液压传动第四章

3.缸筒长度L 缸筒长度L由最大工作行程长度加上各种结构需要来确定，即（一般缸 筒的长度最好不超过内径的20倍） ： L=l+B+A+M+C 式中： l为活塞的最大工作行程； B为活塞宽度，一般为(0.6-1)D; A为活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D; M为活塞杆密封长度，由密封方式定； C为其他长度。
2

πd 4
2
) p2
πD 4
2

πD 4
2
(p1 p 2 )
πd 4
2
p1
P2
P1
结论2
p 一样，F1 > F2
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(5).差动缸
q1 q q 2
活塞只有一个，设此时的速度为v3
q 1 A1v 3
q 2 A 2v 3
P q1 P q2 pq
2
代入上式： A1v 3 q A 2v 3
9
(5).差动缸（续）
v3
如令： A
q A杆
v2
则有：
q A2
杆
2
A2

v 2 v3
P q1 P q2 pq
d
4

4
2
D
2
d
2
2

D
2
d
2
D d
2d D
2d
2
D
结论：当
或
d 0 . 707 D
2 d 时，快进、快退速度相等。
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2.双杆活塞缸
(５) )要保证密封可靠，防尘良好 。
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1、单杆双作用活塞式液压缸（续3）
(4).主要参数及计算 2)推力 F1 p 1 A 1 p 2 A 2
p1

πD 4
2
2
p2(
πD 4
2

2
πd 4
2
P1
P2
)
πD 4
( p1 p 2 )
πd 4
p2
F2 p 1 A 2 p 2 A 1
p1 ( πD 4
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3
4.1.1
活塞式液压缸
1.单杆双作用活塞式液压缸
(1).结构 缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等
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4
1.单杆双作用活塞式液压缸
(2).工作原理
无杆腔 进油腔
有杆腔
回油腔
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。
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2.空心双活塞杆式液压缸
1—活塞杆 2—堵头 3—托架 4、17—V形密封圈 5、14—排气孔 6、19—导向套 7—O形密封圈 8—活塞 9、22—锥销 10—缸体 11、20—压板 12、21—钢丝环 13、23—纸垫 15—活塞杆 16、25—压盖1 8、24—缸盖 中国地质大学远程教学
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4.2.2
用于辅助装置，如送料和转
位装置、液压机械手及间歇 进给机构。
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4.1.4
其它液压缸
1.增压缸 增压缸是活塞缸 与柱塞缸组成的复合 缸，但它不是能量转 换装置，只是一个增 压器件。
增压比为大活塞与小柱塞的面积比K＝D 2/d 2 小柱塞缸输出的压力 pb＝ paKηm 增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。 增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。
4—活塞杆
26
4.3 液压缸的设计与计算
液压缸的设计内容和步骤： (1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。 (2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 (3)结构强度、刚度的计算和校核。 (4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。
(5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。
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职能符号：
(4).安装方式
{
缸固定 杆固定
L=3 l L=2 l
L—活塞有效工作行程。
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2.双杆活塞缸(续2）
缸固定 杆固定
L L = 3 l
L L = 2 l
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4.1.2
单作用柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
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4.1.2
单作用柱塞缸(续）
推力： F pA p 速度： v
d
4
2
1.参数计算
q A

4q
2.特点及应用： ●柱塞粗、受力好。
d
2
●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。） 应用于行程较长的场合。 职能符号：
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4.1.3
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。常
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30
4.3.1
液压缸这主要参数确定（续3）
4.最小导向长度的确定 当活塞杆全部外伸时，从活塞支承面中点到导向套滑动面中点的 距离称为最小导向长度H。如果导向长度过小，将使液压缸的初始挠度 (间隙引起的挠度)增大，影响液压缸的稳定性，因此设计时必须保证 有一最小导向长度。
油缸的导向长度 K—隔套
其本身不能直接作为执行元件
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4.1.4
其它液压缸(续1）
2.伸缩液压缸 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。 除双作用伸缩液压缸外， 还有单作用伸缩液压缸，它与 双作用不同点是回程靠外力， 而双作用靠液压作用力。
5
1、单杆双作用活塞式液压缸（续1）
(3).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。
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6
1、单杆双作用活塞式液压缸（续2）
(4).主要参数及计算 1)速度
v1
v2
q A1
q A2

4q
D
(D
2

4q
2
d )
2
结论1 同样 q时，v1 < v2 ；
(５) 缓冲计算 。
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4.3.2
液压缸主要零部件的校核（续）
2.液压缸设计中应注意的问题 (１) 尽量使液压缸的活塞杆在受拉状态下承受最大负载 。 (２) 考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排气问题 。
(３) 需根据推荐的结构形式和设计标准进行设计 。
(４) 在保证性能的条件下，应尽可能缩小液压缸的轮廓尺寸 。
单作用式
双作用式
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4.1.4
其它液压缸(续2）
3.齿条活塞缸
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。
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4.2 液压缸的典型结构及组成
4.2.1 液压缸的典型结构举例
液压缸的组成
1.缸筒和缸盖结构
(a)法兰连接式 (b)半环连接式 (c)螺纹连接式 (d)拉杆连接式 (e)焊接连接式 1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺帽6—拉杆 中国地质大学远程教学
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4.2.2
液压缸的组成(续1）
2.活塞组件结构形式
常见的活塞组件结构形式
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4.2.2
对于一般的液压缸，其最小导向长度应满足下式： H≥L/20+D/2 式中：L为液压缸最大工作行程(m);D为缸筒内径(m)。
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4.3.2
液压缸主要零部件的校核
1.强度校核 (１) 缸筒壁厚校核 。 (２) 活塞杆直径校核 。 (３) 液压缸盖固定螺栓直径校核 。 (４) 液压缸稳定性校核 。
第4章
液压缸
主讲教师：张 萌
主要内容
4.1 4.2 4.3 液压缸的类型及特点 液压缸的典型结构及组成 液压缸的设计与计算
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2
4.1 液压缸类型及特点
作用：压力能——机械能,用于实现直线往复运动 液压缸的类型 单杆 单作用
活塞缸 直线运动
{
{
{
{
双作用 差动
双杆
柱塞缸 伸缩缸
摆动缸（摆动马达） 摆动运动 齿轮缸
4.3.1
液压缸这主要参数确定
1.缸筒内径D 液压缸的缸筒内径D是根据负载的大小来选定工作压力或往返运 动速度比，求得液压缸的有效工作面积，从而得到缸筒内径D， 再从GB2348—80标准中选取最近的标准值作为所设计的缸筒内 径。根据负载和工作压力的大小确定D： ①以无杆腔作工作腔时
D 4 F m ax
(1).结构特点 两侧有效工作面积一样。
(2).基本参数
F1 F2 p 1 A p 2 A π 4 ( D d )( p 1 p 2 )
2 2
v1 v2
q A

4q
(D
2
d )
11
2
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2.双杆活塞缸（续1）
(3).应用 两个方向力和速度一样的场合。
pI
4 F max
②以有杆腔作工作腔时
D
p I
d
2
式中：pI为缸工作腔的工作压力，可根据机床类型或负载的大小来 确定；Fmax为最大作用负载。
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4.3.1
液压缸这主要参数确定（续1）
2.活塞杆外径d 活塞杆外径d通常先从满足速度或速度比的要求来选择，然后再校核其 结构强度和稳定性。若速度比为λ v，则该处应有一个带根号的式子：
D
v 1 v
也可根据活塞杆受力状况来确定，一般为受拉力作用时，d=0.3～0.5D。 受压力作用时： pI＜5MPa时， d=0.5～0.55D 5MPa＜pI＜7MPa时， d=0.6～0.7D pI＞7MPa时, d=0.7D
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4.3.1
液压缸这主要参数确定（续2）
１. 双作用单活塞杆液压缸
1—耳环 2—螺母 3—防尘圈 4、17—弹簧挡圈 5—套 6、15—卡键 7、14—O形密封圈 8、12—Y形密封圈 9—缸盖兼导向套 10—缸筒 11—活塞 13—耐磨环 16—卡键帽 18—活塞杆 19—衬套 20—缸底 中国地质大学远程教学
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4.2.1
液压缸的典型结构举例
液压缸的组成(续2）
3.密封装置
(a)间隙密封 (b)摩擦环密封
(c)O形圈密封
(d)V形圈密封
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4.2.2
液压缸的组成(续3）
4.缓冲装置
液压缸的缓冲装置 1—节流阀 中国地质大学远程教学
ห้องสมุดไป่ตู้25
4.2.2
液压缸的组成(续4）
5.放气装置
放气装置 1—缸盖 2—放气小孔 3—缸体 中国地质大学远程教学
q v 3( A1 A 2 )
速度： v 3 推力：
q A1 A 2

q A杆

4q
d
F 3 pA 1 pA 2 p ( A 1 A 2 ) pA 杆 p
d
4
2
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。 结论 差动连接后，速度大，推力小
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