液气压传动第四章液压缸
液压传动与控制第4章
在作动筒主活塞前后各有一个直径比主活塞略小的缓冲 凸台，当作动筒到达行程末端时，凸台将一部分油液封死， 被封闭的油液通过凸台与缸壁间的环形间隙流出，产生液压 阻力，减缓作动筒的速度，起到缓冲的作用。
✓ 节流阀缓冲
4.3.1 缓冲装置
图4.3.2 带单向节流阀的作动筒
图4.1.1 液压作动筒的工作原理 1—筒体；2—活塞；3—活塞杆；4—端盖；5—密封；6—进出管道
4.1.1 液压作动筒的基本原理和结构
结论：作动筒是利用液体压力来克服负载的（包括摩擦 力），利用液体流量维持运动速度。
输人作动筒的液体压力和流量是作动筒的输入参数， 是液压功率；作动筒的输出力和速度（或位移）是其输 出参数，是机械功率。
（a）缸体固定，活塞杆移动
（b）活塞杆固定，缸体移动
图4.1.2 双杆活塞缸
4.1.3 液压缸的基本类型和特点
A
A
F
p1
p2
因双杆液压缸的两端活塞杆直径相等，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。
液压缸活塞的实际推力
F
A(
p1
p2 )m
4
(D2
d
2 )(
p1
p2 )m
(4-15)
➢ 与非差动连接无杆腔进油工况相比，在输入油液压力和流量 都不变的条件下，活塞杆伸出速度较大而推力较小。差动连 接是在不增加液压泵容量和功率的情况下，实现系统快速运 动的有效方法。它的应用常见于组合机床和各类专用机床中。
➢ 在实际应用中，液压传动系统常通过控 制阀来改变单杆活塞缸的油路连接，使 它有不同的工作方式，从而获得快进 （差动连接）工进（无杆腔进油）快退 （有杆腔进油）的工作循环。
液压 第四章液压缸
π (D − d )
2 2
4Leabharlann − p2πD4
2
2
= ( p1 − p2 )
πD
4
2
− p1
πd
4
因为： 因为：A无>A有 比较上述结果： 比较上述结果：v <v有，F无>F有
无
即活塞杆伸出时，速度较慢，推力较大； 即活塞杆伸出时，速度较慢，推力较大； 活塞杆缩回时，速度较快，推力较小。 活塞杆缩回时，速度较快，推力较小。 因此适用于伸出时承受工作载荷，缩回时为 因此适用于伸出时承受工作载荷， 空载或轻载场合。 空载或轻载场合。 速度比： 速度比：
二、柱塞式液压缸（单作用式） 柱塞式液压缸（单作用式）
特点： ）柱塞与缸体不接触。 特点：1）柱塞与缸体不接触。 2 ）柱塞重量大 水平安装时会下垂， 柱塞重量大,水平安装时会下垂 水平安装时会下垂， 引起单边磨损，故多垂直使用。 引起单边磨损，故多垂直使用。 3）柱塞工作时受恒压。 ）柱塞工作时受恒压。 4）柱塞缸是单作用缸。为得到双向 ）柱塞缸是单作用缸。 运动，常成对使用。 运动，常成对使用。
v有 D2 λv = = 2 v无 D − d 2
无
当活塞杆直径愈小时， 差值愈小。 当活塞杆直径愈小时，v 与v有差值愈小。
③差动连接： 差动连接： 当单杆缸两腔同时通入压力 油时，由于无杆腔的有效 由于无杆腔的有效 面积大于有杆腔的有效面 积，则活塞受到的向右的 作用力大于向左的作用力， 作用力大于向左的作用力， 活塞右移， 活塞右移，并将有杆腔的 油液挤出，流进无杆腔， 油液挤出，流进无杆腔， 加快活塞杆的右移速度。 加快活塞杆的右移速度。 这种连接方式称~。 这种连接方式称 。
其运动速度和推力的计算： 其运动速度和推力的计算：
液压传动第4章PPT课件
A
p1
V F
d p2
Q
pp1p2
压力p 流量Q 液压功率
液压缸
作用力F 速度V 机械功率
➢液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是速度
和力。
➢液压缸和液压马达都是液压执行元件， 其职能是将液
压能转换为机械能。
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液压缸
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液压缸
三 梁 四 柱 式 压 力 机
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在图（b）中，液压缸为有杆腔进压力油，无杆腔回油
压力为零，可推动的负载为：
F 2 4 ( D 2 d 2 ) p 1m 4 ( 0 .1 2 0 .0 2 ) 7 2 1 6 0 .9 7 7( N 7 )7
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两腔进油,差动联接
A1
A2
F3
A1 A2
F3
P1
v3
P1
v3
q
等效
q
(c)差动联接
差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截 面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则 较小。
差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实 现快速运动的有效办法。
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两腔进油, 差动联接
A1
A2
F3
P1
v3
q
(c)差动联接
当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔
有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向
右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，
活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，
第4章-液压缸-用.
2.双叶片式摆动缸 在径向尺寸和工作压力相同的条件下，是单叶片式摆动缸输出转矩 的2倍，但回转角度相应减少，一般不超过150°。
特点和应用： 结构紧凑、输出转矩大，但密封困难。 一般只用于中、低压系统中的往复摆动， 转位或间歇运动的场合。 如：机床回转夹具、送料装置等。
1A 2
18 0
A 1
1 0 0
2.速度计算
缸1 q v1A1
v1A q11 1 0 6 0 1 1 0 0 341.6m/m in
缸2 q1出v1A2 q2进 v2A1
v 2 v 1 A A 1 2 A A 1 2v 1 1 8 0 0 0 1 .6 m /m in 1 .2 8 m /m in
（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下 垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使 用较为有利；
（4）当柱塞行程特别长时，仅靠导向套导向不够，可在 缸筒内设置各种不同形式的辅助支承，起到辅助导向的作用。
推力Ｆ F＝pA＝ｐ４ ｄ２
速度ｖ ｖ＝q＝ 4q A d2
2.应用 柱塞式液压缸的主要特点是柱塞与缸筒无配合要求，缸筒 内孔不需精加工，甚至可以不加工。 运动时由缸盖上的导向套来导向，所以它特别适用在行程 较长的场合。
三、摆动式液压缸 摆动式液压缸是输出转矩并实现往复摆动的执行元件。 当通入压力油时，它的主轴能输出小于3600的摆动运动。
单叶片式 双叶片式
1-定子块；2-缸体；3-摆动轴；4-叶片
1.单叶片式摆动缸
当摆动缸进出油口压力为ｐ1和ｐ2，输入流量为 ｑ时，输出转矩Ｔ和角速度ω各为
T＝ b 8(D2－ d2)(p1－ p2)m
液压与气压传动 (2)
第四章液压缸液压缸是将液体的压力能转换成机械能，实现往复直线运动或往复摆动的执行元件。
它具有结构简单、工作可靠和制造容易等优点，被广泛应用于各种液压机械设备中。
4.1 液压缸的分类与工作原理按照结构不同，液压缸可分为活塞缸、柱塞缸、组合缸和摆动缸四类。
活塞缸、柱塞缸实现往复直线运动，输出力和速度；摆动缸实现小于360°的往复摆动，输出扭矩和角速度；组合液压缸具有较特殊的结构和功用。
液压缸按液体压力的作用方式，又可分为单作用液压缸和双作用液压缸。
单作用液压缸是利用液体压力产生的推力推动活塞向一个方向运动，反向复位则靠弹簧力、重力或其它外力来实现。
双作用液压缸则是利用液体压力产生的推力推动活塞作正反两个方向的运动。
4.1.1活塞缸活塞缸可分为双杆活塞缸和单杆活塞缸两种。
一、双杆活塞缸双杆活塞缸是活塞两端都带活塞杆的液压缸。
它有两种安装形式，图 (a)所示是缸筒固定，活塞杆移动的安装形式。
图 (b)所示是活塞杆固定，缸筒移动的安装形式。
v 2F 2v 1F 1AALq(a )(b )(c )p 1qL L2p q1Ap q2A p F 1v 1F 2v 2图4-1LL双杆活塞缸两个方向上输出的推力F 1、 F 2相等，其值为：活塞往复运动的速度v 1、 v 2相等，其值为：)(4)(222121d D p p F F --==π)(42221d D q v v V-==πη二、单杆活塞缸图所示是活塞只有一端带活塞杆的液压缸，称为单杆活塞缸。
单杆活塞缸也有缸筒固定、活塞杆移动和活塞杆固定、缸筒移动两种安装形式。
当压力油以相同的压力p1和流量q 分别进入缸的左右两腔时，活塞杆左右运动时的推力和速度不相等，其值分别为：mm p d D p D p A p A F ηπη])([4)(2221222111--=-=mm p D p d D p A p A F ηπη])[(4)(2212221122--=-=2114D q A q v vv πηη==4222q q v vv ==ηηA 1DA 2dq+q '(a )(d)F 1v 1F 3v 3q 2p qp 12A 1p q qp 122F 2dA 2Dv 2(b )'A 1dA 2D1q(c )p q '将单杆活塞缸的两腔连通，并同时输入压力油，这种连接形式称为差动连接，如图（c ）所示。
第四章液压缸
4.1液压缸的工作原理
一、液压缸的组成
液压缸组成：活塞2、缸体1、活塞杆3、端盖4、 密封5
二、液压缸的工作原理
缸筒固定，一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，活塞以速 度连续向另一腔运v 1 动，活塞杆对外界做功；反之 亦然。
活塞杆固定，一腔连续地输入压力油时，则 缸筒向另一方向运动；反之亦然。
柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需 成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。
（1）单柱塞缸
●单向液压驱动，回程靠外力。
（2）双柱塞缸
●双向液压驱动
（3）参数计算
推力：F pApd2
4
速度：v
q A
4q
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。）
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。
4.3液压缸的结构
液压缸按结构组成可以分为缸体组件、活塞 组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等
1、缸体组件
缸体组件包括缸筒 、缸盖和一些连接零 件。缸筒可以用铸铁 （低压时）和无缝钢 管（高压时）制成。
缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。从加工的工艺 性、外形尺寸和拆装是否方便不难看出各种连接的特点。图 a)是法兰连接，加工和拆装都很方便，只是外形尺寸大些。 图b)是半环连接，要求缸筒有足够的壁厚。图 c）是拉杆式 连接，拆装容易，但外形尺寸大。图d）是螺纹连接，外形 尺寸小，但拆装不方便，要有专用工具。图 e）是焊接连接 ，结构简单，尺寸小，但可能会有因焊接有一些变形。
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
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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。
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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 )
液气压传动与控制第4章 执行元件
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（5）稳定性校核 对受压的活塞杆来说，一般其直径 d应不小于长 度l的1/15。当 l／d≥15时，须进行稳定性校核，应使活 塞所承受的负载力 F 小于使其保持工作稳定的临界负 载力FK，FK的值与活塞杆的材料、截面形状、直径和 长度以及液压缸的安装方式等因素有关。验算可按材 料力学有关公式进行，此处不再赘述。
第4章 执行元件
在液压和气压传动系统中，液压缸及气缸统称动 力缸，是实现直线往复运动的执行元件。而液压马达 和气压马达是实现旋转运动的执1
4.1 直线运动执行元件的类型、特点和工作原理
动力缸种类繁多，分类方法各不相同。按其作用 方式，可以分为两类：单作用缸及双作用缸。单作用 缸只是向活塞一侧输入压力流体实现单向运动，而反 方向的运动则靠自重、弹簧或其他外力实现。双作用 缸是交替地向活塞两侧输入压力流体实现往复运动。 按动力缸的结构形式分类可分为活塞式、柱塞式 两类，对气缸而言还有薄膜式。
4
5
6
（2）单杆活塞缸 如图 4.2所示是单杆活塞缸，它的流体进、出口的 布臵视其安装方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞 杆固定，工作台的移动范围都是活塞（或缸筒）有效 行程的两倍。
7
8
9
4.1.2 柱塞缸 一般设备中，较多地使用活塞式动力缸，但活塞 缸的缸孔要求精加工，行程长时加工困难。因此，在 长行程的场合可采用柱塞缸。图 4.3 所示柱塞缸，它只 能实现一个方向的运动，反向运动要靠外力，通常成 对反向布臵使用。
25
26
③液压缸缸筒长度 L 液压缸的缸筒长度 L 由最大 工作行程长度决定，缸筒的长度一般最好不超过其内 径的 20倍。 ④最小导向长度 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（如图 4.12）。
第四章液压缸(流体传动)
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4.1 类型及特点
1.活塞缸 单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。两端进出油口A和B都
可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。
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
4.2 液压缸的典型结构
径向销式连接 用锥销1把活塞2固连在活塞杆3上。特别适用于双出杆式
活塞。
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4.2 液压缸的典型结构
缓冲装置 作用：防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞，引起 噪音，影响工件精度或使液压缸损坏。 前后端盖上设缓冲装置 缓冲原理：
利用节流方法在液压缸的 回油腔产生阻力，减小速 度，避免撞击。
螺母连接
结构简单，适用负载较小，受力无冲击 的缸中，安装方便可靠，但在活塞杆上车 螺纹将削弱其强度。
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4.2 液压缸的典型结构
卡环式连接 活塞杆上开有一个环形槽，槽内装有两个半圆环3以夹紧 活塞4，半环3由轴套2套住，而轴套2的轴向位置用弹簧卡 圈1来固定。
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缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度Ra<0.08m，以 减少密封件的摩擦。
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4.2 液压缸的典型结构
缸盖
通常由钢材制成，有前端盖和后端盖，安装在缸筒的前后两端， 盖板和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、罗纹连接等。
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4.2 液压缸的典型结构
活塞 活塞的材料通常用钢或铸铁，也可采用铝合金。活塞应有一
液压与气压传动第四章习题答案1
第四章习题答案4-1、填空题1.液压马达和液压缸是液压系统的（执行）装置，作用是将（液压）能转换为（机械）能。
2.对于差动液压缸，若使其往返速度相等，则活塞面积应为活塞杆面积的（2倍）。
3.当工作行程较长时，采用（柱塞） 缸较合适。
4.排气装置应设在液压缸的（最高）位置。
5.在液压缸中，为了减少活塞在终端的冲击，应采取（缓冲）措施。
4-2、问答题1.如果要使机床工作往复运动速度相同，应采用什么类型的液压缸？答：双杆活塞缸2.用理论流量和实际流量（q t 和q ）如何表示液压泵和液压马达的容积效率？用理论转距和实际转距(T t 和T)如何表示液压泵和液压马达的机械效率？请分别写出表达式。
液压泵的容积效率：t V q q =η 液压马达的容积效率：q q t v =η 液压泵的机械效率： T T t m =η 液压马达的机械效率：t m T T=η4-3、计算题1.已知某液压马达的排量V ＝250mL/r ，液压马达入口压力为p 1＝10.5MPa ，出口压力p 2＝1.0MPa ，其机械效率ηm ＝0.9，容积效率ηv ＝0.92，当输入流量q ＝22L/min 时，试求液压马达的实际转速n 和液压马达的输出转矩T 。
答案：81r/min ；340N ﹒m2.如图4－12所示，四种结构形式的液压缸，分别已知活塞（缸体）和活塞杆（柱塞）直径为D 、d ，如进入液压缸的流量为q ，压力为p ，试计算各缸产生的推力、速度大小并说明运动的方向。
答案：a ）4)(22d D p F -⋅=π；4)(22d D qv -=π；缸体左移b ）42d p F π⋅=；42d qv π=；缸体右移 c ）42D p F π⋅=； 42D qv π=；缸体右移d ）42d p F π⋅=；42d qv π=；缸体右移3.如图4－13所示，两个结构相同的液压缸串联，无杆腔的面积A 1＝100×10-4 m 2，有杆腔的面积A 2＝80×10-4 m 2，缸1的输入压力p 1＝0.9 MPa ，输入流量q 1＝12L/min ，不计泄漏和损失，求：1) 两缸承受相同负载时，该负载的数值及两缸的运动速度。
《液压传动》(课件)-第四章精选全文
4．缓冲装置
图 液压缸缓冲装置的形式
缓冲装置有两种形式：一种为节流式， 它是指在液压缸活塞运动至接近缸盖时，使低 压回油腔内的油液，全部或部分通过固定节流 或可变节流器，产生背压形成阻力，达到降低 活塞运动速度的缓冲效果，图中的（a）， （b），（d），（e），（f）均属于此类。
另一类为卸载式，如图（c）所示，它是 指在活塞运动至接近缸盖时，双向缓冲阀2的 阀杆先触及缸盖，阀杆沿轴向被推离起密封作 用的阀座，液压缸两腔通过缓冲阀2的开启而 高低压腔互通，缸两腔的压差迅即减小而实现 缓冲。
当解锁压力油卸除之后又能自动锁紧。
1—锁紧套筒；2—活塞杆； 3—活塞
图套筒式锁紧装置
二、刹片式锁紧装置
如图所示，在液压缸的端盖上带有一 制动刹片1，它在碟形弹簧 2 的作用下被紧 紧地压在活塞杆 3 上，依靠摩擦力抵消轴 向力，从而使活塞杆锁紧在任意位置上。
当解锁压力油进入 A 腔后，在液压力 的作用下，将制动刹片顶开，使之脱离活 塞杆，达到解锁的目的。
F1
F2
(p1
p2 )A m
π 4
(D2
d2 )( p1
p2 )m
（4-1）
v1
v2
q A
v
（4-2）
式中， A ——液压缸的有效面积； ηm ——液压缸的机械效率； ηv——液压缸的容积效率； D ——活塞直径； d ——活塞杆直径； q ——输入液压缸的流量；
p1 ——进油腔压力；
p2 ——回油腔压力。
图（b）所示为半环连接，缸筒壁部因开了环形槽而削弱了 强度，因此有时要加厚缸壁，它容易加工和装拆，重量较轻， 常用于无缝钢管或锻钢制造的缸筒上。
图（c）所示为螺纹连接，缸筒端部结构复杂，外径加工时 要求保证内外径同心，装拆要使用专用工具，它的外形尺寸和重 量都较小，常用于无缝钢管或铸钢制的缸筒上。
液压与气压传动 第四章
4Q
d 2
4Q D2 d 2
得：D 2d
实际应用中，液压系统常通过控制阀，利 用差动连接来实现快进 工进 快退的工 作循环。
2、双杆活塞缸
活塞的两端都带有活塞杆的液压缸为双杆活塞缸
职能符号：
特点：
L （1）缸体固定：
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。
2、双叶片摆动缸
压力油从左上方和右 下方两个油口同时进 入，两个叶片在压力 油作用下使叶片轴作 顺时针方向摆动，回 油从右上方和左下方 两个油口流出，其摆 动角小于1500 在同 结构尺寸下，转矩增 大一倍，且径向力平 衡。
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4.3 液压缸的经典结构
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
双作用双活塞杆液压缸的 典型结构
活塞杆
端盖 缸体 活塞 密封 活塞杆
导向套
开口销 导向套
缸体 活塞活塞杆
支承环 密封 导向套
双作用单活塞杆液压缸
3 、伸缩缸：
由多个活塞缸 套装而成，且 前级缸的活塞 杆是后级缸的 缸筒。
特点：
1）由于各级缸活塞面积不等，所以各级活塞的运 动速度、推力亦不相等；
2）互相套装，行程可以很长，收缩起来又很短。
4 、齿条液压缸：
由两个活塞缸和 一套齿条齿轮传 动装置组成的液 压—机械联合传 动机构.可实现周 期性的往复摆动。
学习重点：
1、液压缸的种类、应用场合及各部分的基本结构；
2、液压缸的基本计算，特别是运动速度和输出力 的计算；
第4章 液压缸(液压传动)
Q1 QB Q2
V3
Q1 A1
QB Q2 A1
QB
V3 A2 A1
v3 A1 QB v3 A2
v3
QB A1 A2
4QB d 2
2020年6月15日
工程学院——液压传动与控制
差动液压缸往返速度相等，结构需要什么条件？
4QB d2
4QB (D2 d2 )
化简后
D 2d
结构简单、工作可靠、加工工艺容易、维护检 修方便，可频繁换向，易于布置和安装。
2、使用场合
应用在农业机械、工程机械和拖拉机等各类液 压系统中。
2020年6月15日
工程学院——液压传动与控制
液压缸的分类
1、单作用式（single-acting） 只能实现单向运动，即压力油只通向液压缸的一腔，
反向运动必须依靠外力来实现。
d
2
)
v
F2 ( A2 p2 A1 p1)m
4
[( D2
d
2
)
p2
D2
p1 ] m
2020年6月15日
工程学院——液压传动与控制
比较上述各式，可知：
v2 v1
F1 F2
速度比
2020年6月15日
v2 v1
D2 D2 d 2
工程学院——液压传动与控制
差动连接
2020年6月15日
工程学院——液压传动与控制
Q1
d2 D2
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工程学院——液压传动与控制
增压缸动态演示
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工程学院——液压传动与控制
3、齿条活塞缸
组成：双活塞缸和齿轮齿条
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工程学院——液压传动与控制
液压传动课件_第四章
第4章液压缸液压缸是液压系统的执行元件，它是将液体的压力能转换成工作机构的机械能，用来实现直线往复运动或小于360°的摆动。
液压缸结构简单、配制灵活、设计、制造比较容易、使用维护方便，所以得到了广泛的应用。
4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算液压缸的类型名称图型说明活塞式液压缸单杆单作用活塞单向作用，依靠弹簧使活塞复位双作用活塞双向作用，左、右移动速度不等，差动连接时，可提高运动速度双杆活塞左、右运动速度相等柱塞式液压缸单柱塞柱塞单向作用，依靠外力使柱塞复位双柱塞双柱塞双向作用摆动式液压缸单叶片输出转轴摆动角度小于300°双叶片输出转轴摆动角度小于150°4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算其他液压缸增力液压缸当液压缸直径受到限制而长度不受限制时，可获得大的推力增压液压缸由两种不同直径的液压缸组成，可提高B腔中的液压力伸缩液压缸由两层或多层液压缸组成，可增加活塞行程多位液压缸活塞A有三个确定的位置齿条液压缸活塞经齿条带动小齿轮，使它产生旋转运动4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算活塞式液压缸活塞式液压缸由缸筒、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。
又有缸筒固定、活塞移动与活塞杆固定、缸筒移动两种运动方式。
1.单杆活塞式液压缸4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算单杆活塞式液压缸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运动行程的两倍。
由于单杆液压缸左右两腔的活塞有效作用面积A1和A2不相等，所以，这种液压缸具有三种连接方式，如图所示。
DdDdDdv 1vA 1A 2 A 2A 1F 1Fqqp 2 p 1 p 2 p 1v 2v F 2Fv 3v F 3FA 1A 2qqqq+q'q'4.1 液压缸的类型、特点和基本参数计算1.单杆活塞式液压缸(1) 当无杆腔进油、有杆腔回油时F 1——推力；1υ——运动速度；p 1——进油压力；p 2——回油压力。
流体传动与控制-第四章-液压缸
其他液压缸及特点 3.齿条液压缸
结构 －由活塞缸和齿轮齿条机 构组成的复合缸 －将活塞的直线往复运动 转换为齿轮的旋转运动 应用
－机床进刀机构、回转工 作台、液压机械手等
4.1.4 液压缸的典型结构和材料
1.液压缸典型结构
缸体组件 活塞组件
密封组件
缓冲组件 排气组件
1－缸底；2－弹簧挡圈；3－套环；4－卡环；5－活塞；6－O形密封圈； 7－支承环；8－挡圈；9－YX 形密封圈；10－缸体；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
3.伸缩式液压缸
结构 －由两个或多个活塞式缸套装而成
－前一级缸的活塞是后一级缸的缸筒
－伸出时，活塞杆由大到小依次伸出 －缩回时，则由小到大依次收回
特点
－可以获得较大的行程 －缩回后轴向尺寸较小 应用 －工程机械和自动线步进式输送装置
4.摆动液压缸
单叶片摆动缸：工作压力小于10MPa，摆动角度小于280°， 径向力不平衡
F Ap d 2 p (N) 4 v 4q (m/s) d2
活塞式液压缸 1.单杆活塞式液压缸
缸体
活塞
活塞杆
图形符号
单杆活塞液压缸的运动速度和推力计算
无杆腔进油： qv 4qv v1 (m/s) 2 A1 D
2 2 F1 D p D d 2 p0 m 106 4 4
密封圈密封(3/5)
（b）V形密封圈。V形圈的截面为V形。如图5.15所 示的V形密封装置是由压环、V形圈（也称密封环） 和支承环组成。当工作压力高于10 MPa时，可增加V 形圈的数量，提高密封效果。安装时，V形圈的开口 应面向压力高的一侧。 V形圈密封性能良好，耐高压，寿命长，通过调 节压紧力，可获得最佳的密封效果，但V形密封装置 的摩擦阻力及结构尺寸较大，主要用于活塞及活塞 杆的往复运动密封 。它适宜在工作压力为 p ≤50 MPa、温度为－40℃ ~ +80℃的条件下工作。
液气压传动第四章液压缸
第四章液压缸一、名词解释差动油缸摆动液压缸单作用液压缸双作用液压缸推力油缸增压缸二、填空1、双作用单活塞杆液压缸的活塞直径为D，活塞杆直径为d，当输入压力为P，流量为Q的油液时，若不计损失，活塞杆伸出时，推力为，速度为；活塞杆缩回时，拉力为，速度为。
2、单作用缸的内径为D，柱塞直径为d，柱塞速度V，负载为F，柱塞缸内压力P为，输入流量Q为。
3、速比为2的液压缸称为差动油缸，其无杆腔活塞的有效面积为有杆活塞有效面积的倍，差动连接时活塞往返速度。
4、串联液压缸可使推力一倍，因此也称为。
5、增压缸是通过两个油缸来实现增压的，伸缩式油缸适用于较大，而安装空间受到限制的工作环境。
6、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径为D，活塞杆直径为d，其往返速比为。
7、液压缸的效率是缸的实际运动速度和理想运动速度之比。
三、选择题1、伸缩缸外伸时，首先伸出。
①柱塞②套筒2、活塞面积加大时，液压缸的刚度。
①提高②不变③降低3、工作行程很长的情况下，使用油缸最合适。
①双作用式②伸缩式③增压式4、当液压缸活塞的运动速度很高或运动部件质量很大时，可在液压缸内部设置装置。
①密封装置②排气装置③缓冲装置5、差动连接时，活塞杆往返运动的速比为。
① 1 ② 2 ③0.56、差动油缸的无杆腔活塞有效面积为有杆腔活塞有效面积的倍。
①1 ②2 ③37、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径与活塞杆直径之比为2∶1，活塞杆往返速度比为。
①3∶4 ②4∶3 ③4∶18、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径与活塞杆直径之比为2∶1，活塞杆伸①3∶4 ②4∶9①正比②反比10①较大②较小四、简答及计算题12、那种类型的油缸采用怎样的方式，可以得到差动油缸，它的推力和速度与什么有关？3、何谓差动连接？差动连接液压缸要求往返速度相等时，活塞和活塞杆直径的关系如何？4、某一差动油缸，要求快进速度V1是快退速度V2的两倍，试求活塞面积A1与活塞杆截面积A2之比应为多少，即A1/A2=？5、液压缸差动连接的本质是什么？当活塞杆两侧的有效面积A1=2A2时，主要达到什么目的？6、如图所示液压缸，设缸径D=125mm，活塞杆直径d=63mm，最大行程S=2000mm，当油源压力p=16Mpa、流量Q=20L/min时，试计算：流量为q时，问缸向哪个方向走？速度/推力如何？9、什么是推力油缸？什么是摆动油缸？各有哪些类型？10、如图所示差动联接液压缸。
液压传动4ppt
1）、差动连接只能向一个方向运动，反向 运动时再接入非差动连接；
13
2）、输出的推力和速度。
结论
较大提高速度，推力下降很大。 单杆活塞缸职能符合
14
二、柱塞缸
1、只能实现一个方向的运动，反向运动要 靠外力；
15
2、柱塞与缸筒不接触，运动时由缸盖上的 导向套来导向，因此缸筒的内壁不须精 加工；
31
解：a).移动速度：v=4q / π(D2-d2) 移动方向：缸筒向左移动 活塞杆的受力：受拉；F= π(D2-d2)p/4
b).移动速度：v=4q / πd2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F= πd2p/4
c).移动速度：v=4q / πd2 移动方向：缸筒向右移动 活塞杆的受力：受压；F= πd2p/4
前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸
筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回
时可保持很小的尺寸。
19
3、齿轮缸：由两个柱塞缸和一套齿轮齿条 传动装置组成。柱塞的移动经齿轮齿条 传动装置变成齿轮的 转动。
20
§4－2 液压缸的设计与计算
一、设计时应注意的问题
1、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纵向稳定 性；
第四章 液压缸
1
前言
液压缸是液压系统中的执行元件。 它是一种把液体的压力能转换成机械能 以实现直线或往复运动的能量转换装置。
特点
液压缸结构简单，工作可靠，在 液压系统中得到了广泛的应用。
2
§4－1 液压缸的类型和特点
一、活塞缸 ㈠、双杆活塞缸 1、缸筒固定的双杆活塞缸：
3
结构特点
1）、进、出油口布置在缸筒两端； 2）、两活塞杆的直径一般相等； 3）、当工作压力P1和输入流量q不变时，
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第四章液压缸
一、名词解释
差动油缸摆动液压缸单作用液压缸
双作用液压缸推力油缸增压缸
二、填空
1、双作用单活塞杆液压缸的活塞直径为D，活塞杆直径为d，当输入压力为P，流量为Q的油液时，若不计损失，活塞杆伸出时，推力为，速度为；活塞杆缩回时，拉力为，速度为。
2、单作用缸的内径为D，柱塞直径为d，柱塞速度V，负载为F，柱塞缸内压力P为，输入流量Q为。
3、速比为2的液压缸称为差动油缸，其无杆腔活塞的有效面积为有杆活塞有效面积的倍，差动连接时活塞往返速度。
4、串联液压缸可使推力一倍，因此也称为。
5、增压缸是通过两个油缸来实现增压的，伸缩式油缸适用于较大，而安装空间受到限制的工作环境。
6、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径为D，活塞杆直径为d，其往返速比为。
7、液压缸的效率是缸的实际运动速度和理想运动速度之比。
三、选择题
1、伸缩缸外伸时，首先伸出。
①柱塞②套筒
2、活塞面积加大时，液压缸的刚度。
①提高②不变③降低
3、工作行程很长的情况下，使用油缸最合适。
①双作用式②伸缩式③增压式
4、当液压缸活塞的运动速度很高或运动部件质量很大时，可在液压缸内
部设置装置。
①密封装置②排气装置③缓冲装置
5、差动连接时，活塞杆往返运动的速比为。
① 1 ② 2 ③0.5
6、差动油缸的无杆腔活塞有效面积为有杆腔活塞有效面积的倍。
①1 ②2 ③3
7、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径与活塞杆直径之比为2∶1，活塞杆往返速度比为。
①3∶4 ②4∶3 ③4∶1
8、双作用单活塞杆液压缸缸筒内径与活塞杆直径之比为2∶1，活塞杆伸
①3∶4 ②4∶
9
①正比②反比
10
①较大②较小
四、简答及计算题
1
2、那种类型的油缸采用怎样的方式，可以得到差动油缸，它的推力和速度与什么有关？
3、何谓差动连接？差动连接液压缸要求往返速度相等时，活塞和活塞杆直径的关系如何？
4、某一差动油缸，要求快进速度V1是快退速度V2的两倍，试求活塞面积A1与活塞杆截面积A2之比应为多少，即A1/A2=？
5、液压缸差动连接的本质是什么？当活塞杆两侧的有效面积A1=2A2时，主要达到什么目的？
6、如图所示液压缸，设缸径D=125mm，活塞杆直径d=63mm，最大行程S=2000mm，当油源压力p=16Mpa、流量Q=20L/min时，试计算：
流量为q时，问缸向哪个方向走？速度/推力如何？
9、什么是推力油缸？什么是摆动油缸？各有哪些类型？
10、如图所示差动联接液压缸。
已知进油流量Q=30l/min，进油压力p=40
11、 有一单杆液压缸，已知缸筒内径D=125mm ，活塞杆直径d=90mm ，进油流量Q=40l/min ，进油压力p 1=25×105Pa ，回油压力p 2=0，试求：1）当压力油从无杆腔进入有杆腔的油直接回油箱时，活塞的运动速度v 1，输出推力F 1；2）当压力油从有杆腔进入无杆腔的油直接回油箱时，活塞的运动速度v 3和输出推力F 3。
12、 图示液压系统，要求活塞左、右运动速度相等，即v 左=v 右，试求油D
13、如图示，要使液压缸活塞向左和向右运动的速比22
31v v =，试求液
14、图示液压系统，已知油泵流量Q=10 l/min ，油缸量进速度V 慢
=0.5m/min ，油缸快进和快退的速比2
3
快退
快进
V V ，试求：油缸两腔有效面积A 1、
A 2及快进和快退速度V 快进、V 快退。
第四章 液压缸参考答案
一、名词解释
1、摆动液压缸：将液压能转变为小于360o 回转运动机械能的液压缸。
2、差动油缸：速比为2的双作用单活塞液压缸称差动油缸。
3、单作用液压缸：在工作行程时，依靠液压力推动活塞只能一个方向运动，回程时则借重力或弹簧力等外力使活塞动力。
4、双作用液压缸：利用液压力推动活塞作正反两个方向运动的液压缸。
5、推力油缸：实现往复运动的液压缸。
6、增压缸：采用大、小活塞串联的液压缸，可使小活塞腔输出比大活塞腔高的压力，称为增压缸。
二、填空
1、P
D
2
4
π
，
2
4D
Q
π 。
2、
2
4d
F
π ，V
d 2
4
π。
3、 2 ， 相等 。
4、 增加 ， 增压油缸 。
5、 串联 ， 工作行程 。
6、
2
2
2
d
D
D
- 。
7、容积
三、选择题
3、答：双作用单活塞杆液压缸有杆腔的回油又进入无杆腔，使得无杆腔的进油量增加，活塞伸出的速度加快，实现快进。
差动连接时：
4、解：
5、答：差动连接为本质是使双作用单活塞杆油缸有杆腔的回油进入无杆腔中，使油缸的进油流量增大，活塞运动速度加速，实现快进，活塞杆两侧的有效面积A 1=2A 2时，可使差动连接时往返速度相等。
2
2
2
2
1
1
11
2
2
2
2
4)
(4
4
4
)(4
4
d
Q
d
D D
Q
A A Q V VA Q VA A
V
A Q A Q Q V P
d P d
D
P D F ππ
π
π
π
π
=
--
=
-=
+=∴+=
+=
=
--
= 速度：推力：d
D d
D d D Q
d
Q
V V d D Q
V d
Q
V 22)
(44)
(442
22
22
2
22
==⇒-=
=-==ππππ即
缩时
当
坤缩坤)
(442222
1d D Q
V d
Q V -=
=ππ 3
4
4
2)
(42
422
22
2
2
12
2
2
2
2
2
21==
=∴
=-⇒-==d
D d
D A A d
d D d D
Q
d
Q
V V π
π
ππ即
时
当
②
）
（往S D
Q
V L T 6.7360
02
.04125
.014.32422
2
=⨯⨯⨯===
π)
(4)(4
02
22
2
2
2d D Q
V P
d D F d
V F -=
-=∴=
=ππ
π
8、答：能运动, 缸向右运动
9、答：用于实现直线往复运动的液压缸称为推力油缸。
用于实现小于360o
回转运动的液压缸称为摆动油缸。
推力油缸：单作用液压缸、双作用液压缸、多级液压缸、组合液压缸 摆动油缸：单叶片式、双叶片式
10、 113mm ， 80mm ， 20×103
N
11、 3.26m/min ， 30 664N ， 6.78m/min ， 14 768N ， 6.29m/min ， 15 896N 12、2
13、答 活塞向右运动为差动联接，故其运动速度v 1为
活塞向左运动速度v 2为
又
所以
即 22123A A A =-）（
P
d d P d D P d D F d D Q
V )(4
)(4
)(4
)(42
2212
122
22
2
2-=
--
-=
-=π
π
π
π2
1A Q v =
2
11A A Q v -=
2
231v v =2
212
3
A Q A
A Q
⋅
=-
故
4、解
因为
所以
又 2
32
32
12=
∴
=
-A A A v v 快
退
快进
故 2
5
315321220cm A A =⨯==
min /25.1min /1250122010
103
2
1m cm v A A Q ====-⨯-）
（快进
min /833.0min /83312
10
103
2
m cm v A Q ===
=⨯快退
，
，
快退快进2
2
1A Q A A Q v v =
=
-min
/5.01
m v A Q ==
慢3
52
1=
A A 2
3
12050
10
10cm
v Q
A =⨯=
=慢。