液压缸y

2.2差动连接的速度推力特性
单活塞杆缸两腔同时通压力油，称 为差动连接。差动连接的缸只能 一个方向运动。图示为向右运动。
运动速度
v3＝（q ＋ q‘）/ A1＝（q ＋A2v3）/ A1 整理得：v3＝ q /（A1－A2）＝4 q /πd 2 活塞推力 F3＝ p1（A1－A2）ηm
2.2差动连接的速度推力特性
4 F1 D p1
有杆腔进油
4 F2 2 D d p1
3、缓冲装置
必须指出，上述缓冲装置，只能在液压缸行程至端盖时才 起缓冲作用， 当执行元件在中间行程位置运动停止时，上述缓冲装置不 起作用， 这时可通过在回油路上设置背压阀来解决。
第４章
液压缸
4、排气装置
设计液压缸时要考虑空气的排除。 对于水平放置要求不高的液压缸一般不设置专门的排气装置，可将 进出油口设置在缸筒两端的最高处，利用回油使空气随油液一起排往 油箱，再经油箱排出。 对速度稳定性要求较高的液压缸或大型液压缸，需要在液压缸两侧 最高部位设置排气装置，如排气孔或排气阀。
尾部 销轴
液压缸在 垂直面内 可摆动。 头部销轴 型安装时， 活塞杆受 弯曲作用 较小； 中间销轴 型次之； 尾部销轴 型最大
2.安装方式
安装方式 耳 环 式 头部 耳环 尾部 耳环 径向、 轴向、 切向 底座 尾部 球头 式 安装简图 说明 液压缸在垂直面内 可摆动，头部耳环 型安装时，活塞杆 受弯曲作用较小； 尾部耳环型较大 径向底座型安装时， 液压缸受倾翻力矩 较小； 切向底座型和轴向 底座型较大 液压缸可在一定空 间范围内摆动
3、增速缸

增速缸动画
3、增速缸
组成:活塞缸与柱塞缸的复合缸，
增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前 提下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。
4、伸缩液压缸
4、伸缩液压缸
双作用 它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。
运动方向：向左
A1
A2
p2
p1
p1
例题
对缸体进行受力分析 P1*A1-P2*A2=F V=q/A1 运动方向：向左
p1
p2
例 2：两个单出杆液压缸，其结构尺寸如图所示，（ a） 为活塞杆固定，左侧进油压力为 ，右侧回油压力 为 ；（ b ）为液压缸固定，差动连接，进油压力 为 。问： （1） 输入流量Q相同，两者运动速度是否一样？ （2） 两者运动方向怎样？ （3） 两缸能承受的最大负载 和 各为多少？
摆动角度较大，可达300°
三、液压缸技术特点
1—缸盖 2—缸底 3—活塞杆 4—缸筒 5—法兰 6—导向套 7—活塞 8、9—缓冲柱塞 10—螺纹衬套 11—螺栓 12—螺母 13—支撑环 14.1—密封（T型） 14.2—密封（A型） 15—防尘圈 16—活塞杆密封 17、19—O型圈 18—支撑环 20—单向阀 21—节流阀
5、齿条活塞缸
1 2
3 4 5 6
齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。
它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动 用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手 等。
6、摆动式液压缸
1
2
3
4 5
摆动缸动画 双叶片式
摆动
角度一般小于150°。 但在相同条件下，输 出转矩是单叶片摆动 缸的两倍，输出角速 单叶片式 度是单叶片缸的一半。
单杆活塞速度比较
（差动连接速度）〉 （有杆腔进油速度） 〉 （无杆腔进油速度) 动画1,2
例题
p1
p2
p2
p1
p1
p2
p1 进油腔油压为p1，回油压力为p2，活塞直径D，活 塞杆直径d，判断运动方向，求输出压力与速度
例题
对缸体进行受力分析 P1*A2-P2*A1=F V=q/A2 运动方向：向右
解:（1）两者运动速度不一样
（ 2 ）（ a ）是缸筒向左运动，（ b ） 是活塞杆向右运动。 （3）
单作用油缸
（二）、柱塞缸

柱塞缸的特点
柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只 是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。


为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。
（二）、柱塞缸
柱塞缸只能作单作用缸，
v3qa1a24qd2?活塞推力f3p1a1a2m?差动连接时实际起有效作用的面积是活塞杆的横截面积差动连接时实际起有效作用的面积是活塞杆的横截面积?在输入油液压力和流量相同的条件下活塞运动速度较大而推力较小广泛22差动连接的速度推力特性活塞运动速度较大而推力较小广泛用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中?要使活塞往返运动速度相等即v2v3则a12a2则a12a2d212d差动连接单杆活塞液压缸应用?单杆活塞液压缸不同连接可实现如下工作循环
（一）、活塞缸
双活塞杆式 按结构形式 单活塞杆式
双活塞杆式
单活塞杆式
活塞缸
按 作 用 方 式 按 固 定 方 式 单作用
双作用
缸体固定 活塞杆固定
活塞缸
F F
Q1
o
Q2
o
Q1
o
Q2
o
Q 1 与 Q 2 是否 流量连续？
o o
Q 1 与 Q 2 流量不连续
o o
1、双杆活塞缸
双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方
第三章 液压马达与液压缸
第二节液压缸
液压缸
F
活塞将油腔分为两个 油腔 油腔
油口 活塞
Q
o u t
缸 体
活 塞 杆
油口
Q
in
液压缸
液压缸将液压能转变 为机械能，输出直线 运动或摆动
其输入参数:压力和流量
输出参数:力和速度。
Q
A
V F p1 d p2
p p1 p2
压力p 流量q
d)
e)
活塞与活塞杆的连接形式
a)整体式 b)锥销式 c)螺纹式 d)焊接式 e)半环式
2.安装方式
安装方式 头部 法兰 法 兰 型 安装简图 说明 头部法兰 型安装时， 安装螺钉 受拉力较 大；尾部 法兰型安 装螺钉受 力较小
尾部 法兰
2.安装方式
安装方式 安装简图 说明
头部 销轴
销 轴 式
中间 销轴
作用力F 速度v
液压缸
液压功率 机械功率
输出功率：Po=F v 输入功率：Pi=p q 液压缸结构简单、工作可靠，应用广泛。
液压缸
液压缸
Байду номын сангаас
汽车起重机支腿
筑路机
液压机
液压挖掘机
本节主要内容
液压缸的类型及特点 （重点：速度推力特性） 液压缸的设计计算 液压缸的典型结构 通过本章的学习，要求掌握液压缸的速度推力特性，性能 参数等，了解液压缸的典型结构，为液压缸设计打下基础
2单杆活塞缸
单杆活塞缸:缸筒固定和活塞杆固定
移动范围均为活塞有效行程的两倍。
2单杆活塞缸
进油方式 有杆腔进油 无杆腔进油 差动连接
2.1单杆活塞缸速度推力特性
向右运动速度 向右运动推力 向左运动速度 向左运动推力
v1 ＝ qηv /A1＝ 4 qηv /πD 2 F1＝ （A1p1 － A2p2）ηm v2 ＝ qηv /A2＝ 4 qηv /π（D 2－ d 2） F2 ＝（A2 p1 － A1p2）ηm
1.2活塞杆固定双活塞杆油缸
活塞缸工作台的最大活动范围约为液压缸有效行程的两倍 因此占地面积较小，适用于中型及大型机床。
1.3双杆活塞缸的速度、推力特性
输出的驱动力：
输出的速度：
F1 F2 ( p1 p2 )

4
v2 F2
( D 2 d 2 ) m
v1 F1
4qv v1 v2 v 2 2 (D d )
p1
p2
p2
p1
4 F1 d 2 p2 D ( p1 p2 ) p1 p2
有杆腔进油F2＝ （A2p1 － A1p2）ηm
4 F2 d p1 D ( p1 p2 ) p1 p2
2
（一）、液压缸内径D
根据最大总负载和选取的工作压力来确定 若初步选取回油压力p2=0，则 无杆腔进油 p1 p2
底 座 式
球 头 式
2.安装方式
3.缓冲装置
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。
缓冲原理 利用节流方法在活塞运动至接近缸盖时，使低压腔内 油液通过节流装置来使活塞降速，从而达到减小速度，避免 撞击。 型式：1）间隙缓冲装置； 2）可调节流缓冲装置； 3）可变节流缓冲装置。
1、液压缸的典型结构
缸体组件
活塞组件 密封装置 缓冲装置 排气装置
• 液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式
1.1缸体组件
• 缸体组件包括缸筒和前后端盖。 • 这一部分的结构问题主要是缸筒和端盖的连接形式。
第４章
液压缸
1.2活塞组件
a)
b)
c)
活塞组件由活塞和活塞杆 及连接件等组成。 根据工作压力、安装固定 方式及工作条件的不 同，活塞和活塞杆的 连接方法主要有
差动连接时实际起有效作用的面积是活 塞杆的横截面积 在输入油液压力和流量相同的条件下，
活塞运动速度较大而推力较小，广泛
用于组合机床的液压动力滑台和其它机 械设备的快速运动中
要使活塞往返运动速度相等，即V2=V3，
则 A1=2A2 D =2 1/2 d
差动连接
单杆活塞液压缸应用
单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循 环： （差动连接） → （无杆腔进油) → （有杆腔进油） 快进 → 工进 → 快退 v3、F3 v1、F1 v2、F2
。
1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 摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸 组合缸 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。 伸缩式 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
2.1单杆活塞缸速度推力特性
往复运动速度不同 ：往返速比 有杆腔进油速度快 λv＝ v2 / v1＝1/［1－（d /D）2 ］ 两端面积不同，输出推力不相等 ： 无杆腔进油：输出推力大－有杆腔进油：输出推力小 应用： 无杆腔吸油时（输出推力大）－工作进给运动（克服较大 的外负载）。 有杆腔进油时－驱动工作部件快速退回运动（输出推力小） （只克服摩擦力的作用）。
二、其他形式液压缸
1、增压缸
二、其他形式液压缸
1、增压缸
A1 A2
动画
q1
P 1
P2
q2
A1 p 2 p1 m A2
不是能量转换装置，只是一个增压器件。
2、增力缸
两个液压缸串联 输出特性
F p( A1 A2)

4
(2 D 2 d 2 ) p
q 4q v A1 A2 2 D 2 d 2
（二）、柱塞缸
往复运动时，需成对使用。动画
（二）、柱塞缸
柱塞缸能承受一定的径向力。 这种液压缸常用于长行程机床，如龙门刨、导轨磨、 大型拉床等 柱塞缸的速度推力特性 柱塞运动速度 v ＝ qηv /A＝ 4 qηv /πd 2 柱塞推力 F＝ pAηm＝p（πd 2 / 4 ）ηm
3、缓冲原理
圆柱形环隙式缓冲装置
缓冲效果较差。
但这种装置结构简单、 便于设计和降低制造成 本，所以在一般系列化 的液压缸中多采用这种 缓冲装置。
3、缓冲装置
可变节流槽式缓冲装置 通流截面面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平缓。 可调节流孔式缓冲装置：可控制缓冲腔内缓冲压力的大小，以适应液压 缸不同的负载和速度工况对缓冲的要求
ηv为缸的容积效率ηm为缸的机械效 率。 P1为进油腔压力 p2为出油 腔压力。
P 1(P 2)
P2 ( P 1)
1.3双杆活塞缸的速度、推力特性
结论： 缸在左右两个方向上输出 的速度相等， 缸在左右两个方向上输出的 推力相等
v2 F2
v1 F1
P 1(P 2)
P2 ( P 1)
2单杆活塞缸
式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。
1.1缸筒固定双活塞杆油缸
• 动画
1.1缸筒固定双活塞杆油缸
• 工作台的最大活动范围约为活塞有效行程的三倍。 • 因此这种安装方式占地面积较大，常用于小型机床设备。
1.2活塞杆固定双活塞杆油缸
缸筒是运动的，与其相连的进、出油管需要采用软管连 接。动画
四、液压缸的设计计算
L
液压缸的设计计算
D 液压缸内径D 活塞杆直径d 液压缸缸体长度L 确定方式 液压缸内径D 和活塞杆直径d ： 根据最大总负载和选取的工作压力来确定 根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定
d
A1
A2
（一）、液压缸内径D
1根据最大总负载和选取的工作压力来确定 以单杆缸为例： 无杆腔进油： 运动推力 F1 ＝（A1 p1 － A2p2）ηm