液压缸的工作原理
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2、柱塞式液压缸
成对使用实现双向运动
10
二、液压缸的工作原理
2、柱塞式液压缸
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。这种液压缸中的柱塞和 缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来 导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特 别适用于行程较长的场合。
此外：柱塞重量往往较大，水平放置 时容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。
第三章 液压缸 chapter Ⅲ hydraulic cylinder
液压缸和液压马达一样，都属 于液压系统的执行元件，都是将液压 能转换为机械能的能量转换装置。
液压马达做旋转运动，输出的 是转矩和转速；液压缸做直线往复运 动，输出的是力和速度。
1
第一节 液压缸的主要类型及特点
一、类型
直线往复式液压缸 按运动形式分 摆动式液压缸
11
二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
12
二、液压缸的工作原理
3、伸缩式液压缸 伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套
装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的 缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛的用 于起重运输车辆上。
图a是单作用式，图b是双作用式。
13
二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
如无速比要求，也可取其直径为缸径 1/5~1/3，选用标准值。
28
3、缸筒长度
l ＝活塞行程＋活塞长度＋导向长度＋密封长度
＋其它长度（如缓冲装置）
其中活塞长度＝ (0.6～1)D
导向长度＝ (0.6～1.5)d
最好 l 20D
29
二、油缸的强度、刚度校核
30
二、油缸的强度、刚度校核
2、活塞杆强度及压杆刚度校验（即稳定性校验） （1）强度验算
23
三、排气装置
由于液压油中 混入空气，以及液 压缸在安装过程中 或长时间停止使用 渗入空气，液压缸 在运行过程中，会 因气体压缩性而使 执行部件出现低速 爬行、噪声等不正 常现象 。
24
第三节 液压缸的设计
标准油缸选择原则：动作要求、允许安装 尺寸、安装形式、负载、行程、速度、工 作压力等。通过计算油缸内径D来选择标准 油缸。
自行设计油缸是在标准油缸无法满足 上述工况时，才进行设计。
25
一、油缸的主要几何尺寸设计
1、油缸内径D
D 4F
p
取标准D值 压力值（根据系统）选用过大、过小都不 好，应参考类似产品、推荐值，经验选定。
26
2、活塞杆直径d
前述已知
v2 4q [ (D2 d 2 )] D2
v1
柱塞式液压缸结构原理图
14
二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
伸缩式液压缸的特点是：活塞杆 伸出的行程长，收缩后的结构尺寸 小，适用于翻斗汽车，起重机的伸 缩臂等。
15
二、液压缸的工作原理
4、摆动式液压缸 有单叶片、双叶片两种类型。单叶片
摆角小于360° ，双叶片摆角小于180° 。 摆动缸结构比较简单，制造方便，但密封 困难，一般只用于中低压系统。
单作用增压缸不能连续向系统供油，图b为双作用式 增压缸，可由两个高压端连续向系统供油。
20
第二节 液压缸的结构图
一、结构（以单杆双作用式为例）
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 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
4q [D2 ]
D2 d 2
v2 D2 v1 D2 d 2
式中： ——速比系数
27
2、活塞杆直径d
若无特殊要求 值可参考下表取值。
工作油压（MPa） Φ
p 10 10 p 20 p 20
1.33wk.baidu.com
1.46～2
2
速比确定后，活塞杆直径
d D 1
按作用方式分
单作用式：液压推出，返回靠反力或自重 双作用式：活塞的正反向运动均靠液压力完成
2
一、类型
3
一、类型
活塞式
按结构形式分
柱塞式 伸缩式
叶片式
4
二、液压缸的工作原理
1、活塞式液压缸
（1）活塞向右行
F1
pA1
p D2
4
v1
q A1
4q
D 2
5
二、液压缸的工作原理
v3
q A1 A2
4q
d 2
7
二、液压缸的工作原理
1、活塞式液压缸
比较（1）、（2）、（3），可知 ： F1 F2 F3
v1 v2 v3
差动连接适用于快速、小负载的工况，如液 压机床中的快速推进。
8
二、液压缸的工作原理
2、柱塞式液压缸
柱塞式液压缸结构原理图
9
二、液压缸的工作原理
单杆双作用活塞液压缸
21
22
二、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。
原理：在活塞运动接近终
点位置时，增大液压缸的 排油阻力，使活塞运动速 度降低。
柱塞间隙式缓冲装置
柱塞缓冲阀式缓冲装置 单向阀作用：反向运动时增加油压作用面积
1、活塞式液压缸 （2）活塞向左行
F2
pA2
p
(D2 4
d2)
v2
q A2
4q
(D2 d 2)
6
二、液压缸的工作原理
1、活塞式液压缸
（3）差动连接（一般
A2
d2
4
）
F3
p( A1
A2 )
p d 2
4
v3
q1 A1
q q2 A1
q v3 A2 A1
16
二、液压缸的工作原理
4、摆动式液压缸
单叶片摆动式液压缸
1— 输 出 轴 ； 2— 叶 片 ； 3— 缸 体 ； 4— 固 定 叶 片 （与3 固定，不转动）
双叶片摆动式液压缸 1—输出轴；2—固定叶 片；3—缸体；4—叶片
17
二、液压缸的工作原理
5、齿条液压缸
齿轮缸由两个 柱塞和一套齿轮齿 条传动装置组成， 当液压油推动活塞 左右往复运动时， 齿条就推动齿轮往 复转动，从而由齿 轮驱动工作部件作 往复旋转运动。
18
二、液压缸的工作原理
5、齿条液压缸
齿条活塞液压缸
19
二、液压缸的工作原理
6、增压缸
在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压
缸与低压大流量泵配合作用，单作用增压缸的工作原理 如图a所示，输入低压力p1的液压油，输出高压力为p2的 液压油，增大压力关系如式
p2
p1
D 2
d
成对使用实现双向运动
10
二、液压缸的工作原理
2、柱塞式液压缸
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。这种液压缸中的柱塞和 缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来 导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特 别适用于行程较长的场合。
此外：柱塞重量往往较大，水平放置 时容易因自重而下垂，造成密封件和导向 单边磨损，故其垂直使用更有利。
第三章 液压缸 chapter Ⅲ hydraulic cylinder
液压缸和液压马达一样，都属 于液压系统的执行元件，都是将液压 能转换为机械能的能量转换装置。
液压马达做旋转运动，输出的 是转矩和转速；液压缸做直线往复运 动，输出的是力和速度。
1
第一节 液压缸的主要类型及特点
一、类型
直线往复式液压缸 按运动形式分 摆动式液压缸
11
二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
12
二、液压缸的工作原理
3、伸缩式液压缸 伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套
装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的 缸筒，可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛的用 于起重运输车辆上。
图a是单作用式，图b是双作用式。
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二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
如无速比要求，也可取其直径为缸径 1/5~1/3，选用标准值。
28
3、缸筒长度
l ＝活塞行程＋活塞长度＋导向长度＋密封长度
＋其它长度（如缓冲装置）
其中活塞长度＝ (0.6～1)D
导向长度＝ (0.6～1.5)d
最好 l 20D
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二、油缸的强度、刚度校核
30
二、油缸的强度、刚度校核
2、活塞杆强度及压杆刚度校验（即稳定性校验） （1）强度验算
23
三、排气装置
由于液压油中 混入空气，以及液 压缸在安装过程中 或长时间停止使用 渗入空气，液压缸 在运行过程中，会 因气体压缩性而使 执行部件出现低速 爬行、噪声等不正 常现象 。
24
第三节 液压缸的设计
标准油缸选择原则：动作要求、允许安装 尺寸、安装形式、负载、行程、速度、工 作压力等。通过计算油缸内径D来选择标准 油缸。
自行设计油缸是在标准油缸无法满足 上述工况时，才进行设计。
25
一、油缸的主要几何尺寸设计
1、油缸内径D
D 4F
p
取标准D值 压力值（根据系统）选用过大、过小都不 好，应参考类似产品、推荐值，经验选定。
26
2、活塞杆直径d
前述已知
v2 4q [ (D2 d 2 )] D2
v1
柱塞式液压缸结构原理图
14
二、液压缸的工作原理
3、伸缩套筒式液压缸
伸缩式液压缸的特点是：活塞杆 伸出的行程长，收缩后的结构尺寸 小，适用于翻斗汽车，起重机的伸 缩臂等。
15
二、液压缸的工作原理
4、摆动式液压缸 有单叶片、双叶片两种类型。单叶片
摆角小于360° ，双叶片摆角小于180° 。 摆动缸结构比较简单，制造方便，但密封 困难，一般只用于中低压系统。
单作用增压缸不能连续向系统供油，图b为双作用式 增压缸，可由两个高压端连续向系统供油。
20
第二节 液压缸的结构图
一、结构（以单杆双作用式为例）
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 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
4q [D2 ]
D2 d 2
v2 D2 v1 D2 d 2
式中： ——速比系数
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2、活塞杆直径d
若无特殊要求 值可参考下表取值。
工作油压（MPa） Φ
p 10 10 p 20 p 20
1.33wk.baidu.com
1.46～2
2
速比确定后，活塞杆直径
d D 1
按作用方式分
单作用式：液压推出，返回靠反力或自重 双作用式：活塞的正反向运动均靠液压力完成
2
一、类型
3
一、类型
活塞式
按结构形式分
柱塞式 伸缩式
叶片式
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二、液压缸的工作原理
1、活塞式液压缸
（1）活塞向右行
F1
pA1
p D2
4
v1
q A1
4q
D 2
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二、液压缸的工作原理
v3
q A1 A2
4q
d 2
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二、液压缸的工作原理
1、活塞式液压缸
比较（1）、（2）、（3），可知 ： F1 F2 F3
v1 v2 v3
差动连接适用于快速、小负载的工况，如液 压机床中的快速推进。
8
二、液压缸的工作原理
2、柱塞式液压缸
柱塞式液压缸结构原理图
9
二、液压缸的工作原理
单杆双作用活塞液压缸
21
22
二、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。
原理：在活塞运动接近终
点位置时，增大液压缸的 排油阻力，使活塞运动速 度降低。
柱塞间隙式缓冲装置
柱塞缓冲阀式缓冲装置 单向阀作用：反向运动时增加油压作用面积
1、活塞式液压缸 （2）活塞向左行
F2
pA2
p
(D2 4
d2)
v2
q A2
4q
(D2 d 2)
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二、液压缸的工作原理
1、活塞式液压缸
（3）差动连接（一般
A2
d2
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）
F3
p( A1
A2 )
p d 2
4
v3
q1 A1
q q2 A1
q v3 A2 A1
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二、液压缸的工作原理
4、摆动式液压缸
单叶片摆动式液压缸
1— 输 出 轴 ； 2— 叶 片 ； 3— 缸 体 ； 4— 固 定 叶 片 （与3 固定，不转动）
双叶片摆动式液压缸 1—输出轴；2—固定叶 片；3—缸体；4—叶片
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二、液压缸的工作原理
5、齿条液压缸
齿轮缸由两个 柱塞和一套齿轮齿 条传动装置组成， 当液压油推动活塞 左右往复运动时， 齿条就推动齿轮往 复转动，从而由齿 轮驱动工作部件作 往复旋转运动。
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二、液压缸的工作原理
5、齿条液压缸
齿条活塞液压缸
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二、液压缸的工作原理
6、增压缸
在某些短时或局部需要高压的液压系统中，常用增压
缸与低压大流量泵配合作用，单作用增压缸的工作原理 如图a所示，输入低压力p1的液压油，输出高压力为p2的 液压油，增大压力关系如式
p2
p1
D 2
d