液压执行元件

q
V
4q
p1 d
d
p2
q
图3.3柱塞式液压缸
式中：d—柱塞直径，p1—进油压力，p2—另一缸的回油压力。
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液压执行元件
4.2.3 液压缸的密封 为了防止泄漏影响工作性能和效率，我们需要使用 密封装置
1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈 ；4一弹簧圈；5一螺母
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1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈
(a)缸筒固定式 液压执行元件
• 缸体固定的双作用式活塞杆式液压缸， 占地面积较大，常用于小型设备
• 采用活塞杆固定的双作用式液压缸，占 地面积小，常用于大中型设备
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液压执行元件
4.1.1.2单活塞杆液压缸
单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆， 活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力， 其简图及油路连接方式如图所示。
活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，
使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活
塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。
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液压执行元件
两腔进油,差动联接
q
q
等效
(c)差动联接
活塞的运动速度为：
由连续性方程得： A1ν3 = q + A2ν3
所以：
（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：
压力p 流量 q
作用力F 速度v
液压缸
液压功率
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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液压执行元件
4.1 液压缸的类型及特点
液压缸的分类
按供油方向分：单作用缸和双作用缸。 按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动 液压缸。 按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。
液压执行元件
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2020/11/25
液压执行元件
液压执行元件实例
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液压执行元件
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液压执行元件
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液压执行元件
液压缸是液压系 统中的执行元件，它 将液压能转换为直线 运动形式的机械能， 输出运动速度和力，
A
p1
q
v
F
d
p2
且结构简单、工作可
靠。
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液压执行元件
4.2.4 排气装置 液压传动系统往往会混入空气，使系统工作
不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时 会使系统不能正常工作。
因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。
对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压 缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如 排气塞、排气阀等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉 后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出， 空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常。
2020/11/25
液压执行元件
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图4.12 Y形密封圈
液压执行元件
4.2.3 缓冲装置
当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运 动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活 塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生 冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有 关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。
为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲 措施，对液压缸运动速度进行控制。
d D
q
(a)无杆腔进油
q
(b)有杆腔进油
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液压执行元件

无杆腔进油 D
q
(a)无杆腔进油
活塞的运动速度 和推力 分别为:
（4.3）
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（4.4）
液压执行元件
有杆腔进油
活塞的运动速度
q
(b)有杆腔进油
和推力 分别为:
（4.5）
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（4.6）
液压执行元件
比较上述各式，可以看出： > , 液压缸往复运动时的速度比为：
液压执行元件
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。则活塞运动(缸体固定)速度V和
推力F分别为：
（4.1）
式中:
（4.2）
、 —分别为缸的进、回油压力； 、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。
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液压执行元件
4.2.3 缓冲装置
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图4.13 液压缸缓冲装置
液压执行元件
当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的 缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔 中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞 与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫 使运动柱塞降速制动，实现缓冲。
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a)压环
b)V型圈 图4.11 V形密封圈
c)支承环
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（3） Y（Yx）形密封圈 Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是
一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。 Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比 例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式， 图4.12所示为宽断面Y形密封圈。
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液压执行元件
小结
• 液压缸的类型：单作用、双作用、组合 • 液压缸的典型结构：活塞式、柱塞式、
齿条活塞式 • 液压缸的密封：O形、Y形V形密封圈 • 液压缸的缓冲 • 液压缸的排气
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液压执行元件
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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单杆液压缸
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双杆液压缸
柱塞式液压缸
液压执行元件
伸缩式液压缸
缸体
活塞
套筒活塞
伸出
伸缩式单作用缸
缩回
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液压执行元件
伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出 的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于 翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。
伸出
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缩回
液压执行元件
伸缩式双作用缸
二级活塞
伸出
BA
缸体两端有进、出油口A和B。当A口进油， B口回油时，先推动一级活塞向右运动。一级活 塞右行至终点时，二级活塞在压力油的作用下 继续向右运动。
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液压执行元件
二级活塞
伸出
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BA
液压执行元件
齿条活塞缸
齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构 组成，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。
>；
（4.7）
上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度 比接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。
d D
q
(a)无杆腔进油
q
(b)有杆腔进油
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液压执行元件
两腔进油, 差动联接
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，
ω
q
图4.6齿条活塞液压缸的结构图 1 —紧固螺帽；2 —调节螺钉；3 —端盖；4 —垫圈；5 — O形密封圈； 6 —挡圈；7 —缸套；8 — 齿条活塞；9 —齿轮；l0 —传动轴；11 —缸体；
12 —螺钉
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液压执行元件
小 名称
输出力和速度
结单
作 用 油 缸
活塞缸（单活 塞杆）
柱塞缸
与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时
容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。
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液压执行元件
（1）O形密封圈
（a）普通型
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（b）有挡板型 图4.10 O型密封圈的结构原理
液压执行元件
（2）V形密封圈 V形圈的截面为V形，如图3.11所示，V形
密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当 工作压力高于10MPa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。
液压执行元件
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，如图 所示。
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(a)缸筒固定式
(b)活塞杆固定式
v=q/A F=pA
v=4q/πd2 F=pA
伸缩式套筒缸
图形符号
双 活塞缸（单活 v1=q/A1；F1=πD2（p1-p2）
作 塞杆）
/4+ πd2p2/4
用 油
v2=4q/π（D2-d2）；F2=πD2 （p1-p2）/4- πd2p1/4
缸 差动活塞缸 v=4q/πd2
F=πd2p1/4
活塞缸（双活 v=4q/π（D2-d2）；
的液压缸。
柱塞缸
用于工
作行程
较长的
图3.3柱塞式液压缸
场合。
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液压执行元件
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。
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柱塞式液压缸
液压执行元件
柱塞式液压缸是 单作用的，它的回程 需要借助自重或弹簧 等其它外力来完成。 如果要获得双向运动， 可将两柱塞液压缸成 对使用。为减轻柱塞 的重量，有时制成空 心柱塞。
塞杆）
F2=π（ D2-d2） （p1-p2）/4
伸缩式套筒缸
特点
活塞（柱塞）只 单方向受力而运 动，反方向运动 依靠活塞（柱塞） 自重或其他外力
活塞双向受液压 力而运动，双向 所受力和速度不 等
活塞两端面积差较 大，使活塞往复运 动的推力和速度相 差较大。
活塞左右移动速 度、行程及推力 均相等
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（4.9）
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液压执行元件
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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液压执行元件
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
液压执行元件
活塞装置主要用来防止液压油的泄漏。对密封
装置的基本要求是具有良好的密封性能，并随压力
的增加能自动提高密封性。除此以外，摩擦阻力要
小，耐油。
油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V
形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼
龙、聚氨脂等。
（1）O形密封圈 O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封。