液压系统液压缸资料重点

（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相 互接通并同时输入压力油时，称为差动连接。)
q q q
v3
F3
q
A1
q+ q' q
双
作
用
单
杆
液
A2 v3 F3
压 缸
的
差
动
连
q'
接
① 差动连接时的速度v3，推力F3
v3
(q
q) [q A1
(3—21)
4
(D2
D2
称为差动油缸。
差动油缸图形符号为：
差动油缸的特点：
1. 具有双作用单杆的液压缸的特点 ； 2. 具有d=0.707D结构尺寸；
差动油缸的意义：
在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采用 差动连接，有正向运动速度v3，以有杆腔为工作油腔 ，不能采用差动连接，可以得到反向运动速度v2，且 可使正反向运动的速度相等（v2=v3）。
④ 双作用双活塞杆式液压缸的图形符号
⑤ 双作用双活塞杆式液压缸的特性归纳:
(1) 计算公式： 无论是缸固定还是杆固定计算速度和推力的公式相同；
(2) 图形符号： 无论是缸固定还是杆固定图形符号相同；
(3) 最大活动范围： 缸固定、杆固定时工作台的最大活动范围不同； (缸固定3L,杆固定2L)；
(4) 应用： 缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床(设备)。 杆固定占地面积较小，适用于中型及大型机床(设备) 。
由于各级活塞的有效工作面积不同，在输入液压力 和流量不变的情况下，液压缸的推力和速度是分级 变化的：先动作的活塞速度低、推力大；后动作的 推力小、速度高。
图4—9为双作用式伸缩缸(亦有单作用式)。 伸缩式液压缸常用于工程机械(如翻斗汽车、起重 机等)和农业机械上。
活塞2 活塞1 （其它形式液压缸，见教材 自阅）
1）双作用双活塞杆式液压缸 ① 液压缸固定式工作原理(如图)
a
b
p1 q
p2
压力油p1 流量为q 从a 口进入缸左腔，当液压油的作用 力克服阻力后，活塞和与之相连的工作台一起从左向右
运动，缸右腔的油液(p2)则从b 口流出，若改变进油方向 ， 液压油从b口流入缸右腔，工作台的运动反向。
② 活塞杆固定式工作原理(如图)
缸固定与杆固定时工作台的最大活动范围 不相同
单杆
进油方向不同时速度和推力的公式不相同 缸固定与杆固定的图形符号相同
缸固定与杆固定时工作台的最的大活动范围 相同
速度和推力的计算公式 动画演示
速度计算公式
推力计算公式
双杆
v
q v
D d ( 2 2)
4
F
4
(D2
d 2 )(
p1
p2 )m
以无 杆腔 进压 单 力油
v
q v
A
q v
4
(
D
2d
2)
（3—14）
当进入液压缸的压力相同时，正反两方向的推力相等
；
F
A(
p1
p2 )m
4
(D2
d 2 )(
p1
p2 )m
（3—13） 式中：
A— 液压缸的有效工作面积；m— 液压缸的机械效率；
v— 液压缸的容积效率；
d — 活塞杆的直径； p1— 进油腔压力；
D — 活塞的直径； q — 输入液压缸的流量； p2— 回油腔压力 。
② 活塞反向运动，其速度v2
从上面推导可知，差动连接不能使运动反向.
要活塞反向运动必须进行如下油路设计（见图）
反向运动的速度v2
v2
A1
A2
D
d
v2
q v
A2
q v
4
(
D
2d
2)
q
这种的油路设计既可以差动 连接，又可以反向运动。
③ 当要求正反向运动速度相等时，
v2
q v
(D2 d 2)
4
v3
qv
v 1
qv
4
D2
F1
4
[
D2
p1
(
D2
d
2
)
p2
]m
杆 以有 杆腔 进压 力油
v2
4
q v
(D2
d
2 )
F2
4
[(D2
d
2)
p1
D2
p2 ]m
3、 差动油缸) 1）差动连接——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 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 接形式称差动连接。
4
d 2 )v3 ]
q qq
解得
v3
A1
A2
A3
d 2
4
(3—22 )
（忽略两腔连通油路的压力损失 p2 p1时）
F3
p1( A1
A2 )m
p1 A3m
p1
4
d 2m
(3—20) 可见，差动连接时，实际起作用的有效面积
是活塞杆的横截面积A3，又称差动面积
A3
4
d
2
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 较大的速度。
中高压液压缸，其额定压力为10～16 MPa ； 一般用于建筑车辆和飞机上
高压液压缸，其额定压力为25～32 MPa ； 一般用于油压机一类机械
柱塞式液压缸
单活塞杆式液压缸
双活塞杆式液压缸
伸缩式液压缸
双活塞杆式液压缸
单活塞杆式液压缸 伸缩式液压缸
弹簧复位式液压缸
增压缸
伸缩式液压缸 串联式液压缸
4
d
2
要使v2=v3，则
：
4
(D2
d
2
)
4
d
2
,
D2 2d 2
D 2d, d 0.707 D
结论：把活塞杆的直径d做成活塞直径D的0.707倍的双
作用单杆缸，采用差动连接，可有速度v3，反向运动非差 动连接，可有速度v2，且可得到 正反向运动速度相等 v2=v3。
2）差动油缸
定义： 结构尺寸满足d=0.707D的双作用单杆的液压缸
pb
pa
(
D d
)2m
pa Km
(3—27)
pb>pa
式中 K—为增压比，K ( D)2 ，它表示增压
油缸的增压能力，增压能力是在d 降低有效流量的
基础上得到的。
即
qb
d2 D2
qa
qa
k
qb<qa
四、伸缩式液压缸
伸缩式液压缸又称为多级液压缸，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 级活塞缸的缸筒，伸出时(按活塞1、2的有效工作面 积由大到小依次伸出)，可获得很长的工作行程，缩 回时(按活塞有效工作面积由小到大依次缩回)长度 则较短，故结构较紧凑。
a p1 q
b p2
压力p1 的液压油从孔口a 流入缸左腔，缸筒和工作台 从右向左运动，缸右腔的油液(p2)则从孔口b 流出，改 变进油方向，液压油从b口流入缸右腔，缸体向右运动。
③ 推力及速度计算
双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的(
直径用d 表示)，故其左右两腔的有效工作面积也是 相等的(缸筒直径用D 表示)。当进入液压缸的流量 相同时，其往返(正反)速度相等；
4
q v
(
D
2
d
2 )
(3 —18)
v2
F2
q
工程实用上常把两方向上的速度v2和v1的比值
称为速度比，并记为 v ，即：
v 1 2
v v
1
1
d D
2
dD
v 1 （3—19 v ）
在已知活塞的直径 D 和速比 v ，可确定活塞杆 的直径d 值，速比 v 越大，活塞杆的直径d 越大 。
③ 双作用单活塞杆式液压缸的图形符号
双作用单活塞杆液压缸
① 压力油进入无杆腔(以无杆腔作为工作油腔) 压力油为p1进入无杆腔，推动活塞向右运动速度 为v1，回油压力p2，则推力F1为：
F1
( p1A1
p2 A2 )m
4
[D2
p1
(D2
d2)
p2 ]m（3—15）
若不计回油压力，p2=0，则：
F1
4
D2 p1m
A1 p1m
若输入的油液流量为q，则速度v1为：
2) 双作用单活塞杆式液压缸
如图所示，单杆活塞缸也有缸固定式和杆固 定式两种安装方式，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(缸筒)有 效行程L 的2 倍。
单杆活塞缸由于左右两腔的有效工作面积不 相等，所以两腔所产生的推力和左右方向的速 度不相等。
A1
A2
v1
F1
v2 F2
液压缸的基本应用视频
活塞式
液压缸按结构型式不同分类 柱塞式 摆动式 伸缩式
活塞式液压缸 ------------应用最多。
移动式液压缸
根据移动和摆动分类
摆动式液压缸
中低压液压缸
液压缸按不同的使用压力分类 中高压液压缸
高压液压缸
中低压液压缸，额定压力为 2.5～6.3MPa； 一般用于机床类机械
2、增压油缸
增压油缸又叫增压器，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 压系统中能源压力高得多的油压力。
pa
增压油缸
pb
如图所示为一种由活塞缸和柱塞组合而成的增压 油缸，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 腔的压力油为pa，则柱塞缸右腔输出的压力为pb
五、液压缸的设计计算
1、液压缸典型结构
2、液压缸的组件
缸体组件
活塞组件 密封装置 缓冲装置 排气装置
3、液压缸主要尺寸的计算和强度校核
摆动式液压缸 p77 摆动式液压缸也称回转式液压缸或摆动马达。
常有单叶片和双叶片式两种结构形式，(也有 多叶片式的)，摆动式液压缸由缸筒1、叶片轴2 、定位块3 和叶片4 组成，见图。
移动式液压缸
一、活塞式液压缸 二、柱塞式液压缸 三、复合式液压缸 四、伸缩式液压缸
一、活塞式液压缸
活塞式液压缸按作用方式分有单作用、双作用之分 ； 双作用又分双作用双活塞杆和双作用单活塞杆。
按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定式两种：
单作用
活塞式液压缸
双作用
双作用双活塞杆 双作用单活塞杆
定位块
—叶片轴 —缸筒
—叶片 单叶片式摆动缸
定位块
—叶片
叶片轴 —缸筒
双叶片式摆动缸
摆动马达（摆动缸）
结构：叶片、缸体、输出轴
单叶片式
双叶片式
单叶片摆动缸，其摆动角度可达300° ，双叶片摆 缸其摆动角最大可达150°。双叶片摆动缸输出转矩 是单叶片的2倍，在同等条件下角速度则是单叶片的 一半。
双柱塞缸
双向液压驱动
2、柱塞液压缸的图形符号
3、推力和速度计算
F
pAm
p
4
d 2m
(3—23)
dv
F
v
qv
A
qv
4
d2
(3—24)
P q
三、复合油缸
1、增力油缸
动画演示
由两个单活塞杆缸串联在一起，当压力油通入
两缸左腔时，串联活塞向右运动，两缸右腔的油液 同时排出，其推力等于两腔推力之和，即:
F
1、单作用活塞式液压缸 单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠
自重(或弹簧)的作用实现。
1）图形符号
2）结构：
由1缸体、2活塞、3活塞杆、密封、4缸盖等组成
1
2
3
4
3）基本计算（速度v和推力F计算）
（若不考虑泄漏 m v 1）
v F
v
qv
A
q v
D 2
4
p1 q
D
F
p1 Am
4
D2 p1m
v 1
q v
A1
q v
4
D2
(3—16)
v1
F1
q
② 压力油进入有杆腔(以有杆腔作为工作油腔) 推力为F2，速度为v2，即：
F2
(
p1 A2
p2
A1)m
4
[(D2
d
2)
p1
D2
p2 ]m（3—17）
若不计回油压力,p2=0，则：
F2
4
(D2
d 2 ) p1m
A2 p1m
速度v2为：
v2
q v A2
二、柱塞式液压缸
1、柱塞式液压缸的特点 柱塞式液压缸为单作用缸，即工作时靠压力油
推动，返回靠弹簧或自重完成。
优点： 缸内壁不需精加工、工艺性好、成本低、制造容易。
应用：行程较长的场合，如导轨磨床、龙门刨床。若 要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两 个柱塞缸分别完成相反方向运动。
a)
如上图a)所示，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。若要 求往复工作运动时，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。如图b)所示。
[
p1
4
D2
p1
4
(D2
d
2)
2
p2
4
(D2
d 2 )]m
式中： p1—进油压力；p2—回油压力；
p1
F
p2
增力油缸
增力油缸的图形符号 ：
若忽略回油压力，即p2=0，则：
F
[
p1
4
D2
p1
4
(D2
d 2 )]m
P1
4
(2D2
d 2 )m
这种液压缸用于径向安装尺寸受到限制而输出力 又要求很大的场合。
2、双作用活塞式液压缸
双作用活塞式液压缸又分双作用双活塞杆、 双作用单活塞杆两种；根据安装方式不同又有缸 筒固定式和活塞杆固定式两种。
双作用
活塞式
液压缸
双作用双活塞杆 双作用单活塞杆
液压缸固定式 活塞杆固定式 液压缸固定式 活塞杆固定式
双 作 用 双 杆 缸 固 定 双 作 用 双 杆 杆 固 定
液压执行元件
----液压缸
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。
④ 双作用单活塞杆式液压缸的特性归纳:
(1) 计算速度和推力的公式不相同（v1，v2； F1， F2）； (2) 无论是缸固定还是杆固定图形符号相同； (3) 缸固定和杆固定时工作台的最大活动范围相同(2L)。
双作用活塞式液压缸特性归纳
双杆
进油方向不同时速度和推力的公式相同 缸固定与杆固定的图形符号相同