液压缸类型及特点
3液压缸解读
液压缸液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。
3.1 液压缸的类型及特点液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。
3.1.1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。
3.1.1.1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，如图3．1所示。
图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图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：)(422d D q A q v v -==πη （3.1）m p p d D F ηπ))((42122--= （3.2）式中: 1p 、2p --分别为缸的进、回油压力；v η、m η--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。
3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。
(1)当无杆腔进油时[图3.2（a ）]，活塞的运动速度1v 和推力1F 分别为v v D q A q v ηπη2114== （3.3）m m p d D p D A p A p F ηπη])([4)(2221222111--=-= （3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度2v 和推力2F 分别为v v d D q A q v ηπη)(42222-==（3.5）m m p D p d D A p A p F ηπη])[(4)(2212211222--=-= （3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。
工程机械液压缸实训报告
一、引言液压缸作为工程机械中的重要组成部分，其性能直接影响到设备的运行效率和稳定性。
为了更好地了解液压缸的工作原理、结构特点及维修方法，我们进行了为期一周的工程机械液压缸实训。
本文将详细记录实训过程，总结实训心得，并对液压缸的性能及维护提出建议。
二、实训内容1. 液压缸基本结构及工作原理实训过程中，我们首先学习了液压缸的基本结构，包括缸体、活塞、密封圈、杆件等。
液压缸通过液压油的压力驱动活塞运动，实现直线往复或旋转运动。
活塞运动产生的力矩驱动工程机械的工作装置，如挖掘机的斗杆、臂架等。
2. 液压缸分类及特点液压缸按照工作原理和结构可分为以下几种类型：（1）双作用液压缸：活塞在两端均能产生推力和拉力，适用于需要双向运动的工程机械。
（2）单作用液压缸：活塞只能在一端产生推力，另一端依靠自重或外力实现运动，适用于负载较轻的工程机械。
（3）伺服液压缸：具有精确的位置、速度和力控制功能，适用于对运动精度要求较高的工程机械。
3. 液压缸维修实训（1）拆卸与组装：在实训中，我们亲自动手拆卸和组装液压缸，熟悉了拆卸步骤和注意事项。
拆卸时需注意保护密封圈，组装时确保各部件配合紧密。
（2）故障排查：针对液压缸常见的故障，如内漏、外漏、活塞杆断裂等，我们学习了故障排查方法。
通过观察、听声、手感等方式，初步判断故障原因。
（3）维修与保养：针对不同故障，我们学习了相应的维修方法，如更换密封圈、修复焊缝、调整间隙等。
同时，了解了液压缸的日常保养知识，如定期检查、更换液压油等。
4. 液压缸性能测试实训过程中，我们对液压缸进行了性能测试，包括压力测试、流量测试、运动速度测试等。
通过测试数据，评估液压缸的性能是否符合要求。
三、实训心得1. 理论知识与实践操作相结合通过本次实训，我们深刻体会到理论知识与实践操作相结合的重要性。
只有将理论知识应用于实践，才能真正掌握液压缸的结构、工作原理及维修方法。
2. 团队协作与沟通液压缸实训过程中，我们需要相互配合、共同完成任务。
液压缸的类型和特点
u
qv A
4qv
(D2 d 2)
（1-1）
F
( p1
p2 )A
4
(D2
d
2 )( p1
p2 )
（1-2）
式中：u——活塞（或缸体）的运动速度；qv——供油流量；F——活 塞(或缸体)上的推力；p1、p2——分别为液压缸进、出口压力；A——液压 缸有效工作面积；D、d——分别为活塞、活塞杆直径。
这种两个方向等速、等力的特性使双杆液压缸可以用于双向负载基本 相等的场合，如磨床液压系统。
图1-1 双杆活塞式液压缸
2.单杆活塞式液压缸
如图1-2所示为双作用单杆活塞式液压缸。它只在活塞的一侧装有 活塞杆，因而，两腔有效作用面积不同。
当向两腔分别供油，且供油压力和流量不变时，活塞在两个方向的 运动速度和推力都不相等。
图 1-9活塞与活塞杆的连接形式 (a)整体式；(b)焊接式；(c)锥销式；(d)、(e)螺纹式；(f）、（g)半环式
2.2 密封装置
作用：是用来防止液压油的泄漏。 分类： 1、根据两个需要密封的偶合面间有无相对运动： ①动密封 ②静密封 2、常见的密封方法主要有： ①间隙密封 ②活塞环密封 ③密封圈密封。
⑷拉杆式连接：结构通用性好，缸筒加工方便，拆装容易，但端盖的
体积较大，拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适用于长度不 大的中低压缸。
⑸焊接式连接：外形尺寸较大，结构简单，但焊接时易引起缸筒变形，
主要用于柱塞式液压缸。
图 1-8 (a)法兰式；(b)半环式；(c)外螺纹式；(d)内螺纹式；(e)拉杆式；(f)焊接式
液压缸的类型和特点
分类：
1、按结构特点分：活塞式、柱塞式、摆动式、组合式。 2、按作用方式分：单作用式、双作用式。
液压缸分类
液压缸分类液压缸是一种通过在缸内施加液压力来实现机械运动的装置。
液压缸在工业和机械应用中扮演着关键的角色，广泛应用于各种工程领域。
液压缸的分类通常可以根据不同的标准，如工作原理、结构形式、应用领域等进行。
以下是一些液压缸的常见分类：1. 按照工作原理分类：单作用液压缸：单作用液压缸只能在一个方向上施加力，通常是由压缩弹簧或外部负载提供反向力。
双作用液压缸：双作用液压缸能够在两个方向上施加力，液体压力可以使缸在两个方向上伸出或缩回。
2. 按照结构形式分类：活塞式液压缸：活塞式液压缸是最常见的一种类型，其中液压力作用在活塞上，使得活塞在缸内运动。
柱塞式液压缸：柱塞式液压缸使用柱塞而不是活塞，柱塞在缸内移动以产生机械运动。
膜式液压缸：膜式液压缸使用柔性薄膜而不是活塞或柱塞，薄膜的形变产生机械运动。
3. 按照应用领域分类：工业液压缸：主要用于工业机械、生产线、冶金设备等领域，广泛应用于提供力和运动的场合。
农业液压缸：用于农业机械设备，如拖拉机、收割机等，用于实现各种农业操作。
航空航天液压缸：用于航空航天领域的飞行器和宇航器，要求轻巧、高效、可靠。
4. 按照缸体形状分类：圆筒形液压缸：缸体呈圆筒形状，是最常见的液压缸形式，适用于多种应用。
方形液压缸：缸体呈方形或矩形形状，用于特殊的工程和空间限制的场合。
5. 按照使用介质分类：油液液压缸：使用液体油作为介质，是最常见的液压缸类型。
水液液压缸：使用水作为液压介质，适用于一些特殊环境和应用。
这些分类并非是绝对的，很多液压缸可能同时具有多种特征。
在选择液压缸时，需要考虑其工作条件、负载要求、空间限制以及使用环境等因素。
不同类型的液压缸在不同的应用场景中都有各自的优势和适用性。
液压油缸分类
§1
§2
液压缸的类型及其特点
摆动式液压缸
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它是将 液压能转换为机械能的能量转换装置，用于驱动工 作机构作直线往复运动或往复摆动。
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。
§1 液压缸的类型及其特点
p61
液压缸(oil cylinder) 有多种形式，按其作用 方式分类，分为单作用式和双作用式两大类。 单作用式液压缸(hydraulic cylinder)是指利用 液压油推动活塞(柱塞)作一个方向运动，而反向运 动则依靠重力或弹簧力等实现。
p62
（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。)
v3
F3
d
q q
q
q v3 A3
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。
② 活塞反向运动，其速度v2 差动连接不能使运动反向，反向必须非差动连接。
因此要进行如下油路设计， （见右图） 反向速度v2为：
按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定
式两种：
活塞缸
单作用
双作用
双作用双活塞杆
双作用单活塞杆
1、单作用活塞式液压缸 (one-way cylinder) 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）(职能) 图形符号
2、双作用活塞式液压缸(double-acting cylinder)
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。
液压缸
活塞式液压缸
活塞式液压缸由缸体、活塞和活塞杆、端盖等 主要部件组成。 活塞式液压缸通常有单杆和双杆两种形式。又 有缸体固定、活塞移动与活塞杆固定、缸体移动 两种运动方式。
双杆活塞缸
结构特点： 结构特点：活塞两侧均装有活塞杆，两侧有效 工作面积一样。
双杆活塞式液压缸， 双杆活塞式液压缸，活塞两侧都装有活 塞杆，由于两腔的有效面积相等， 塞杆，由于两腔的有效面积相等，故供油压力 和流量不变时， 和流量不变时，活塞往返的作用力和运动速度 都相等， 都相等，即 ：
柱塞缸(单作用)
●单向液压驱动，回程靠外力（垂直放 置时的重力或弹簧的弹力等外力）。
柱塞上的作用力：
F = pA = p
π
4
d2
柱塞的速度：
v= q A = 4q
柱塞式液压缸
πd 2
双柱塞缸（两个柱塞缸合用）
●双向液压驱动
摆动式液压缸
•摆动式液压缸也称摆动马达。 当它通入液压油时， 它的主轴输出小于360°的摆动运动。
π 2 π 2 2 F2 = p1 A2 − p2 A1 = p1 ( D − d ) − p2 D 4 4 q 4q υ2 = = A2 π( D2 − d 2 )
比较两种形式，即无杆腔进油（活塞杆伸出） 时，推力大，速度低，有杆腔进油时（活塞杆缩 回），推力小，速度高。
适用于往返运动速度及推力不同的场合， 一个方向有较大负载但运行速度较低，另一 个方向空载快速退回。
气体的来源
气体对液压系统的影响
排气方法 1 、 排气孔 对要求不高的液压缸将油口设置在 液压缸最高处，使空气随油液排往油箱。 2 、 排气阀和排气塞 对速度平稳性要求高的液 压缸，则要求设置排气阀或排气塞排气。
液压缸的类型和特点
Page ▪ 7
（4.6）
由于A1＞A2，所以F1＞F2，v1＜v2，即无杆腔进油工作时，推力大 而速度慢；有杆腔进油工作时，推力小而速度快。因此，单杆活塞式 液压缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较慢，另一个方向为空 载快速退回运动的设备。
液压缸的类型和特点
1.2 柱塞缸
如图4.3（a）所示为单向柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反 向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用，如图4.3(b)所 示。
图4.4 伸缩缸
（4.9） （0）
液压缸的类型和特点
Page ▪ 11
图4.5 双作用式伸缩缸
液压缸的类型和特点
（2）摆动式液压缸 摆动式液压缸当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动
运动的缸称为摆动式液压缸，如图4.6所示。 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，输出角速度是单叶片缸的一半。
Page ▪ 12
液压缸的类型和特点
Page ▪ 13
图4.6 摆动式液压缸
液压、液力与气压传动技术
液压、液力与气压传动技术
液压缸的类型和特点
液压缸又称为油缸。液压缸与马达一样，是将液压能转变为机械能的装 置。它是液压系统中的一种执行元件，其功能是将液压能转变为直线运动 或摆动的机械能。
按结构形式分：
①活塞缸，又分单杆活塞缸、双杆活塞缸；
②柱塞缸；
③摆动缸，又分单叶片和双叶片摆动缸。
按作用方式分：
缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据 安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
Page ▪ 3
图 双杆式活塞缸
液压与气动技术第3章 液压执行元件
3.1
液压缸
液压缸的典型结构和组成
3.2
3.3
液压马达
3.1 液压缸
3.1.1 3.1.2 3.1.3 3.1.4 3.1.5 液压缸的作用、类型和特点 活塞式液压缸 柱塞式液压缸 增压缸 摆动式液压缸
3.1.1 液压缸的作用、类型和特点
1．液压缸的作用 2．液压缸的类型和特点
图3-12
活塞杆头部结构形式
图3-13
活塞与活塞杆的连接
1—活塞杆 2—活塞 3—密封圈 4—卡环 5—套环 6—弹簧挡圈 7—螺母
5．盖板
盖板和缸筒的连接方法有焊接、 拉杆、法兰、螺纹连接等，如图3-14 所示。
图3-14
盖板与缸筒的连接
6．放气装置
大型双作用式液压缸则必须在前、 后端盖板设放气装置，如图3-15所示。
图3-8
增压缸
3.1.5
摆动式液压缸
图3-9（a）所示为单叶片式摆动缸。 图3-9（b）为双叶片式摆动缸。
图3-9
摆动缸Βιβλιοθήκη 3.2 液压缸的典型结构和组成
3.2.1 3.2.2 液压缸的典型结构 液压缸的组成
3.2.1
液压缸的典型结构
图3-10所示为双作用单活塞杆液压缸。
图3-10
双作用单活塞杆液压缸
3.1.2 活塞式液压缸
1．双杆式活塞缸 2．单杆式活塞缸 3．差动液压缸
1．双杆式活塞缸
双杆式活塞缸的活塞两端各有一 根直径相等的活塞杆伸出，如图3-1所 示。 它根据安装方式不同又可以分为 缸体固定式和活塞杆固定式两种，如 图3-2所示。
1．双杆式活塞缸
图3-1
双杆式活塞缸
1．双杆式活塞缸
液压油缸
29-38
液压缸设计步骤
一、液压缸工作压力的确定：
根据负载计算工作压力，也可根据用途查表。
二、液压缸内径和活塞杆直径的确定： 内径根据工作负载和工作压力确定。必要时校核强度。 三、液压缸主要尺寸的确定： 工作载荷情况，按前面的计算公式设计。
四、液压缸其它部位尺寸的确定：
五、液压缸的强度和刚度校核：
第一节：液压缸的类型及特点
29-15
4. 摆动缸
第一节：液压缸的类型及特点
29-16
双叶片摆动缸
第一节：液压缸的类型及特点
29-17
第二节 液压缸的结构
一、液压缸的典型结构举例：单活塞杆，双活塞杆。 二、缸筒与缸盖的连接：
三、活塞和活塞杆的连接：
四、活塞的密封： 五、液压缸的缓冲装置： 六、液压缸的排气装置： 七、活塞杆头部结构：
第二节：液压缸的结构
29-23
四、活塞的密封
(1)间隙密封
依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防 止泄漏。一般间隙为0.01～0.05mm。 在活塞的外圆表面开几道宽0.3~0.5mm、深 0.5~lmm、间距2~5mm的环形平衡槽，作用如 下: (a) 使活塞能自动对中，开平衡槽后，消除液压 卡紧力，径向油压力趋于平衡，减小了摩擦力； (b) 同心环缝的泄漏比偏心环缝小得多，活塞的 对中减少了油液的泄漏量，提高了密封性能； (c)自润滑作用。 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。只适用于低压、小直径的快速液压缸。
29-30
圆柱形环隙式缓冲装置
如图 (a)，当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油
腔，被封闭油液只能从环形间隙δ排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。
第四章 液压缸
πd2
4
q 4q 速度： 速度：v = = 2 A πd
●柱塞粗、受力好。柱塞重量大自重造成单边磨损，
组合式液压缸
伸缩缸工作原理: 伸缩缸工作原理: 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 活塞或柱塞伸出时，从大到小， 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 速度逐渐增大，推力逐渐减小。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。
得： D=√4q/ΠV2＋d2 ※求出D后，按国标圆整为标准尺寸。
52
液压缸活塞杆直径d的计算（ 液压缸活塞杆直径d的计算（二）
（1）按工作压力和设备类型确定： 按工作压力和设备类型确定：
表4－1、表4－2
（2）按液压缸的往复速度比λv 确定： 确定：
v2 D2 λv = = 2 2 v1 D − d
34
35
36
37
38
39
40
41
42
缓冲装置
缓冲的必要性: 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。
12
有杆腔进油参数计算
1）推力 ）
F2 = ( p1 A2 − p2 A1 ) = [ p1 (
π D2
4
−
πd2
4
) − p2
π D2
4
]
=[
π D2
4
( p1 − p2 ) −
πd2
4
p1 ]
2）运动速度 ）
qv 4 qv v2 = = A2 π ( D 2 − d 2 )
第4章液压缸
第4章 液压缸
图4-12 伸缩缸
第4章 液压缸 2. 齿条活塞缸
第4章 液压缸
图4-5 单杆活塞缸的运动范围
第4章 液压缸
单杆活塞缸还有另外一种非常重要的工作方式，即两腔同时通入压力
油，如图4-6所示，这种油路连接方式称为差动连接。在忽略两腔连通油路 压力损失的情况下，差动连接时液压缸两腔的油液压力相等。但由于无杆 腔受力面积大于有杆腔，活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞杆作 伸出运动，并将有杆腔的油液挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速 度。 差动连接时，有杆腔排出流量 q' v3 A2 ，进入无杆腔后，无杆腔流量 为
齿条活塞缸又称无杆式液压缸，它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮
组成，如图4-13所示。活塞的往复移动经齿轮齿条机构转换成齿轮轴的周
期性往复转动。它多用于自动生产线、组合机床等的转位或分度机构中。
图4-13 齿条活塞缸
4.1.1 活塞式液压缸
1、双杆活塞缸
图4-1所示为双杆活塞缸的原理图。活塞两侧均装有活塞杆。当两活塞 杆直径相同，供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向的运动速 度和推力也都相等，即
第4章 液压缸
q 4q A (D 2 - d 2) F p1 - p 2）A (p1 - p 2)(D 2 - d 2) （ 4
第4章 液压缸
液压缸往复运动时的速度比为
v2 D2 2 2 v v1 D - d
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。
液压缸的基本类型与特点
§3-1 液压缸的基本类型和特点
液压缸的类型：
3、按结构形式分：
➢活塞式 ➢柱塞式 ➢摆动式
§3-1 液压缸的基本类型和特点
液压缸的类型：
§3-1 液压缸的基本类型和特点
液压缸的类型：
§3-1 液压缸的基本类型和特点
一、活塞式液压缸
(5)既可用于固定件，也可用于运动件。
§3-2 液压缸的构造
三、密封装置
3、密封圈密封：
2）材料要求：
密封圈的材料应具有较好的弹性，适当的机械 强度，耐热耐磨性能好，摩擦系数小，与金属 接触不互相粘着和腐蚀，与液压油有很好的 “相容性”。
材料：耐油橡胶； 尼龙 聚氨脂
§3-2 液压缸的构造
三、密封装置
介绍
液压缸的基本类型和特点 液压缸的构造
§3-1 液压缸的基本类型和特点
液压缸的类型：
1、按运动方式分：
➢直线运动（活塞式、柱塞式） ➢摆动 （摆动液压缸）
§3-1 液压缸的基本类型和特点
液压缸的类型：
2、按作用方式分：
➢ 单作用液压缸： ▪ 活塞单向作用，由弹簧使活塞复位；
▪ 柱塞单向作用，由外力使柱塞返回。
(2)相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定。
(3)要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。
(4)使用维护简Βιβλιοθήκη ，制造容易，成本低。§3-2 液压缸的构造
三、密封装置
密封形式： ➢间隙密封；
➢活塞环密封；
➢密封圈密封。
§3-2 液压缸的构造
三、密封装置
1、间隙密封：
三角形环形 槽（平衡槽）
§3-2 液压缸的构造
液压缸类型及特点
液压缸在液压系统中的作用
液压缸作为液压系统的执行元件，将 液压能转换为机械能，驱动负载进行 直线或旋转运动。
液压缸具有高推力、高响应速度、高 精度等优点，能够满足各种复杂工况 的需求。
02
液压缸的类型
单作用液压缸
01
02
03
04
结构特点
只有一个方向有活塞杆伸出， 靠液压力使活塞杆伸出，靠弹 簧力或外力使活塞杆缩回。
双作用液压缸的应用场景
伸缩式液压缸
伸缩式液压缸是一种双作用液压缸，其活塞在缸筒内往复运动，通过改变活塞在缸筒内的位置来改变工作腔的容 积，实现压力能的传递。这种液压缸主要应用于需要较大工作行程和较小推力的场合，如起重机、挖掘机等。
旋转式液压缸
旋转式液压缸是一种双作用液压缸，其活塞在缸筒内旋转运动，通过改变活塞在缸筒内的角度来改变工作腔的容 积，实现压力能的传递。这种液压缸主要应用于需要较小推力和较大旋转角度的场合，如回转窑、磨机等。
结构紧凑
活塞与缸筒接触面积小， 所需空间较小。
密封性好
活塞环提供良好的密封效 果。
伸缩式液压缸的特点
多段缸筒之间的配合要求 较高。
适用于需要较长行程的场 合。
通过不同长度的缸筒组合 实现不同的行程。
多段缸筒
长行程
结构复杂
差动液压缸的特点
快速运动
由于差动原理，运动速度快。
节省流量
在差动行程时，可节省液压油的流量。
结合人工智能和大数据技术，对液压缸进行智能监测和预测性维护，提高设备的运 行效率和安全性。
探索液压缸与其他传动方式的集成与协同，以实现更加高效和智能的机械设备。
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压பைடு நூலகம்等。
第四章液压缸
第四章 液压缸第一节 液压缸的分类和特点液压缸按结构特点的不同可分为活塞缸、柱塞缸和摆动缸三类。
按作用方式不同，可分为单作用式和双作用式两种。
1.活塞式液压缸 活塞式液压缸根据其使用要求不同可分为双杆式和单杆式两种。
(1)双杆式活塞缸。
活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出的液压缸称为双杆式活塞缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。
根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
如图4-5(a)所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸。
它的进、出口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为l 时，整个工作台的运动范围为3l ，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床，当工作台行程要求较长时，可采用图4-5(b)所示的活塞杆固定的形式，这时，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传出。
这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l 的两倍(2l)，因此占地面积小。
进出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，但必须使用软管连接。
由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等，当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。
当活塞的直径为D ，活塞杆的直径为d ，液压缸进、出油腔的压力为p 1和p 2，输入流量为q 时，双杆活塞缸的推力F 和速度v 为：F=A(p 1-p 2)=π (D 2-d 2) (p 1-p 2) /4 (4-18)v=q/A=4q/π(D 2-d 2) (4-19)式中：A 为活塞的有效工作面积。
双杆活塞缸在工作时，设计成一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些。
(2)单杆式活塞缸。
如图4-6所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆液压缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。
图4-6单杆式活塞缸由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为：F 1=(p 1A 1-p 2A 2)=π［(p 1-p 2)D 2-p 2d 2］/4 (4-20)F 1=(p 1A 1-p 2A 2)=π［(p 1-p 2)D 2-p 2d 2 ］/4 (4-21)v 1=q/A 1=4q/πD 2 (4-22)v 2=q/A 2=4q/π(D 2-d 2) (4-23)由式(4-20)～式(4-23)可知，由于A 1＞A 2,所以F 1＞F 2，v 1＜v 2。
液压油缸类型与特点
第四章液压油缸类型与特点第一节液压缸的工作原理、类型和特点液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。
液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。
液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限的直线位移。
一、液压缸的工作原理液压缸的工作原理见图4-1。
图4-1液压缸的工作原理液压缸由缸筒1、活塞2、活塞杆3、端盖4、活塞杆密封件5等主要部件组成。
6为进出油口。
其它结构的活塞式液压缸的主要零件如图4-1所示结构类似。
若缸筒固定，左腔连续地输入压力油，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以v连续向右运动，活塞杆对外界做功。
速度1v向左运动，活塞杆也对外界做功。
这样，完成了反之，往右腔输入压力油时，活塞以速度2一个往复运动。
这种液压缸叫做缸筒固定缸。
若活塞杆固定，左腔连续地输入压力油时，则缸筒向左运动。
当往右腔连续地通入压力油时，则缸筒右移。
这种液压缸叫活塞杆固定缸。
本章所论及的液压缸，除特别指明外，均以缸筒固定，活塞杆运动的液压缸为例。
由此可知，输入液压缸的油必须具有压力p和流量q。
压力用来克服负载，流量用来形成一定的运动速度。
输入液压缸的压力和流量就是给缸输入液压能；活塞作用于负载的力和运动速度就是液压缸输出的机械能。
因此，缸输入的压力p，流量q，以及输出作用力F和速度v是液压缸的主要性能参数。
二、液压缸的分类为了满足各种主机的不同用途，液压缸有多种类型。
按供油方向分，可分为单作用缸和双作用缸。
单作用缸只是往缸的一侧输入高压油，靠其它外力使活塞反向回程。
双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油。
活塞的正反向运动均靠液压力完成。
按结构形式分，可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和伸缩套筒缸。
按活塞杆的形式分，可分为单活塞杆缸和双活塞杆缸。
按缸的特殊用途分，可分为串联缸、增压缸、增速缸、步进缸等。
此类缸都不是一个单纯的缸筒，而是和其它缸筒和构件组合而成，所以从结构的观点看，这类缸又叫组合缸。
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2.液压缸的组成
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。 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。 液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限直线位移。 液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限直线位移。 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。 优点：结构简单、工作可靠。 优点：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。 1缸体、2活塞、3活塞杆、4端盖、5活塞杆密封件 优点：结构简单、工作可靠。 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。 优点：结构简单、工作可靠。
第一节 液压缸的工作原理、类型和特点
1
液压缸的工作原理
2
液ห้องสมุดไป่ตู้缸的组成
3
液压缸的分类
1.液压缸的工作原理
• 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。液压缸的
输入量是液体的流量和压力，输出量是直线速度和力。液压缸的活塞能完成往复 直线运动，输出有限直线位移。
• 优点：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。
液压缸组成： 液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限直线位移。
1缸体、2活塞、3活塞杆、4端盖、5活塞杆密封件
1缸体、2活塞、3活塞杆、4端盖、5活塞杆密封件
液压缸的活塞能完成往复直线运动，输出有限直线位移。 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。 第一节 液压缸的工作原理、类型和特点 液用用液第优1液优优液用 液用液液液液液缸压它它压一点压点点压它压它压压压压压体缸 来 来 缸 节 ： 缸 ： ： 缸 来缸 来 缸 缸 缸 缸 缸、的实实的结的结结是实 的实是的的的是2液活现现活构输构构液现 活现液活输活液活压塞往往塞简入简简压往 塞往压塞入塞压塞缸能复复能单量单单系复 能复系能量能系、的完运运完、是、、统运 完运统完是完统3活工成动动成工液工工中动 成动中成液成中塞作往时时往作体作作的时 往时的往体往的杆原复，，复可的可可执，复，执复的复执、理直可可直靠流靠靠行可 直可行直流直行4、线免免线。量。。元免 线免元线量线元端类运去去运和件去 运去件运和运件盖型动减减动压，减 动减，动压动，、和，速速，力它速 ，速它，力，它5活特输装装输，的装 输装的输，输的塞点出置置出输职置 出置职出输出职杆有，，有出能， 有，能有出有能密限并并限量是并 限并是限量限是封直且且直是将且 直且将直是直将件线没没线直液没 线没液线直线液位有有位线压有 位有压位线位压移传传移速能传 移传能移速移能。动动。度转动 。动转。度。转间间和换间 间换和换隙隙力成隙 隙成力成，，。机， ，机。机运运械运 运械械动动能动 动能能平平。平 平。。稳稳稳 稳，，， ，因因因 因此此此 此在在在 在各各各 各种种种 种机机机 机械械械 械的的的 的液液液 液压 压 压压系系系 系统统统 统中中中 中得得得 得到到到 到广广广 广泛泛泛 泛应应应 应用用用 用。。。 。 第一节 液压缸的工作原理、类型和特点 优点：结构简单、工作可靠。 液压缸是液压系统中的执行元件，它的职能是将液压能转换成机械能。
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d
4
2
p1 ]m
2）速度
qv 4qv v1 A1 D2
qv 4qv v2 A2 ( D 2 d 2 )
特点：同样 q ，v1 < v2 ；
p 一样，F1 > F2 。
4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。
பைடு நூலகம் 例：液压刨床
差动缸
q1 q q2
活塞只有一个，设此时的速度为v3
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
如令： A杆 A 2
q v2 A2
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。
四、增压缸（增压器）
增压比为大活塞与小柱塞的面积比 K＝D 2/d 2 增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。
工作原理
§4-2 液压缸的设计计算
确定液压缸的类型 确定液压缸的主要尺寸（D\d\L) 液压缸的强度计算 液压缸的结构设计
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（详见第十一 章）。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。
2、活塞杆直径d与缸筒内径D的计算
受拉时： d=(0.3-0.5)D 受压时： d=(0.5-0.55)D (p1<5mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa< p1<7mpa) d=0.7D (p1>7mpa)
3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算
缸筒最薄处壁厚：δ≥pyD/2(σ) δ—缸筒壁厚；D—缸筒内径； py—缸筒度验压力，当额定压Pn>160x105Pa 时，Py=1.25Pn ； (σ)—缸筒材料许用应力。(σ)=σb/n。
2、液压缸的排气
为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸 的两端最高部位各装一只排气塞。 排气塞结构
结束
排气塞结构
排气装置
§4-3 液压缸的结构设计 液压缸典型结构
缸体和缸盖的连接
活塞和活塞杆的连接形式
4、活塞杆的计算
直径强度校核：d≥[4F/π(σ)]1/2
d—活塞杆直径；F—液压缸的负载； (σ)—活塞杆材料许用应力，(σ)=σb/n。
5、液压缸缸筒长度的确定
缸筒长度根据所需最大工作行程而定。 活塞杆长度根据缸筒长度而定。对于工作 行程受压的活塞杆，当活塞杆长度与活塞 杆直径之比大于15时，应按材料力学有关 公式对活塞进行压杆稳定性验算。
q1 A1v3
q2 A2v3
q1 pq q2
代入上式： A v3 q A2v3 1
q v3 ( A1 A2 ) q q 4q 速度： v3 A1 A2 A杆 d 2
推力： F3 pA pA2 p( A1 A2 ) pA杆 p 1
d2
职能符号： 缸固定 L=3 l 杆固定 L=2 l l——活塞有效工作行程。
{
活塞式液压缸典型结构
1．缸底 2．卡键 3、5、9、11．密封圈 4．活塞 6．缸筒 7．活塞杆 8．导向套 10．缸盖 12．防尘圈 13．耳轴
二、 柱塞缸
（一）单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
（二）双柱塞缸
●双向液压驱动
(二)、双杆活塞缸
1. 结构特点：两侧有效工作面积一样。
2.基本参数：
F1 F2 ( p1 A p2 A)m
4
( D 2 d 2 )( p1 p2 )m
q 4qv v1 v2 v A ( D2 d 2 )
3）应用：
两个方向力和速度一样的场合。
2. 工作原理：
无杆腔 进油腔 回油腔
有杆腔
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等， 活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
职能符号：
单杆双作用活塞缸
单杆单作用活塞缸
双向液压驱动
单向液压驱动， 回程靠外力。
3. 基本参数
1）推力
F1 ( p1 A1 p2 A2 )m
[ p1
（三）参数计算
推力： F pA p 4
d2
q 4q 速度： v A d2
●柱塞粗、受力好。 ●简化加工工艺（缸体内孔和柱塞没有配合，不需精加工；
柱塞外圆面比内孔加工容易。） 应用：行程较长的场合。 职能符号：
三、伸缩液压缸
1．一级缸筒 2．一级活塞 3．二级缸筒 4．二级活塞
第四章 液压缸
§4-1 液压缸类型及特点
液压缸
液压缸
三 梁 四 柱 式 压 力 机
液压缸
作用：压力能——机械能 用于实现直线往复运动
液压缸的类型
按作用方式
分类
{
按结构
{
单作用
双作用
{
活塞缸
{
单杆 双杆
柱塞缸
伸缩缸
一、 活塞式液压缸
（一）、单杆活塞缸 1.结构：
缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等
二、液压缸结构设计中的几个基本问题
1、液压缸的缓冲
液压缸中使用的缓冲装置，常见的有 环状间隙式，节流口可调式或外加缓冲回 路等。
i
环状间隙式缓冲装置
节流口可调式缓冲机构
缓冲装置
当活塞快速运动到接近 缸盖时，增大排油阻力， 使液压缸的排油腔产生 足够的缓冲压力，使活 塞减速，从而避免与缸 盖快速相撞。
一、液压缸主要尺寸的确定
二、液压缸结构设计中的几个基本问题
一、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
320
P1(bar）
60
100 ～140 180 ～210
D2
4
p2 (
D2
4
d2
4
)]m [
D2
4
( p1 p2 )
d2
4
p2 ]m
式中： p1——进油压力
p2——回油压力
F2 ( p1 A2 p2 A1 )m
[ p1 ( [
D2 d 2
2
D
4
4
4
) p2
D2
4
]m
( p1 p2 )