第一节_液压缸得分类及特点

第四章液压缸

液压缸时液压系统的执行元件，它将液体的压力能转化为机械能输出。液压缸结构简单、工作可靠、制造容易、在机械上的布置方便，应用很广。

随着液压技术的深入普及和应用领域的日益扩大，对液压缸的性能、构造、使用范围、制造精度、外观、材料等都不断提出新的要求，因此推动液压缸的不断发展与进步，其总的发展趋势为：高压化、小型化、轻量化、耐腐蚀和新颖结构复合化。

§4—1 液压缸分类及特点

一.液压缸的分类

液压缸种类较多，分类方式亦较多。通常按结构特点、动作特点、也压力的作用特点、安装支承形式、额定工作压力、工作介质等进行分类。

1.按主要运动部件的结构特点分（图4-1-1）

图4-1-1

（1）活塞式液压缸主要运动部件通常由活塞和活塞杆两部分组成，并通过螺纹或卡键等连接方式将两者连接在一起。这是液压缸最为常见的结构型式

（2）柱塞式液压缸主要运动部件由一个从原理上说可以为一个直径不变的圆柱形零件。当然为示液压缸能够正常的工作，直径上海市油变化的，但是这种液压缸的运动部分与缸孔是不接触的，因而对缸孔内壁的精度要求较低，特别适合大行程的场合。

（3）伸缩套筒式液压缸主要运动部件由多根可相对运动的套筒组成，在索回不工作时所占空间较小，伸出工作时行程较大。

还有齿条式、钢索式和蠕动式等形式

2.按额定工作压力分

（1）中低压液压缸额定压力在8MPa以下的液压缸称为中低压液压缸。

（2）中高压液压缸额定压力在8MPa以上，16MPa以下的液压缸，常称为中高压液压缸。

（3）高压和超高压液压缸额定压力在16MPa以上的液压缸称为高压液压缸。额定压力大于31.5MPa的液压缸，常称为超高压液压缸。

3.按安装支承形式分可分为轴线固定式（图4-1-1）和轴线摆动式（图4-1-2）两大类。也有分为脚架类安装液压缸；法兰类安装液压缸；耳轴、耳环类液压缸三种安装结构。

4.按密封件的工作寿命分

（1）普通型液压缸密封件的工作寿命为运行300——500km。

（2）较长寿命型液压缸密封件的工作寿命为运行700——1300km。

图4-1-2

（3）长寿命型液压缸密封件的工作寿命为运行1500km以上。

（4）超长寿命型液压缸密封件的工作寿命为运行6000km以上。

5. 按照供油形式的不同液压缸可分为：单作用液压缸和双作用液压缸

图4-1-3

单作用液压缸仅向液压缸的一侧提供液压油，实现液压缸的单方向运动，液压缸的回程则需通过外力、自重或弹簧力等完成。行走机械上的制动器液压缸常采用这种形式。双作用液压缸则是通过向液压缸的两侧通入液压油，实现液压缸的往复运动。

二.液压缸的结构与特点

1.活塞式液压缸

活塞式液压缸有单活塞杆式和双活塞杆式两种，工程机械上常见的为单活塞杆式液压缸。

活塞式液压缸又可分为单作用式和双作用式两种。在这里“作用”是指高压油液驱动液压缸运动的方向。若高压油只能驱动液压缸实现单方向的运动，则称为单作用液压缸，若高压油可以驱动液压缸实现双向运动，则称为双作用液压缸。单作用液压缸的回程通常由负载、弹簧、自重等来实现。单杆单作用活塞式液压缸多用于行程较短的场合，如液压制动机构、夹紧机构等。

图4-1-3为单杆双作用液压缸的结构图。油液进入无杆腔一侧时为活塞杆伸出状态。油液进入有杆腔一侧时为活塞杆缩回状态。由于无杆腔的有效工作面积大于有杆腔的有效工作面积，所以当流量相同时活塞杆伸出的速度小于活塞杆缩回的速度，当压力相同时，活塞杆伸出时的推力大于活塞杆缩回时的拉力。设液压系统的供油量为Q，活塞无杆腔有效总面积为A1，有杆腔有效作用面积为A2，液压缸的伸出速度v1和缩回速度v2为：

图4-1-4

)(4422222

11d D Q A Q v D Q A Q v v v v v -====

πηηπηη 式中：ηv ——液压缸的容积效率，采用橡胶密封圈时，取ηv =1，用金属活塞环时，取

ηv =0.98～0.99。

液压缸往复运动的速比φ为：

222

12d

D D v v -==ϕ 上式表明，当或塞杆直径愈小时，速比与接近于1，两个方向的速度差值愈小。

当进油腔压力为p 1，回油腔备压力为p 2，活塞杆的推力为：

[]m m p d D p D A p A p F ηππη2221222111)(44(

)(--=-= 活塞杆的拉力为：

m m p D p d D A p A p F ηππη⎥⎦

⎤

⎢⎣⎡--=-=22122122124)(4)( 式中：ηm ——液压缸的机械效率，通常取ηm =0.95。

当夜压缸的两腔同时接通压力油管时，由于两腔的有效工作面积不同，活塞（或缸体）仍能运动，这种由于面积差而造成的运动通常称为差动。这种连接方式称为差动连接。图4—5为差动连接的液压缸及回路。不计容积损失时差动液压缸伸出的速度为：

图4-1-5

2

2

1

3

4

d

Q

A

A

Q

v

π

=

-

=

活塞杆推力为

m

m

p

d

A

A

p

Fη

π

η

4

)

(

2

2

1

3

=

-

=

可见差动连接时，液压缸的有效作用面积为活塞杆的横截面积。在负荷与流量不变时，育肥差动连接比较，差动连接可以获得高速，但是这是以系统压力的提高为代价的。故通常为减小空载工况所花费的时间，以提高工作效率时，采用差动连接。

如图4-1-5所示，通过差动和非差动的转换，可得到快速伸出、慢速伸出和快速缩回三种速度。

欲使差动连接的液压缸往复运动速度相等，即

或

2

2

2

3

2

4

)

(

4

d

Q

d

D

Q

v

v

π

π

=

-

=

则d

D2

=

单活塞杆式液压缸，往复运动范围是有效行程的两倍，且能输出较大的推力，所以应用广泛。

图4—6所示为双活塞杆式液压缸的原理图。活塞两端都有活塞杆伸出。当量活塞的直径相同、供油压力和流量不变时，活塞（活缸体）两个方向的运动速度和推力也都相等。即