液压与气动传动第四章执行元件

活塞的运动速度为：
v3A1 qA2cv4dq2cv
（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：
F 3p 1(A 1A 2)cm 4d2p 1cm （4.9）
执行元件 概述
差动连接
差动连接工作
4.1.2柱塞缸
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。
执行元件
概述
柱塞缸
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
q p1 d
V F
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。
F(p14 pq2)4d2
v d 2
d
p2
q
图4.5 柱塞缸 b)
式中：d—柱塞直径，p1—进油压力，p2—另一缸的回油压力。
F
Av
q p1
v
p2 q
q p1 p2 q
(a)缸体固定式
(b)活塞杆固定式
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双杆活塞缸结构
因为双杆活塞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：
vqAcv(D 4q2cdv2)
（4.1）
F A (p 1 p 2 )cm 4 (D 2 d 2 )p 1 ( p 2 )cm （4.2）
3）摆动缸
摆动液压缸也称为摆动液压马达，主要有单叶片式和双 叶片式两种结构形式。
12
3
D d 4
2 3
4 1
14
图4.7 摆动缸 1—定子块；2—缸体；3—摆动轴；4—叶片
概述
柱塞缸
图4－7a所示为单叶片式摆动缸。其工作原理为：当工作介质 从A口进入缸内，叶片被推动并带动轴作逆时针回转，叶片另 一侧的工作介质从B口排出；反之，工作介质从B口进，A口出， 叶流量片为及q轴时作，顺它时的针输回出转转。矩当T摆和动角缸速进度出ω油为口：压力为p1和p2，输入
Tb 8(D 2 2d1 2（ )p1p2）cm （4.10）
8qcv
b(D2 d2)
（4.11）
D —缸体内孔直径； d —摆动轴直径； b —叶片宽度； 对于双叶片式：
TZ 8(b D 2 2d1 2 （ )p1p2 ） cm
（4.12）
8qcv
Zb(D2 d2)
（4.13）
D —缸体内孔直径； d —摆动轴直径； b —叶片宽度；
A F
v
q P
单杆液压缸
A
F
v
q
P
双杆液压缸
A F
v
q P
柱塞式液压缸
执行元件
概述
液压缸的分类
4.1.1活塞缸
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。
1 双杆活塞缸
双杆活塞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。
A
F
（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。
执行元件 概述
单杆活塞缸
差动联接
A1
F3
A2
v3
p1
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， 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。
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
柱塞缸的特点 柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱 塞与缸盖上的导向套有配合关系。 为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。
柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。 特别适用在行程较长的场合。
第4章 液压与气压传动执行元件
学习内容
1.缸的分类和特点 2.其它型式的常用缸 3.缸的结构 4.缸的设计计算 5.液压与气压马达
4.1 缸的分类和特点
液压缸将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变
为直线运动或摆动的机械能。
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：单杆活塞缸、双杆活塞缸。
p2
活塞的运动速度 v 1 和推力 F 1 分别为:
v1 Aq1cv4Dq2cv
（4.3）
F 1 (p 1 A 1 p 2 A 2 )c m 4 [D 2 p 1 (D 2 d 2 )p 2 ]cm（4.4）
有杆腔进油
A1
A2
F2
v2
p2
p1
q
活塞的运动速度 v 2 和推力 F 2 分别为:
12
2
3
T bR R 1 2(p 1 p 2 )rd b 2 4 ( r R 2 2 R 1 2 )3 p ( 1 p 2 )
D
b 8(D22
1
d12（ ) p1p2）
d 4
2q b(R22 R1 12)4
图4.7 摆动缸
式中：b为叶片的宽度，R1,R2为叶片 底部、顶部的回转半径。
当考虑到机械效率时，单叶片缸的摆动轴输出转矩为
Z —叶片数。
单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过280 º ，双叶片 摆动液压缸的摆角一般不超过150 º 。
当输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴 输 出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度 则是单叶片的一半。
式中: p 1、 p 2 —分别为缸的进、回油压力；
、 cv cm —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。
双杆活塞缸运动范围 : 受安装方式影响
a）缸体固定： (3倍缸体长) b） 活塞杆固定： (2倍缸体长)
执行元件 概述
双杆活塞缸的速度推力特性
2.单杆活塞缸
单杆活塞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4.2所示。
A1
A2
F1
v1
A1
A2
F2
v2
q p1
p2
(a)无杆腔进油
p2
p1
q
(b)有杆腔进油
单杆缸结构
无杆腔进油
A1
A2
F1
v1
q p1
v2
q A2
cv(D42qd2)cv
（4.5）
F 2 (p 1 A 2 p 2 A 1 )c m 4 [D ( 2 d 2 )p 1 D 2 p 2 ]cm（4.6）
比较上述各式，可以看出：v 2 >v 1 ,F 1 > F2 ；液压缸
往复运动时的速度比为：
v2 D2
v1 D2 d2