液压缸设计

柱塞上有效作用力F为：
p . d2 F=p.A= 4 柱塞运动速度为： Q 4Q v= A = d2 式中 d—柱塞直径；其它符号意义同 前。
三、伸缩式液压缸
伸缩式液压缸具有二级或多级活塞， 如图所示。伸缩式液压缸中活塞伸出的顺 序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般 是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程， 而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种 液压缸常用于工程机械和农业机械上。
v=Q/A=4Q/(D2-d2) , F=p.A=p. (D2-d2)/4
v—活塞（或缸筒）运动速度；Q—供油流量； F—活塞（或缸筒）上的作用力； p—供油压力；A—活塞有效面积； D—活塞直径；d—活塞杆直径。 这种液压缸在传动时活塞杆只承受拉力， 多数用于机床。
2、双活塞杆液压缸
双活塞杆液压缸的两端都有活塞伸出， 如图所示。其组成与单活塞杆液压缸基本 相同。缸筒与缸盖用法兰连接，活塞与缸 筒内壁之间采用间隙密封。
第四章
液压缸
液压缸的类型和工作原理
液压缸的设计和计算
§ 4-1液压缸的类型和工作原理
液压缸是将液压能转变为机械能 的、做直线往复运动（或摆动运动） 的液压执行元件。它结构简单、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—活塞杆
2—压盖
双活塞杆液压缸结构 3—缸盖 4—缸筒 5—活塞
6—密封圈
双活塞缸机构示意
将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台 相联接时，工作台运动所占空间长度为活塞 有效行程的三倍（见图A）。一般多用于小 机床；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒 和工作台相联接时，工作台运动所占空间长 度为液压缸有效行程的两倍（见图B），适 用于中型及大型机床。
根据常用液压缸的结构形式，可 将其分为四种类型：
活塞式
{ 双活塞杆式
单活塞杆式
柱塞式
伸缩式 摆动式
一、活塞式液压缸
单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如 图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口 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、单活塞杆液压缸
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
单叶片式摆动液压缸计算简图
结束
§ 4-2
液压缸的设计和计算
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。
一、液压缸主要尺寸的确定
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。
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。
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
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
符号意义参阅下图
图4-3 差动连接的单活塞杆液压缸
单活塞杆液压缸可以是缸筒固定，活塞 运动；也可以是活塞杆固定缸筒运动。无 论采用其中哪一种形式，液压缸运动所占 空间长度都是两倍行程。（见下图）
单活塞杆液压缸运动所占空间
双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相 等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力 不变，那么活塞反复运动时两个方向的作用 力和速度相等。
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
2、活塞杆直径d与缸筒内径D的计算
参照下图，当供给液压缸的流量Q一定时， 活塞两个方向的运动速度为： V1=Q/A1=4Q/πD2 (向左） V2= Q/A2=4Q/π(D2-d2) (向右） 当供油压力p一定，回油压力为零时 作用力： F1=p.A1=p.πD2/4 (向右）
F2=p.A2=p.π(D2-d2)/4 (向左）
当其差动连接时，作用力为： F3=p(A1-A2)=p.(πd2/4) 速度:v3=(Q+Q2)/A1=(Q+v3.A2)/A1 所以 v3=Q/(A1-A2)=4Q/πd2
A 摆动式液压缸
1－定子块 2－缸体 3－弹簧 4－密封镶条 6－叶片 7－支承盘 8－盖板 5－转子
如图所示，若输入液压油的流量为Q和 摆动轴输出的角速度之间的关系为： Q=/4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2) 所以 ＝8Q/b(D2-d2) 式中 n－摆动轴的转速(n= /2)； b－叶片宽度； D、d－见图。
二、柱塞式液压缸
柱塞式液压来自百度文库结构
柱塞式液压缸特点： （１）它是一种单作用式液压缸，靠 液压力只能实现一个方向的运动，柱 塞回程要靠其它外力或柱塞的自重； （２）柱塞只靠缸套支承而不与缸套 接触，这样缸套极易加工，故适于做 长行程液压缸； （３）工作时柱塞总受压，因而它必须 有足够的刚度； （４）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。
伸缩式液压缸结构示意图 1—活塞 2—套筒 3—O形密封圈 4—缸筒 5—缸盖
四、摆动式液压缸
摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运 动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单 叶片和双叶片两种形式。图中定子块固定在 缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进 油方向， A A－A 叶片将 带动转 子作往 复摆动。