液压缸结构

2 2 2 F1 ( p1 A1 p2 A2 )m [ D p1 ( D d ) p2 ]m（3—15） 4
若不计回油压力，p2=0，则：
F1

4
D p1m A1 p1m
2
若输入的油液流量为q，则速度v1为： 第三章 液压缸
v
q v q v 1 2 A1 D 4
q
q
双 作 用 双 杆 液 压 缸 固 定
工作台的最大活动范围是活塞有效行程L 的3 倍。
—缸筒
v F
—活塞杆
—活塞
—工作台
v F
q
q
双 作 用 双 杆 活 塞 杆 固 定
工作台的最大活动范围是缸有效行程L 的2 倍
第三章 液压缸 ④ 双作用双活塞杆式液压缸的图形符号
⑤ 双作用双活塞杆式液压缸的特性归纳:
* 液压缸的特点和作用
第三章 液压缸
液压缸是液压传动系统中的执行元件，它的作用是将 液压能转换为机械能，驱动工作机构作直线往复运动或 往复摆动。 前一章所学的液压马达也是一种执行元件，它是将输 入的压力油使输出轴作旋转运动，将液压能转换成连续 回转的机械能。 液压缸结构简单、工作可靠，在各种机械的液压 系统中广泛应用。
第三章 液压缸
2) 双作用单活塞杆式液压缸
如图所示，单杆活塞缸也有缸固定式和杆固
定式两种安装方式，无论是缸固定式还是杆固定 式，其工作台的最大活动范围都是活塞(缸筒)有 效行程L 的2 倍。
单杆活塞缸由于左右两腔的有效工作面积不
相等，所以两腔所产生的推力和左右方向的速 度不相等。
—工作台
—缸筒
3—活塞
单柱塞缸
第三章 液压缸
单向液压驱动，回程靠外力。
a)
如上图a)所示，柱塞式液压缸只能单方向向右运动， 反向退回时靠外力，如弹簧力、重力等完成。若要求 往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两个柱 塞缸分别完成相反方向运动。如图b)所示。
双柱塞缸
第三章 液压缸
双向液压驱动
第三章 液压缸
b)
第三章 液压缸
(1) 计算公式： 无论是缸固定还是杆固定计算速度和推力的公式相同； (2) 图形符号： 无论是缸固定还是杆固定图形符号相同；
(3) 最大活动范围： 缸固定、杆固定时工作台的最大活动范围不同； (缸固定3L,杆固定2L)；
(4) 应用： 缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床(设备)。 杆固定占地面积较小，适用于中型及大型机床(设备) 。
根据移动和摆动分类

移动式液压缸
摆动式液压缸
v F
ω T
液压缸按不同的使用压力分类

第三章 液压缸
中低压液压缸 中高压液压缸 高压液压缸
中低压液压缸，额定压力为 2.5～6.3MPa； 一般用于机床类机械
中高压液压缸，其额定压力为10～16 MPa ； 一般用于建筑车辆和飞机上
高压液压缸，其额定压力为25～32 MPa ； 一般用于油压机一类机械
3
4
第三章 液压缸
3）基本计算（速度v和推力F计算） （若不考虑泄漏 m v 1）
v F
qv q v v 2 A 4D
F p1 A m
p1 q
D

4
D p1m
2
2、双作用活塞式液压缸(double-acting cylinder)
双作用活塞式液压缸又分双作用双活塞杆、 双作用单活塞杆两种；根据安装方式不同又有缸 筒固定式和活塞杆固定式两种。
—活塞杆
工作台的最大活动范围是有效行程L 的2 倍 双作用单杆活塞缸缸固定式
—缸筒
3—活塞
4—工作台
—活塞杆
工作台的最大活动范围是有效行程L 的2 倍
双作用单杆活塞缸杆固定式
A1
A2
v1 F1
v2 F2
双作用单活塞杆液压缸
① 压力油进入无杆腔(以无杆腔作为工作油腔) 压力油为p1进入无杆腔，推动活塞向右运动速度 为v1，回油压力p2，则推力F1为：
2 2
（3—13）
式中： A— 液压缸的有效工作面积； m — 液压缸的机械效率；
v— 液压缸的容积效率；
d — 活塞杆的直径； p1— 进油腔压力；
D — 活塞的直径； q — 输入液压缸的流量； p2— 回油腔压力。
v F
4—工作台(不属于液压缸组成部分) 4
v F
1—缸筒 3—活塞
2—活塞杆
第三章 液压缸 ② 活塞杆固定式工作原理(如图)
a
p1 q
b p2
压力p1 的液压油从孔口a 流入缸左腔，缸筒和工作台 从右向左运动，缸右腔的油液(p2)则从孔口b 流出，改 变进油方向，液压油从b口流入缸右腔，缸体向右运动。
③ 推力及速度计算
第三章 液压缸
双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的
2、柱塞液压缸的图形符号
3、推力和速度计算
2 F pA m p d m 4
第三章 液压缸
3、 差动油缸( cylinder with differential)
1）差动连接——当双作用单杆液压缸左右两腔同时 通压力油时，由于油缸左、右两腔的有 效工作面积不相等，两腔的推力也不相 等，从而产生差动运动，这种油路的连 接形式称差动连接。
（简单定义差动连接——双作用单杆油缸左右两腔相
[q

4
( D d )v3 ]v
2 2

4
(3—21)
D
2
解得
v3
q v A1 A2

q v A3

q v
2 d 4
(3—22 )
（忽略两腔连通油路的压力损失 p2 p1时）
F3 p1 ( A1 A2 )m p1 A3m p1
(3—20)

4
d m
(3—16)
v1
F1
q
② 压力油进入有杆腔(以有杆腔作为工作油腔) 推力为F2，速度为v2，即：
2 2 2 F2 ( p1 A2 p2 A1 )m [( D d ) p1 D p2 ]m（3—17） 4
若不计回油压力,p2=0，则：
F2

4
( D d ) p1m A2 p1m
的直径d 值，速比 越大，活塞杆的直径d 越大 。
v
在已知活塞的直径 D 和速比 v ，可确定活塞杆
第三章 液压缸 ③ 双作用单活塞杆式液压缸的图形符号
④ 双作用单活塞杆式液压缸的特性归纳:
(1) 计算速度和推力的公式不相同（v1，v2； F1， F2）； (2) 无论是缸固定还是杆固定图形符号相同； (3) 缸固定和杆固定时工作台的最大活动范围相同(2L)。
D
v2
A1 A2
d
v2
q v
A2 ( D 2 d 2)
4
q
q v
这种的油路设计既可以差动
连接，又可以反向运动。
③ 当要求正反向运动速度相等时，
v2
2 2 (D d ) 4
q v
v3
2 2
q v

4
d
2
要使v2=v3，则 ：
ห้องสมุดไป่ตู้

4
(D d )

4
d , D 2d
2 2
2
D 2d , d 0.707 D
结论 ： 把活塞杆的直径d做成活塞直径D的0.707倍的双 作用单杆缸，采用差动连接，可有速度v3，反向运动非差 动连接 ， 可有速度v2 ， 且可得到正反向运动速度相等 v2=v3。
第三章 液压缸
2）差动油缸
定义： 结构尺寸满足d=0.707D的双作用单杆的液压缸 称为差动油缸。
双作用活塞式液压缸特性归纳
进油方向不同时速度和推力的公式相同 缸固定与杆固定的图形符号相同
双杆
缸固定与杆固定时工作台的最大活动范围 不相同
进油方向不同时速度和推力的公式不相同 缸固定与杆固定的图形符号相同
单杆
缸固定与杆固定时工作台的最的大活动范围 相同
速度和推力的计算公式
速度计算公式 双杆 以无 杆腔 进压 单 力油 杆 以有 杆腔 进压 力油 推力计算公式
2
可见，差动连接时，实际起作用的有效面积 是活塞杆的横截面积A3，又称差动面积
A3

4
d
2
第三章 液压缸 差动连接的意义：
采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到 较大的速度。
② 活塞反向运动，其速度v2
从上面推导可知，差动连接不能使运动反向.
要活塞反向运动必须进行如下油路设计（见图） 反向运动的速度v2
(直径用d 表示)，故其左右两腔的有效工作面积也是
相等的(缸筒直径用D 表示)。当进入液压缸的流量
相同时，其往返(正反)速度相等；
v
q v A


4
q v
(D 2
d
2
)
（3—14）
第三章 液压缸
当进入液压缸的压力相同时，正反两方向的推力相等；
F A( p1 p2 )m

4
( D d )( p1 p2 )m
二、柱塞式液压缸 p72
1、柱塞式液压缸的特点
第三章 液压缸
柱塞式液压缸为单作用缸，即工作时靠压力油 推动，返回靠弹簧或自重完成。 优点： 缸内壁不需精加工、工艺性好、成本低、制造容易。 应用：行程较长的场合，如导轨磨床、龙门刨床。若 要求往复工作运动时，常将柱塞缸成对使用，即由两 个柱塞缸分别完成相反方向运动。
双作用
活塞式 液压缸

双作用双活塞杆
活塞杆固定式 活塞杆固定式
液压缸固定式
液压缸固定式
双作用单活塞杆
双 作 用 双 杆 缸 固 定 双 作 用 双 杆 杆 固 定
1）双作用双活塞杆式液压缸
第三章 液压缸
① 液压缸固定式工作原理(如图)
a
b p2
p1 q
压力油p1 流量为q 从a 口进入缸左腔，当液压油的作用 力克服阻力后，活塞和与之相连的工作台一起从左向右 运动，缸右腔的油液(p2)则从b 口流出，若改变进油方向， 液压油从b口流入缸右腔，工作台的运动反向。
v

4
q v
(
D d
2
2
)
F

4
( D d )( p1 p2 )m
2 2
v
1


q v D
2
4
2 2 2 F1 [ D p1 ( D d ) p2 ]m 4
q v 2 2 2 v2 2 2 F2 [( D d ) p1 D p2 ]m ( d ) 4 4 D
第三章
§3—1
§3—2
液压缸（Oil
cylinder）
移动式液压缸
摆动式液压缸
本 章 重 点
1、活塞式液压缸和柱塞式液压缸；
2、双作用单活塞杆液压缸；
3、差动连接和差动油缸。
本 章 难 点
1、液压缸的运动状况、缸固定和杆固定的特点；
2、双作用单活塞杆液压缸的推力及速度的计算 ；
3、差动油缸的设计及计算。
差动油缸图形符号为：
第三章 液压缸
差动油缸的特点：
1. 具有双作用单杆的液压缸的特点；
2. 具有d=0.707D结构尺寸；
差动油缸的意义：
在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采用 差动连接，有正向运动速度v3，以有杆腔为工作油腔， 不能采用差动连接，可以得到反向运动速度v2，且可 使正反向运动的速度相等（v2=v3）。
第三章 液压缸 * 液压缸的类型
液压缸有多种形式，按其作用方式分类，分为 单作用式和双作用式两大类。 单作用液压缸是指利用液压油推动活塞(柱塞) 作一个方向运动，而反向运动则依靠重力或弹簧 力等实现。 双作用
第三章 液压缸
液压缸按结构型式不同分类

活塞式 柱塞式 摆动式 伸缩式
活塞式液压缸 (piston cylinder) 应用最多。
第三章 液压缸 §3—1 移动式液压缸
一、活塞式液压缸
二、柱塞式液压缸 三、复合式液压缸
四、伸缩式液压缸
第三章 液压缸
一、活塞式液压缸(piston cylinder) p68
活塞式液压缸按作用方式分有单作用、双作用之分； 双作用又分双作用双活塞杆和双作用单活塞杆。
按其安装方式不同，又分缸固定式和活塞杆固定式两种：
活塞式液压缸

单作用 双作用

双作用双活塞杆
双作用单活塞杆
1、单作用活塞式液压缸 (one-way cylinder)
单作用活塞缸——工作时靠压力油推动，返回时靠
自重(或弹簧)的作用实现。 单作用式伸缩缸动画 1）图形符号
第三章 液压缸
2）结构：
由1缸体、2活塞、3活塞杆、密封、4缸盖等组成
1
2
互接通并同时输入压力油时，称为差动连接。)
第三章 液压缸
v3
F3
q q
q
q
A1
A2 v3 F3
q+ q' q
q'
双 作 用 单 杆 液 压 缸 的 差 动 连 接
第三章 液压缸
① 差动连接时的速度v3，推力F3
(q q' )v (q v3 A2 )v v3 A1 A1
2 2
速度v2为：
q v v2 A2
q v 2 2 (D d ) 4
第三章 液压缸
(3 —18)
v2
F2
q
称为速度比，并记为 v ，即：
工程实用上常把两方向上的速度v2和v1的比值
v2 v v1
1
d 2 1 D
v 1 （3—19 ） dD v