双活塞杆液压缸
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第四章 液压缸(双活塞液压缸)ppt课件
缸筒固定式双活塞杆液压缸，活塞杆带动工作台运动， 工作台移动范围等于活塞有效行程的3倍，占地面积大； 活塞固定式双杆活塞缸，缸筒带动工作台运动，工作台 移动范围等于活塞有效行程2倍，占地面积小。
.
2
因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，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。则缸的运动速度V和推力F分别为：
vqAv (D42qd2)v （4.1）
F4(D 2d2)p (1p2)m （4.2）
式中:
p 1、 p 2 —分别为缸的进、回油压力；
、 v m —分别为缸的容积效率和机械效率； D 、d —分别为活塞直径和活塞杆直径；
q —输入流量； A—活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
4.1.1 活塞式液压缸
活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式， 其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
4.1.1.1 双杆活塞液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体 固定和活塞杆固定两种安装形式，如下图所示。
q P1
A
F
v
P2
(a)缸筒固定式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
.
1
F
Av
P2 P1 q
(b)活塞杆固定式
.
3
.
2
因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，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。则缸的运动速度V和推力F分别为：
vqAv (D42qd2)v （4.1）
F4(D 2d2)p (1p2)m （4.2）
式中:
p 1、 p 2 —分别为缸的进、回油压力；
、 v m —分别为缸的容积效率和机械效率； D 、d —分别为活塞直径和活塞杆直径；
q —输入流量； A—活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
4.1.1 活塞式液压缸
活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式， 其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
4.1.1.1 双杆活塞液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体 固定和活塞杆固定两种安装形式，如下图所示。
q P1
A
F
v
P2
(a)缸筒固定式
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
.
1
F
Av
P2 P1 q
(b)活塞杆固定式
.
3
液压缸的类型和特点
u
qv A
4qv
(D2 d 2)
（1-1）
F
( p1
p2 )A
4
(D2
d
2 )( p1
p2 )
（1-2）
式中：u——活塞（或缸体）的运动速度；qv——供油流量；F——活 塞(或缸体)上的推力；p1、p2——分别为液压缸进、出口压力；A——液压 缸有效工作面积；D、d——分别为活塞、活塞杆直径。
这种两个方向等速、等力的特性使双杆液压缸可以用于双向负载基本 相等的场合，如磨床液压系统。
图1-1 双杆活塞式液压缸
2.单杆活塞式液压缸
如图1-2所示为双作用单杆活塞式液压缸。它只在活塞的一侧装有 活塞杆，因而，两腔有效作用面积不同。
当向两腔分别供油，且供油压力和流量不变时，活塞在两个方向的 运动速度和推力都不相等。
图 1-9活塞与活塞杆的连接形式 (a)整体式；(b)焊接式；(c)锥销式；(d)、(e)螺纹式；(f）、（g)半环式
2.2 密封装置
作用：是用来防止液压油的泄漏。 分类： 1、根据两个需要密封的偶合面间有无相对运动： ①动密封 ②静密封 2、常见的密封方法主要有： ①间隙密封 ②活塞环密封 ③密封圈密封。
⑷拉杆式连接：结构通用性好，缸筒加工方便，拆装容易，但端盖的
体积较大，拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适用于长度不 大的中低压缸。
⑸焊接式连接：外形尺寸较大，结构简单，但焊接时易引起缸筒变形，
主要用于柱塞式液压缸。
图 1-8 (a)法兰式；(b)半环式；(c)外螺纹式；(d)内螺纹式；(e)拉杆式；(f)焊接式
液压缸的类型和特点
分类：
1、按结构特点分：活塞式、柱塞式、摆动式、组合式。 2、按作用方式分：单作用式、双作用式。
液压缸的类型和特点
（4.5）
Page ▪ 7
（4.6）
由于A1＞A2，所以F1＞F2，v1＜v2，即无杆腔进油工作时，推力大 而速度慢；有杆腔进油工作时，推力小而速度快。因此，单杆活塞式 液压缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较慢，另一个方向为空 载快速退回运动的设备。
液压缸的类型和特点
1.2 柱塞缸
如图4.3（a）所示为单向柱塞缸，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，如图4.3(b)所 示。
图4.4 伸缩缸
（4.9） （0）
液压缸的类型和特点
Page ▪ 11
图4.5 双作用式伸缩缸
液压缸的类型和特点
（2）摆动式液压缸 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，如图4.6所示。 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。
Page ▪ 12
液压缸的类型和特点
Page ▪ 13
图4.6 摆动式液压缸
液压、液力与气压传动技术
液压、液力与气压传动技术
液压缸的类型和特点
液压缸又称为油缸。液压缸与马达一样，是将液压能转变为机械能的装 置。它是液压系统中的一种执行元件，其功能是将液压能转变为直线运动 或摆动的机械能。
按结构形式分：
①活塞缸，又分单杆活塞缸、双杆活塞缸；
②柱塞缸；
③摆动缸，又分单叶片和双叶片摆动缸。
按作用方式分：
缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据 安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
Page ▪ 3
图 双杆式活塞缸
Page ▪ 7
（4.6）
由于A1＞A2，所以F1＞F2，v1＜v2，即无杆腔进油工作时，推力大 而速度慢；有杆腔进油工作时，推力小而速度快。因此，单杆活塞式 液压缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较慢，另一个方向为空 载快速退回运动的设备。
液压缸的类型和特点
1.2 柱塞缸
如图4.3（a）所示为单向柱塞缸，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，如图4.3(b)所 示。
图4.4 伸缩缸
（4.9） （0）
液压缸的类型和特点
Page ▪ 11
图4.5 双作用式伸缩缸
液压缸的类型和特点
（2）摆动式液压缸 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，如图4.6所示。 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。
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液压缸的类型和特点
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图4.6 摆动式液压缸
液压、液力与气压传动技术
液压、液力与气压传动技术
液压缸的类型和特点
液压缸又称为油缸。液压缸与马达一样，是将液压能转变为机械能的装 置。它是液压系统中的一种执行元件，其功能是将液压能转变为直线运动 或摆动的机械能。
按结构形式分：
①活塞缸，又分单杆活塞缸、双杆活塞缸；
②柱塞缸；
③摆动缸，又分单叶片和双叶片摆动缸。
按作用方式分：
缸，它一般由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等零件构成。根据 安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。
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图 双杆式活塞缸
几种液压缸介绍
由式(4-20) ～式(4-23) 可知，由于A1＞A2,所以F1＞F2，v1＜v2。如把两个方向上的输出速度v2 和v1 的比值称为速度比， 记作λv，则λv=v 2/v 1=1/ ［1-(d/D)2］。因此， d = D (λ v − 1) / λ v 。在已知D和λv时，可 确定d值。
/ltcd/kcjj/42.htm
4q 4q = 2 2 π ( D − d ) πd 2
2. 柱塞缸
即： D=
2d
(4-26)
把单杆活塞缸实现 差动连接， 并按D=[KF()2[KF]]d设计 缸径和杆径的油缸称之为差动液压缸。 如图4-8(a) 所示为柱塞缸，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。如图4-8(b)所示， 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。 柱塞缸 输出的推力和速度各为：
图4-6单杆式活塞缸 由于液压缸两腔的有效工作面积不等，因此 它在两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为： F1=(p1A1-p2A2)=π［(p1-p2)D 2-p2d2］/4 F1=(p1A1-p2A2)= π［(p1-p2)D 2-p2d2 ］/4 v1=q/A 1=4q/πD2 v2=q/A 2=4q/π(D2-d2) (4-20) (4-21) (4-22) (4-23)
图 4-8
柱塞缸 F=pA=p πd2/4 υi=q/A=4q/πd2 (4-27) (4-28)
3. 其他液压缸 (1) 增压液压缸。增 压液压缸又 称增 压器，它利用活塞和柱 塞有效面积的不同使液压系统中的 局部区域获得高 压。它有 单作用和双作用两种 型式，单作用 增 压缸的工作 原理如图 4-9(a) 所示，当 输入活塞缸的液体压 力为 p1，活塞直径为 D，柱 塞 直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为： p2=p 1(D/d) 2=Kp 1 (4-29)
液压泵液压缸液压马达的型号及参数以及精编版
液压、气动一、液压传动1、理解：液压传动是以流体为工作介质进行能量传递的传动方式。
2、组成原件1、把机械能变换为液体（主要是油）能量（主要是压力能）的液压泵2 、调节、控制压力能的液压控制阀3、把压力能转换为机械能的液压执行器（液压马达、液压缸、液压摆动马达）4 、传递压力能和液体本身调整所必需的液压辅件液压系统的形式3、部分元件规格及参数衡力，磨损严重，泄漏较大。
叶片泵：分为双作用叶片泵和单作用叶片泵。
这种泵流量均匀、运转平稳、噪音小、作压力和容积效率比齿轮泵高、结构比齿轮泵复杂。
柱塞泵：容积效率高、泄漏小、可在高压下工作、大多用於大功率液压系统；但结构复杂，材料和加工精度要求高、价格贵、对油的清洁度要求高。
一般在齿轮泵和叶片泵不能满足要求时才用柱塞泵。
还有一些其他形式的液压泵，如螺杆泵等，但应用不如上述3种普遍。
适用工况和应用举例【KCB/2CY型齿轮油泵】工作原理：2CY、KCB齿轮式输油泵在泵体中装有一对回转齿轮，一个主动，一个被动，依靠两齿轮的相互啮合，把泵内的整个工作腔分两个独立的部分。
A为入吸腔，B为排出腔。
泵运转时主动齿轮带动被动齿轮旋转，当齿化从啮合到脱开时在吸入侧(A)就形成局部真空，液体被吸入。
被吸入的液体充满齿轮的各个齿谷而带到排出侧(B)，齿轮进入啮合时液体被挤出，形成高压液体并经泵的排出口排出泵外。
KCB/2Y型齿轮油泵型号参数和安装尺寸如下：【KCB/2CY型齿轮油泵】性能参数：【KCB/2CY型齿轮油泵】安装尺寸图：KCB18.3~83.3与2CY1.1~5安装尺寸图电动机KCB200~960与2CY8~150安装尺寸图双联叶片泵（两个单级泵并联组成，有多种规格）以下为YYB—AA型YYB—AB型ηη(2)液压马达：是把液体的压力能转换为机械能的装置分类：1、按照额定转速选择：分为高度和低速两大类，高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等，高速液压马达主要具有转速较高，转动惯性小，便于启动和制动，调速和换向的灵敏度高。
双活塞液压缸的研制及应用
《 装备制造技术）ｏ ８ ２ｏ 年第 １ 期 ２
双活塞液压缸 的研 制及应用
叶穗 ’ ，黄俊 桂
（． １ 常州机 电职业技 术学 院 ， 江苏 常州 ２３６ ； ． １１ ２ ４ 无锡桥联数控 机床有限公司 ， 江苏 无锡 ２４８ ） １１７
摘 要： 介绍 了双活塞液压缸的研制及应用， 与单 活塞液压缸相比 ， 它具有动作 快速、 灵活等优点 ， 特别适合在 需要快速提供 强大推 力或拉
Ｄ： ． 、 １１ ３
Ｖ Ｐ
面｜ 积ｓ ＝ 孚
推力 ×５ ４×１０ （２ ４５ ＝ ８ ５ ・Ｎ ＝ ０× １ Ｌ ・ ３ ８７５
ａ ， ｒｍ）
Ｐ—— 活塞最大作用力 （ Ｎ）
Ｐ— — 油 缸 ３４ ０ 能满足使用要 求。 ６ ０ Ｎ，
（ 转 第 侣 ４页 ） 下
１７ ７
Ｅｑｕｐｍｅ Ｍ ａ ｆ ｃｒｎｇＴｅ ｈｎ ｌ ｙ Ｎｏ １ ２ ０８ ｉ ｎｔ ｎｕ ａ ｔｉ ｃ ｏｏｇ ． ２， ０
针对锅炉运行 的特点 ， 利用 翻板式锁气器 的结构原理 ， 对
其落渣 系统进行 了改造 ，顺利解决 了传统刮板式除渣机结构 存在 的诸多 问题 。 从除渣工艺的角度 ， 改善 了锅 炉燃烧 的稳定 性， 提高热效 率 ， 延长设备 的使用寿命 。
合作开发 的 Ｓ Ｌ ５ ０ Ｋ Ｘ ００大型数控龙 门铣镗床 ，主轴采用 Ｂ ６ Ｔ０ 刀柄 ， 拟采 用液压缸松刀 ， 即松刀时 ， 油缸后腔进油 ， 由活塞推
活塞杆后 端用于安装挡块 ， 以便 活塞 移动到位后发讯 ， 活
塞 中间为主轴 吹气通 道。
动主轴 内的拉杆前移。要求松刀力达到 ３４ ０ ６ ０ Ｎ。
图 ４ 采用螺丝与转动轴鳍片连接的锁气器翻板装置
双活塞液压缸 的研 制及应用
叶穗 ’ ，黄俊 桂
（． １ 常州机 电职业技 术学 院 ， 江苏 常州 ２３６ ； ． １１ ２ ４ 无锡桥联数控 机床有限公司 ， 江苏 无锡 ２４８ ） １１７
摘 要： 介绍 了双活塞液压缸的研制及应用， 与单 活塞液压缸相比 ， 它具有动作 快速、 灵活等优点 ， 特别适合在 需要快速提供 强大推 力或拉
Ｄ： ． 、 １１ ３
Ｖ Ｐ
面｜ 积ｓ ＝ 孚
推力 ×５ ４×１０ （２ ４５ ＝ ８ ５ ・Ｎ ＝ ０× １ Ｌ ・ ３ ８７５
ａ ， ｒｍ）
Ｐ—— 活塞最大作用力 （ Ｎ）
Ｐ— — 油 缸 ３４ ０ 能满足使用要 求。 ６ ０ Ｎ，
（ 转 第 侣 ４页 ） 下
１７ ７
Ｅｑｕｐｍｅ Ｍ ａ ｆ ｃｒｎｇＴｅ ｈｎ ｌ ｙ Ｎｏ １ ２ ０８ ｉ ｎｔ ｎｕ ａ ｔｉ ｃ ｏｏｇ ． ２， ０
针对锅炉运行 的特点 ， 利用 翻板式锁气器 的结构原理 ， 对
其落渣 系统进行 了改造 ，顺利解决 了传统刮板式除渣机结构 存在 的诸多 问题 。 从除渣工艺的角度 ， 改善 了锅 炉燃烧 的稳定 性， 提高热效 率 ， 延长设备 的使用寿命 。
合作开发 的 Ｓ Ｌ ５ ０ Ｋ Ｘ ００大型数控龙 门铣镗床 ，主轴采用 Ｂ ６ Ｔ０ 刀柄 ， 拟采 用液压缸松刀 ， 即松刀时 ， 油缸后腔进油 ， 由活塞推
活塞杆后 端用于安装挡块 ， 以便 活塞 移动到位后发讯 ， 活
塞 中间为主轴 吹气通 道。
动主轴 内的拉杆前移。要求松刀力达到 ３４ ０ ６ ０ Ｎ。
图 ４ 采用螺丝与转动轴鳍片连接的锁气器翻板装置
液压油缸
29-38
液压缸设计步骤
一、液压缸工作压力的确定：
根据负载计算工作压力，也可根据用途查表。
二、液压缸内径和活塞杆直径的确定： 内径根据工作负载和工作压力确定。必要时校核强度。 三、液压缸主要尺寸的确定： 工作载荷情况，按前面的计算公式设计。
四、液压缸其它部位尺寸的确定：
五、液压缸的强度和刚度校核：
第一节：液压缸的类型及特点
29-15
4. 摆动缸
第一节：液压缸的类型及特点
29-16
双叶片摆动缸
第一节：液压缸的类型及特点
29-17
第二节 液压缸的结构
一、液压缸的典型结构举例：单活塞杆，双活塞杆。 二、缸筒与缸盖的连接：
三、活塞和活塞杆的连接：
四、活塞的密封： 五、液压缸的缓冲装置： 六、液压缸的排气装置： 七、活塞杆头部结构：
第二节：液压缸的结构
29-23
四、活塞的密封
(1)间隙密封
依靠相对运动零件配合面间的微小间隙来防 止泄漏。一般间隙为0.01～0.05mm。 在活塞的外圆表面开几道宽0.3~0.5mm、深 0.5~lmm、间距2~5mm的环形平衡槽，作用如 下: (a) 使活塞能自动对中，开平衡槽后，消除液压 卡紧力，径向油压力趋于平衡，减小了摩擦力； (b) 同心环缝的泄漏比偏心环缝小得多，活塞的 对中减少了油液的泄漏量，提高了密封性能； (c)自润滑作用。 间隙密封的特点是结构简单、摩擦力小、耐用，但对零件的加工精度要 求较高，且难以完全消除泄漏。只适用于低压、小直径的快速液压缸。
29-30
圆柱形环隙式缓冲装置
如图 (a)，当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油
腔，被封闭油液只能从环形间隙δ排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。
液压缸的分类与特点
压力油进入无杆腔时其速度为单活塞杆液压缸两边推力和运动速度不等通过对运动速度的分析可知单活塞杆液压缸差动连接还可以实现快进工进快退工作循两直径相等时由于活塞两端有效作用面积相同因此在供油压力和流量相同时往复运动的速度相等推力相等
液压缸
制作：马巧凤
液压缸的分类与特点
1 、液压缸的分类 2、活塞缸的工作原理、特点与应用 3、其他液压缸工作原理与特点
齿条活塞缸的组成、运动形式和适合场合
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿条活塞缸由带齿条杆身的双活塞缸及齿轮 齿条机构组成。 它将活塞的直线往复运动转变为齿轮轴的往 复摆动。 适用场合： 用于机械手、回转工作台、回转夹具、磨床 进给系统等转位机构的驱动。
增压缸
增压缸的作用和工作原理
作用是能将输入的低压转变为高压供油 液压或气压传动系统中的高压支路使用。
工作原理是如上图改变两个活塞面积就从而改 变压力的大小，增压比就是k＝A1／A2
压力油进入有杆腔时，工作台向无杆腔方向运动时， 其速度为：
当活塞杆差动连接时:活塞运动速度为:
当活塞差动连接时由分析如下:
双作用双活塞杆液压缸
由上面分要析可知V1＜V2＜V3，也就是就当无杆腔 进油时实现“工进”，当有杆腔进油就时就实现 “快退”，在活塞缸差动连接时就会实现快进。 双作用双活塞杆液压缸如下图：
伸缩缸如图
伸缩缸的特点、适用范围和应用
特点是由两级或多级活塞缸套组合而成，前 一级的活塞与后一级活塞的缸筒连成一体。 活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也 由大到小，而伸出时的速度是由慢到快。 适用范围是起重运输车辆等占空间小的机械 上。 如下图的自卸汽车
液压缸
制作：马巧凤
液压缸的分类与特点
1 、液压缸的分类 2、活塞缸的工作原理、特点与应用 3、其他液压缸工作原理与特点
齿条活塞缸的组成、运动形式和适合场合
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
齿条活塞缸由带齿条杆身的双活塞缸及齿轮 齿条机构组成。 它将活塞的直线往复运动转变为齿轮轴的往 复摆动。 适用场合： 用于机械手、回转工作台、回转夹具、磨床 进给系统等转位机构的驱动。
增压缸
增压缸的作用和工作原理
作用是能将输入的低压转变为高压供油 液压或气压传动系统中的高压支路使用。
工作原理是如上图改变两个活塞面积就从而改 变压力的大小，增压比就是k＝A1／A2
压力油进入有杆腔时，工作台向无杆腔方向运动时， 其速度为：
当活塞杆差动连接时:活塞运动速度为:
当活塞差动连接时由分析如下:
双作用双活塞杆液压缸
由上面分要析可知V1＜V2＜V3，也就是就当无杆腔 进油时实现“工进”，当有杆腔进油就时就实现 “快退”，在活塞缸差动连接时就会实现快进。 双作用双活塞杆液压缸如下图：
伸缩缸如图
伸缩缸的特点、适用范围和应用
特点是由两级或多级活塞缸套组合而成，前 一级的活塞与后一级活塞的缸筒连成一体。 活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也 由大到小，而伸出时的速度是由慢到快。 适用范围是起重运输车辆等占空间小的机械 上。 如下图的自卸汽车
活塞液压缸原理及动作演示动画
4
F A( p1 p2 )
4
回首页
⒉ 柱塞缸
活塞缸内孔和尺寸精度很高，并且要求表面光滑，大型或 超长行程的液压缸不易实现这种要求，在这种情况下可以采用 柱塞缸。 柱塞缸只能实现一个方向的运动，回程靠重力或弹簧力或 其它力来推动。为了得到双向运动，通常成对、反向地布置使 用，如图4-5所示。
活塞缸动作演示动画
2018年9月
1
常用的液压缸有：活塞缸、柱塞缸、增压缸、伸缩式液压缸、 摆动缸 。 ⒈ 活塞缸 （1）双作用单活塞杆液压缸
双作用单活塞杆液压缸
2
回首页
差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连 接时大，因此，可以在不加大油源流量的情况下得到较快的运 动速度。这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台 和其它机械设备的快速运动中。 当 D 2 d 时，差动连接的液压缸的快进和快退的速度相 等，即 v 2 v3 。
当输入液压油的压力为 p ，流 量为 q 时，柱塞缸产生的推力和运 动速度为
F Ap d p 4 4q v 2 d
图4-5 柱塞缸
式中
2
（4-10） (4-11)
d ——柱塞直径。A —源自柱塞缸有效工作面积；5回首页
⒋
伸缩式液压缸
伸缩式液压缸又称多级液压缸，适用于安装空间受到限制 但要求有很大行程的设备中。伸缩缸可以是单作用式，也可以 是双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程；伸缩缸还可 以是柱塞式的。
无杆腔进油、有杆腔进油和差动联接的比较
3
回首页
（2） 双作用双活塞杆液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定 和活塞杆固定两种固定形式。 双活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右 两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相 同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。
F A( p1 p2 )
4
回首页
⒉ 柱塞缸
活塞缸内孔和尺寸精度很高，并且要求表面光滑，大型或 超长行程的液压缸不易实现这种要求，在这种情况下可以采用 柱塞缸。 柱塞缸只能实现一个方向的运动，回程靠重力或弹簧力或 其它力来推动。为了得到双向运动，通常成对、反向地布置使 用，如图4-5所示。
活塞缸动作演示动画
2018年9月
1
常用的液压缸有：活塞缸、柱塞缸、增压缸、伸缩式液压缸、 摆动缸 。 ⒈ 活塞缸 （1）双作用单活塞杆液压缸
双作用单活塞杆液压缸
2
回首页
差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连 接时大，因此，可以在不加大油源流量的情况下得到较快的运 动速度。这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑台 和其它机械设备的快速运动中。 当 D 2 d 时，差动连接的液压缸的快进和快退的速度相 等，即 v 2 v3 。
当输入液压油的压力为 p ，流 量为 q 时，柱塞缸产生的推力和运 动速度为
F Ap d p 4 4q v 2 d
图4-5 柱塞缸
式中
2
（4-10） (4-11)
d ——柱塞直径。A —源自柱塞缸有效工作面积；5回首页
⒋
伸缩式液压缸
伸缩式液压缸又称多级液压缸，适用于安装空间受到限制 但要求有很大行程的设备中。伸缩缸可以是单作用式，也可以 是双作用式，前者靠外力回程，后者靠液压回程；伸缩缸还可 以是柱塞式的。
无杆腔进油、有杆腔进油和差动联接的比较
3
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（2） 双作用双活塞杆液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定 和活塞杆固定两种固定形式。 双活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右 两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相 同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。
活塞式液压缸和柱塞式液压缸
三种缸的速度比较
4.1.2 柱塞式液压缸
当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得制造成本增 加。
某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正 是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。
A
缸筒
图4.5 柱塞缸
（ a）
pq
柱塞
4.1.2 柱塞式液压缸
如图所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密 封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触， 因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。
p2
p1
q
v2
(b)有杆腔进油
活塞的运动速度 v2 和推力 F2 分别为:
v2
q A2
4q
(D2 d 2)
（4.5）
F2
(
p1 A2
p2 A1)
4
[(D2
d2)
p1
D2
p2 ]
（4.6）
4.1.1 活塞式液压缸
比较上述各式，可以看出：v2 >v1 ,F1 > F2 ；液压缸
往复运动时的速度比为：
A1
A2
F3
A1 A2
F3
p1
v3
p1
v3
q
等效
q
(c)差动联接
活塞的运动速度为：
q
4q
v3 A1 A2 d 2
（4.8）
在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液 压缸
的推力为：
F3
p1( A1
A2 )
4
d 2 p1
（4.9）
4.1.1 活塞式液压缸 差动连接工作
4.1.1 活塞式液压缸
(b)活塞杆固定式
4.1.1 活塞式液压缸
双杆活塞缸运动范围 : 受安装方式影响
4.1.2 柱塞式液压缸
当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得制造成本增 加。
某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正 是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。
A
缸筒
图4.5 柱塞缸
（ a）
pq
柱塞
4.1.2 柱塞式液压缸
如图所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密 封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触， 因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。
p2
p1
q
v2
(b)有杆腔进油
活塞的运动速度 v2 和推力 F2 分别为:
v2
q A2
4q
(D2 d 2)
（4.5）
F2
(
p1 A2
p2 A1)
4
[(D2
d2)
p1
D2
p2 ]
（4.6）
4.1.1 活塞式液压缸
比较上述各式，可以看出：v2 >v1 ,F1 > F2 ；液压缸
往复运动时的速度比为：
A1
A2
F3
A1 A2
F3
p1
v3
p1
v3
q
等效
q
(c)差动联接
活塞的运动速度为：
q
4q
v3 A1 A2 d 2
（4.8）
在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液 压缸
的推力为：
F3
p1( A1
A2 )
4
d 2 p1
（4.9）
4.1.1 活塞式液压缸 差动连接工作
4.1.1 活塞式液压缸
(b)活塞杆固定式
4.1.1 活塞式液压缸
双杆活塞缸运动范围 : 受安装方式影响
第五章液压缸介绍
例：液压刨床
差动缸：单杆活塞缸的
左右两腔都接通高压油 时称为“差动连接”。
F3 p1 ( A1 A2 ) m p1
d2
4
m
q1
pq
qV 4qV v3 A1 A2 d 2
q2
结论：差动连接后，速度大，推力小。 差动连接时活塞 ( 或缸筒 ) 只能向一个方 向运动，要使它反向运动，油路接法须与非 差动式连接相同。
(2)活塞杆外径d： 可根据满足速度或速度比的要求来选择， 也可根据活塞杆受力状况来确定。 按速度比λv确定：
v 1 dD v
按工作压力确定：
※ 按国标圆整为标准尺寸。
(3)缸筒长度L： 根据最大工作行程长度及各种结构需要来 确定，即： L=l+B+A+M+C
式中：l—活塞的最大工作行程； B—活塞宽度，一般为(0.6-1)D; A—活塞杆导向长度，取(0.6-1.5)D; M—活塞杆密封长度，由密封方式定； C—其他长度。
摩擦环密封：依靠套在活塞上的摩擦环在O 形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。 适用于缸筒和活塞之间的密封。
O形密封圈和V形密封圈：利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合 面之间来防止泄漏。缸筒和活塞之间、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和 缸盖之间都能使用。
(四)缓冲装置
设计液压缸时，须注意以下几点：
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稳定性；
考虑液压缸行程终了处的制动问题和液压缸的排 气问题；
正确确定液压缸的安装、固定方式；
液压缸各部分的结构需根据推荐的结构形式和设 计标准进行设计，尽可能做到结构简单、紧凑、加工、 装配和维修方便； 在保证能满足运动行程和负载力的条件下，应尽 可能地缩小液压缸的轮廓尺寸； 要保证密封可靠，防尘良好。
液压
2、特性曲线
3、工作特性与工作压力的关系
转速、转矩与工作压 力的关系表示为：
N,T-实际工作压力下的转速、转矩 N0,T0-设计工作压力下的转速、转矩 P-实际 工作压力 P0-设计工作压力
第三节
设计计算
一、液压缸的设计计算； 二、气缸的工作特性及计算；
一、液压缸的设计计算 设计液压缸时，要在分析液压系统工作情况的基础上，根 据液压缸在机构中所要完成的任务来选择液压缸的结构形式， 然后根据负载、运动要求、最大行程等确定主要尺寸，进行强 度、稳定性和缓冲验算，最后进行具体的结构设计。 （一）应注意的问题 1 尽量使活塞杆在受拉力状态下承受最大负载，或在受压状态 下活塞杆应具有良好的纵向稳定性。 2 液压缸各部分的结构尽可能按推荐的结构形式和设计标准进 行设计，尽量做到结构简单、紧凑，加工、装配和维修方 便。 3 考虑液压缸行程终端处的制动和液压缸的排气问题； 4 正确确定液压缸的安装和固定方式。考虑液压缸的热变形， 它只能一端定位。
（2）技术特性
第二节
一、液压马达
旋转运动执行元件
是实现连续旋转或摆动的执行元件；
二、气动马达
将压缩空气的能量转换为旋转或摆动运动的执行元件。
一、液压马达 液压马达是实现连续旋转或摆动的执行元件
轴向柱塞液压马 达在机床液压系 统中用得较多， 它的结构和轴向 柱塞泵基本相 同。图示为轴向 柱塞液压马达的 工作原理。 其中倾斜盘1和配油盘4是固定不动的，转子缸体2与液压马达传动轴5相连并 一起转动。倾斜盘的中心线与转子缸体的轴线相交一个倾斜角δ，当压力油 通过配流盘的进油窗口输入到缸体的柱塞孔时，处于高压区的各个柱塞，在 压力油的作用下，顶在倾斜盘的端面上。倾斜盘给每个柱塞的反作用力F是 垂直于倾斜盘端面的，该反作用力可分解为两个分力：一个为水平分力，它 和作用在柱塞上的液压推力相平衡，另一个为垂直分力， 垂直分力Fy，使 处于压油区的每个柱塞都对转子中心产生一个转矩，这些转矩的总和使缸体 带动液压马达输出轴作逆时针方向旋转。若使进、回油路交换，即改变输油 方向，则液压马达的旋转方向亦随之而改变。
液压缸是液压系统中的执行元件
液压缸是液压系统中的执行元件，它能将液压能转换为运动形式的机械能，输出运动速度和力。
单作用液压缸柱塞式液压缸柱塞仅单向运动，返回行程是利用自重或负荷将柱塞推回。
单活塞杆液压缸活塞仅单向运动，返回行程是利用自重或负荷将活塞推动。
双活塞杆液压缸活塞的两侧都装有活塞杆，只能向活塞一侧供给压力油，返回行程通常是利用弹簧力、重力或外力推回。
伸缩液压缸以短缸获得长行程，用液压油由大到小逐节推出，靠外力由小到大逐节缩回。
双作用液压缸单活塞杆液压缸单边有杆，双向液压驱动，双向推力和速度不等。
双活塞杆液压缸双边有杆，双向液压驱动，可实现等速往复运动。
伸缩液压缸双向液压驱动，伸出由大到小逐节推出，由小到大逐节缩回。
组合液压缸经装在一起的齿条驱动齿轮使活塞作往复回转运动。
1、双作用双活塞杆式液压缸两腔的活塞直径d和活塞有效作用面积A通常是相等的。
左右两腔相继进入压力油时，若流量和压力相等，活塞往复运动的速度及两个方向的液压推力相等V1=V2，F1=F2。
2、采用缸体固定的双作用双活塞杆式液压缸，工作台往复运动的范围是活塞有效行程的3倍，占地面积较大，常用于小型设备。
3、采用活塞固定的双作用双活塞杆式液压缸，工作台往复运动的范围是活塞有效行程的2倍，占地面积较小，常用于大中型设备。
双作用单活塞式液压缸，活塞一边有杆，另一端无杆，活塞的有效作用面积不相等。
常用于实现机床的较大负载、慢速工作进给和空回行程时的快速退回。
双作用单活塞杆式液压缸，工作台的往复运动速度不同。
压力油进入无杆腔，v1=4Qv/π（D二次方）压力油进入有杆腔v2=4Qv/π（D方-d方）A1>A2，v2>v1活塞两方向作用力不相等，压力油进入无杆腔，F1=p*（πD方）/4压力油进入有杆腔F2=p*π（D方-d方）/4 ，F1>F2工作台慢速运动活塞获得的推力大，反之获得的推力小。
差动连接，当压力油同时进入液压缸的左、右两腔，由于活塞的两端有效作用面积不同，推力作用与活塞的两端压力也不同。
液压缸类型及特点
液压缸在液压系统中的作用
液压缸作为液压系统的执行元件，将 液压能转换为机械能，驱动负载进行 直线或旋转运动。
液压缸具有高推力、高响应速度、高 精度等优点，能够满足各种复杂工况 的需求。
02
液压缸的类型
单作用液压缸
01
02
03
04
结构特点
只有一个方向有活塞杆伸出， 靠液压力使活塞杆伸出，靠弹 簧力或外力使活塞杆缩回。
双作用液压缸的应用场景
伸缩式液压缸
伸缩式液压缸是一种双作用液压缸，其活塞在缸筒内往复运动，通过改变活塞在缸筒内的位置来改变工作腔的容 积，实现压力能的传递。这种液压缸主要应用于需要较大工作行程和较小推力的场合，如起重机、挖掘机等。
旋转式液压缸
旋转式液压缸是一种双作用液压缸，其活塞在缸筒内旋转运动，通过改变活塞在缸筒内的角度来改变工作腔的容 积，实现压力能的传递。这种液压缸主要应用于需要较小推力和较大旋转角度的场合，如回转窑、磨机等。
结构紧凑
活塞与缸筒接触面积小， 所需空间较小。
密封性好
活塞环提供良好的密封效 果。
伸缩式液压缸的特点
多段缸筒之间的配合要求 较高。
适用于需要较长行程的场 合。
通过不同长度的缸筒组合 实现不同的行程。
多段缸筒
长行程
结构复杂
差动液压缸的特点
快速运动
由于差动原理，运动速度快。
节省流量
在差动行程时，可节省液压油的流量。
结合人工智能和大数据技术，对液压缸进行智能监测和预测性维护，提高设备的运 行效率和安全性。
探索液压缸与其他传动方式的集成与协同，以实现更加高效和智能的机械设备。
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感谢观看
压பைடு நூலகம்等。
双向液压缸原理
双向液压缸原理
1什么是双向液压缸？
双向液压缸是一种能够产生双向力的机械装置。
其主要作用是将液体压力转换为机械运动，从而实现物体的推拉或提升等操作。
它是由液压缸体、活塞、活塞杆、密封件等组成的。
不同于单向液压缸只能产生一个向推力的力量，双向液压缸能够产生正、反向的推拉力，其原理是根据液压系统中的压力来产生力量。
2双向液压缸的工作原理
双向液压缸最重要的部分是液压泵提供的液体压力。
当活塞在缸体内移动时，液压泵的液体便从液压管道进入缸体一侧的活塞室内。
这时，由于缸体另一侧的活塞室内传来反向的液压力，并将原来的液体推回到液压泵的油箱内。
此时，活塞在减小的液压力作用下运动，完成了推动物体的过程。
相反地，当系统的液体流动方向反向，液体就能够将活塞从另一侧推动回来，并能够产生相反的力量，实现拉动物体的功能。
3双向液压缸的应用范围
双向液压缸因其能够产生相反的推力，广泛应用于各种机械传动系统中。
例如，作为物体的推拉装置、为船舶及工程机械提供液压动力、用于多种液压机械操作、用于矿山提升等等。
此外，双向液压缸还可以与其它液压元件联用，如油缸、液驱缸、液压手制、液压马达等等。
这些元件组成的液压系统可用于建筑、轻工、重工等各种行业。
4总结
总的来说，双向液压缸是一种不可或缺的液压元件，具有广泛的应用价值。
其原理是通过液体压力来产生正、反向的推拉力，其优点是易于控制、操作灵活、效率高。
在工业上的应用更是不可或缺，因此必须要充分了解其工作原理及其应用领域。
差动液压缸的工作原理
差动液压缸的工作原理
差动液压缸是一种用两个液压缸交替动作实现单向或双向移动的液压传动元件。
它具有结构紧凑、运动灵活、反应迅速、定位准确、寿命长等特点，广泛应用于现代机械加工中。
在差动液压缸中，两个液压缸的活塞杆都是由同一规格的缸筒和缸套构成。
它们分别固定在两个油缸的端盖上。
当活塞杆移动时，由缸筒带动两个油缸内的活塞杆在套筒内做往复运动，并带动相应的柱塞作反向往复运动。
当两个活塞杆运动的距离相等时，两个油缸就同时做反向往复运动，从而实现了两个液压缸的双向动作。
因此，当这两个液压缸在某一方向上运动时，另外一个液压缸就停止工作。
为了保证液压油在两个液压缸内不会发生倒流，通常采用单向阀和节流阀来进行节流调速。
但由于其节流效果并不理想，所以在应用中主要采用差动方式来实现双向动作。
1.原理
差动式液压缸的工作原理是：当一个缸筒内的活塞杆和活塞向下运动时，另一个缸筒内的活塞杆向上运动；当另一个缸筒内的活塞杆和活塞向上运动时，另一个缸筒内的活塞杆向下运动。
—— 1 —1 —。
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（6）柱塞只靠钢套支撑而不与缸体接触，这样缸筒易于加工， 故适于做长行程的液压缸。太长，有时需要加辅助导向机构。
四.摆动式液压缸
摆动式液压缸是一种作往复旋转运动的执行元件。
符号： 单片式摆动式液压缸，由于结构的限制,其旋转的角度小于 360。
4）基本参数： 这种液压缸由于左、右腔的活塞有效工作面积不相等, 因而以相同的压力和流量先后分别向左、右腔供油,则活塞 向右、向左产生的推力和速度是不相同的。各种情况下的推 力和速度的计算方法如下 :
（1）从大腔（无杆腔）进油,小腔（有杆腔）回油,则
F1 p1 A1 A2 p2 4Q v1 D 2
L
3）基本参数：
双活塞杆液压缸的两端直径通常是相等的,因而液压缸左 右两腔的有效面积相同。若供油压力和流量不变,则活塞往复 运动时两个方向的作用力和速度是相等的。作用力和速度的计 算式如下:(设回油压力为零)
F Ap
v
4
(D2 d 2 ) p
Q
1 （D2 d 2 ) 4
式中：p供油压力;
p1 供油压力;p2 回油压力,俗称背压;
（3）v2、v1之比称为速度比
v2 1 v v1 1 ( d ) 2 D
可见单活塞杆液压缸左、右两个方向的工作性能是不对称的。
例：液压刨床
５）差动液缸
若要得到对称的工作特性, 对单活塞杆液压缸来说可采用 差动工作方式来实现。所谓差动工作方式,就是把油路接成如 图所示的差动连接,即压力油同时进入大腔和小腔。这时两腔 的压力虽然相同,但由于两腔有效面积不同,故而推动活塞向右 的力大于推活塞向左的力,因此活塞会产生向右的运动。
A活塞有效面积;
Q供油量; d活塞杆直径; D活塞直径;
2、单活塞杆液压缸
1）结构特点： 这种液压缸的活塞只有一端从缸的端头伸出。其结构组 成与双活塞杆液压缸相似
职能符号：
2）工作原理：
有杆腔 无杆腔 进油腔 回油腔
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。
3）安装方式：
F3 p ( A1 A2 )
4
d 2 p1
根据以上公式，如果回油压力p2 =0，则返回时：
F2 p1 A2 A1 p2
4
[(D 2 d 2 ) p1 D 2 p2 ]
4
d 2 p1
即可以F2=F3，可见，差动液缸可以实现活塞左右运动时的 推力相等。而且推力比非差动连接小。
由此可见这种液压缸的工作有如下特点: (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,柱塞的回程要靠其它的外力或柱塞的自重 (当液压缸垂 直放置时); (2) 柱塞只靠缸套支承而不与缸筒接触 , 这样缸筒极易加工 , 故适于做长行程液压缸; (3)工作时液压缸总受压,因而它必须具有足够的刚度;
4
[ D 2 p1 (从小腔进油, 大腔回油(如图),则有
F2 p1 A2 A1 p2 4Q v2 (D2 d 2 )
4
[( D 2 d 2 ) p1 D 2 p2 ]
式中 F1 F2压力油进入大腔、小腔时活塞的推力或拉力; v1 v2 压力油分别进入大腔、小腔时活塞的运动速度;
(4)柱塞端面是受油压的工作面,所以: 柱塞上有效作用力为:
F pA
4
d2p
柱塞的运动速度为:
v Q 4Q A d 2
式中:d柱塞直径。其它符号意义同前。
（5）柱塞式液压缸是单作用式的，它的回程需要借助自重 （垂直放置时）、弹簧力等其它外力来完成。 为了实现双向往复运动，即实现两个方向的液压驱动,可 采用双柱塞缸并排安装的方案 .
缸的职能符号：
1）结构特点：两侧有效工作面积一样。
2）安装方式：两种
缸筒固装在机架上,活塞杆与工作台相连。这种安装方式 当活塞杆的有效行程为l时,整个工作台的运动范围是3l, 所以机器占地面积较大。
L
活塞杆固装在机架上,缸筒则与工作台相连。这样, 工作台的移动范围只等于活塞有效行程l的2倍(2l),所 以机器占地面积较小。
第五章 动力油缸（液压缸）
油马达输出的是转速和转矩,是连续的转动； 有些工作机要求的是力和往复直线运动或者是 转矩和小的往复摆动，这就是动力油缸。
第一节液压油缸的类型及特点
一、分类 动力油缸
单作用油缸
双作用油缸
组合油缸
摆动油缸
活塞式 柱塞式 伸缩式 单活塞杆 差动 双活塞杆 伸缩式 串联 增压 多位 齿条传动 单叶片式 双叶片式
以运动形式分两种;往复直线运动,往复摆动。
二、活塞式液压缸
结构由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、支架和密封件等 组成。当压力油从左油口进入缸的左缸时,推动活塞向右运 动,从而通过活塞杆带动工作台也向右运动。缸左腔的油则 从右口排出。若从右口进压力油,则工作台会产生反向(左) 运动,左口就会成为排油口。
1、双活塞杆液压缸
总上是说，差动油缸克服了由于活塞杆面积对往复运动力 与速度的影响。
6）活塞式液压缸典型结构
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
3、无活塞杆液压缸 又称齿条活塞液压缸
三、柱塞式液压缸 柱塞式液压缸由缸筒1、活塞2、缸套3和弹簧卡圈4等零 件组成。压力油从唯一的油口进入缸筒,推动柱塞向下运动, 压力油泄掉,柱塞不会自动向左运动。
活塞向右运动中,小腔排出的油流量为Q`,这股流量与供油 流量合在一起进入大腔,使活塞向右运动的速度加快。其计算 方法如下。 Q
1
Q Q` Q v3 A2 v3 A1 A1
v1 p1Q1 Q` v3
Q 4Q v3 A1 A2 d 2
差动连接的单活塞杆液压缸也称差动液压缸。由式可见,对差 动液缸,可以得到几点结论：
a只要改变活塞杆的直径就可改变运动速度,因此,采用差动液 压缸可以方便地实现所要求的快速运动，比单从大油腔单独 供油时的速度大；
2 D d b只要有A1=2A2 （即： 2 2
）的关系,差动连接的运动速 度v3可以等于小腔进油(供油流量不变)大腔回油时的运动速度；
c这种缸的活塞推力计算公式为：