相同。
2）、厚壁（ D/ δ < 10）：
30
式中：D — 缸筒内径； py — 缸筒实验压力，根据要求选定； [σ] — 缸筒材料的许用应力。 2、活塞杆直径d：
式中：F — 活塞杆上的作用力； [σ] — 活塞杆材料的许用应力。
31
3、缸盖螺栓的直径ds ：
式中：F — 液压缸负载；
Z — 固定螺栓的个数；
第五章
液压缸
1
前言
液压缸是液压系统中的执行元件。 它是一种把液体的压力能转换成机械能 以实现直线或往复运动的能量转换装置。
特点
液压缸结构简单，工作可靠，在 液压系统中得到了广泛的应用。
2
§5－1 液压缸的类型和特点
一、活塞缸 ㈠、双杆活塞缸 1、缸筒固定的双杆活塞缸：
3
结构特点
1）、进、出油口布置在缸筒两端； 2）、两活塞杆的直径一般相等； 3）、当工作压力P1和输入流量q不变时， 两个方向上输出的推力和速度相等。
=9×105 ×100 ×100 ×10- 4/80=11250N
∵ p1A1 = p2A2 +F1
p2A1 = 0
∴ F1=p1A1=9×105 ×100 ×10-4=9000N
42
28
液压缸的设计
原始资料：推力F、速度v、行程s 设计的参数：缸径D、杆径d、缸长L、杆长l
• 液压系统压力大小，与油缸尺寸有很大 关系，油缸尺寸小，系统压力高，所需 的流量小，系统结构紧凑。油缸尺寸大 ，系统压力低，所需的流量大，系统结 构松散。
三、强度校核
1、缸筒壁厚δ： 1）、薄壁（D/ δ ≧ 10)：
35
2：活塞杆与缸筒凹部接触时 被压腔（缓冲腔）内产生的液压能：
工作部件产生的机械能：
若制动：E1 = E2
∴
36
1)、缓冲装置为节流口可调式
29
2）、缓冲装置为节流口变化式：
pcmax =
37
5-1、附图所示三个液压缸的缸筒和活塞杆 直径都是D和d，当输入压力油的流量都 是q 时，试说明各缸筒的移动速度，移动 方向和活塞杆的受力情况。