第4章液压执行元件
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图4-5液压缸的排气装置
(8)密封装置 液压缸的密封有动密封和静密封两种。
活塞与缸筒之间的密封以及活塞杆与导向套之间的密封是动密 封，缸筒与端盖之间的密封是静密封。
其中，活塞与缸筒之间的密封又分为间隙密封和密封圈密封两 种。
图4-Fra Baidu bibliotek液压缸的间隙密封 1-缸筒；2-活塞
图4-7常用的密封圈
间隙密封主要是依靠运动件之间的微小间隙来防止泄漏，实现 密封。为了提高防止泄漏的效果，常在间隙密封的活塞表面加工几 条三角形或矩形环槽，以增大从高压腔向低压腔泄漏的阻力，如图 4-6所示。间隙密封结构简单，摩擦力小，耐高温，但对零件的加 工精度要求高，而且不可避免地存在泄漏，所以一般只适用于低压， 小直径，快速运行的液压缸。
图4-3单杆双作用式液压缸 1-后端盖；2-缸筒；3-活塞；4-缓冲环；5-可调节流阀；6-单向阀； 7-放气装置；8-导向套；9-密封圈；10-拉杆；11防尘圈；12-活塞杆
(1)缸筒 缸筒是液压缸的主体，它与端盖及活塞构成了液压缸的前后压 力腔，需要承受很大的工作压力，因此缸筒要有足够的强度和刚度。 缸筒主要由无缝钢管制成。为减小活塞与缸筒内壁的摩擦，缸 筒内壁需要进行要精密加工，其表面粗糙度Ra<0.4 nm。
第4章 液压执行元件
液压执行元件包括液压缸和液压马达，它们都是把液体的压力 能转换成机械能的一种能量转换装置，对系统外的工作机构做功。 驱动工作机构作往复直线运动和往复摆动的液压执行元件是液压缸； 驱动工作机构作旋转运动的液压执行元件是液压马达。
4.1液压缸
4.1.1 液压缸的分类 液压缸可分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。 单作用
式液压缸又可分为无弹簧式、附弹簧式和柱塞式三种，如图4-1所 示；双作用式液压缸又可分为单杆式和双杆式两种，如图4-2所示。
(a)无弹簧式
(b)附弹簧式 图4-1 单作用液压缸
(c)柱塞式
(a) 单杆式
（b) 双杆式 图4-2 双作用式液压缸
4.1.2 液压缸的结构 单杆双作用式液压缸主要由缸筒、盖板、活塞、 活塞杆、导向 套、缓冲装置、放气装置、及密封装置组成，其结构简图如图4-3 所示。
活塞运行到终点时，如果没有缓冲装置，就会直接冲撞端盖，产生 强烈的噪声和液压冲击，降低液压系统的运动质量和工作精度，缩 短液压缸的使用寿命。所以液压缸必须设置缓冲装置。
缓冲装置由缓冲环、可调节流孔和单向阀组成，如图4-3中4、 5、6所示。
缓冲装置的工作原理如下：
当快速运行的活塞接近端盖时，缓冲环首先插入端盖的出油口， 把液压缸的出油通道堵住，迫使液压缸腔内的压力油只能从可调节 流孔中缓慢流出。于是，在活塞与端盖之间就形成了一层由液压油 组成的缓冲油垫，从而使活塞获得缓冲。
当活塞需要离开端盖时，对于较大型液压缸，由活塞于面积大，
活塞运动时的推力和流量要求都很大，仅靠压力油推动缓冲环的端 面和从可调节流孔流入缸内的微小流量，很难轻松快速地推动活塞。 所以，在较大型液压缸的端盖上还要安置单向阀，压力油可通过单 向阀进入液压缸腔内，推动活塞快速离开端盖。中小型液压缸因活 塞面积不大，推力较小，通常不需要单向阀。
(7)排气装置 在液压缸组装到液压系统时，必须把液压缸内的空气排除干净， 所以排气也是液压缸在使用中遇到的重要问题之一。 在较大型或大型液压缸的前、后端盖上都安装有专用的排气装 置，如图4-3中7所示。 排气装置由排气孔和排气螺栓组成，排气螺栓安装在排气孔上， 其结构如图4-5所示。在图4-5中，将排气螺栓适当松动，液压缸腔 内即可与外部相通，向外排出空气。 中小型液压缸一般不设专门的排气孔，而是将液压缸的两进出 油口布置在前后盖板的最高处，用以排气。
图4-8双作用单杆式液压缸的工作原理1 (a)无回油压力时活塞前进 (a)无回油压力时活塞后退
在图4-8中，A1，A2为无杆腔和有杆腔的活塞面积，D为活塞 的直径，d为活塞杆直径，F为负载力，u为活塞的运动速度，P1和 Q1为输入的压力和流量。
(2)端盖 液压缸的端盖除了也要承受液压缸前后压力腔的工作压力外， 同时，它也是液压缸的紧固件，所以，需要有很高的强度和刚度。 端盖通常由锻钢、铸钢、铸铁和铝合金等材料制成。
端盖和缸筒之间的连接有法兰、半环、外螺纹、内螺纹、拉 杆和焊接等多种形式，如图4-4所示。
图4-4端盖和缸筒之间的连接 (a)法连接兰 (b)半环连接 (c)外螺纹连接 (d)内螺纹连接 (e)拉杆连接 (f)焊接连接
液压缸的种类很多，下面仅以单杆双作用式液压缸为例进行这 两个参数的计算。
单杆双作用式液压缸有四种工作状态，即：当液压缸回油压力 为零时，活塞有前进和后退两种状态，当液压缸回油压力不为零时， 活塞也有前进和后退两种状态。
图4-8(a)(b)为单杆双作用式液压缸回油压力为零时，活塞的前 进和后退状态。
(3)活塞 活塞是液压缸内沿钢筒内壁作往反运动的动态受力零件，它除 了需要一定的强度和刚度以外，对于采用间隙密封的活塞，还需要 具有良好的耐磨性。 活塞的材料通常是钢材、耐磨铸铁及铝合金等。 为了保证活塞的平稳运行，活塞应有一定的导向长度，一般为 缸筒内径的0.6～1.0 (4)活塞杆 活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它同样须要足够的 强度和刚度。
活塞与缸筒之间的密封圈密封通常采用“O”型，“Y”形和 “V”型密封圈，如图4-7中(a)(b)(c)所示。
活塞杆与导向套之间的动密封，通常也采用“O”型，“Y” 形和“V”型密封圈密封。
钢筒与端盖之间的静密封通常采用“O”型密封圈密封
4.1.3 液压缸的参数计算 液压缸的参数计算主要包括两个方面：一是当供给液压缸的流 量一定时，求活塞的运动速度；二是当供油压力一定时，求液压缸 的承载能力。
活塞杆通常是由实心圆钢和无缝钢管制成，为了耐磨和防锈， 其表面需进行淬火、镀铬及抛光处理。
(5)导向套 导向套是对活塞杆起导向和支承作用的金属圆套，需要具有良 好的耐磨性。 导向套的常用的材料是铸造青铜、耐磨铸铁和含油粉末冶金等。
(6)缓冲装置 缓冲装置是液压缸最核心的组成部分。 在液压系统中，液压油的强大压力推动液压缸的活塞前进，当
(8)密封装置 液压缸的密封有动密封和静密封两种。
活塞与缸筒之间的密封以及活塞杆与导向套之间的密封是动密 封，缸筒与端盖之间的密封是静密封。
其中，活塞与缸筒之间的密封又分为间隙密封和密封圈密封两 种。
图4-Fra Baidu bibliotek液压缸的间隙密封 1-缸筒；2-活塞
图4-7常用的密封圈
间隙密封主要是依靠运动件之间的微小间隙来防止泄漏，实现 密封。为了提高防止泄漏的效果，常在间隙密封的活塞表面加工几 条三角形或矩形环槽，以增大从高压腔向低压腔泄漏的阻力，如图 4-6所示。间隙密封结构简单，摩擦力小，耐高温，但对零件的加 工精度要求高，而且不可避免地存在泄漏，所以一般只适用于低压， 小直径，快速运行的液压缸。
图4-3单杆双作用式液压缸 1-后端盖；2-缸筒；3-活塞；4-缓冲环；5-可调节流阀；6-单向阀； 7-放气装置；8-导向套；9-密封圈；10-拉杆；11防尘圈；12-活塞杆
(1)缸筒 缸筒是液压缸的主体，它与端盖及活塞构成了液压缸的前后压 力腔，需要承受很大的工作压力，因此缸筒要有足够的强度和刚度。 缸筒主要由无缝钢管制成。为减小活塞与缸筒内壁的摩擦，缸 筒内壁需要进行要精密加工，其表面粗糙度Ra<0.4 nm。
第4章 液压执行元件
液压执行元件包括液压缸和液压马达，它们都是把液体的压力 能转换成机械能的一种能量转换装置，对系统外的工作机构做功。 驱动工作机构作往复直线运动和往复摆动的液压执行元件是液压缸； 驱动工作机构作旋转运动的液压执行元件是液压马达。
4.1液压缸
4.1.1 液压缸的分类 液压缸可分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。 单作用
式液压缸又可分为无弹簧式、附弹簧式和柱塞式三种，如图4-1所 示；双作用式液压缸又可分为单杆式和双杆式两种，如图4-2所示。
(a)无弹簧式
(b)附弹簧式 图4-1 单作用液压缸
(c)柱塞式
(a) 单杆式
（b) 双杆式 图4-2 双作用式液压缸
4.1.2 液压缸的结构 单杆双作用式液压缸主要由缸筒、盖板、活塞、 活塞杆、导向 套、缓冲装置、放气装置、及密封装置组成，其结构简图如图4-3 所示。
活塞运行到终点时，如果没有缓冲装置，就会直接冲撞端盖，产生 强烈的噪声和液压冲击，降低液压系统的运动质量和工作精度，缩 短液压缸的使用寿命。所以液压缸必须设置缓冲装置。
缓冲装置由缓冲环、可调节流孔和单向阀组成，如图4-3中4、 5、6所示。
缓冲装置的工作原理如下：
当快速运行的活塞接近端盖时，缓冲环首先插入端盖的出油口， 把液压缸的出油通道堵住，迫使液压缸腔内的压力油只能从可调节 流孔中缓慢流出。于是，在活塞与端盖之间就形成了一层由液压油 组成的缓冲油垫，从而使活塞获得缓冲。
当活塞需要离开端盖时，对于较大型液压缸，由活塞于面积大，
活塞运动时的推力和流量要求都很大，仅靠压力油推动缓冲环的端 面和从可调节流孔流入缸内的微小流量，很难轻松快速地推动活塞。 所以，在较大型液压缸的端盖上还要安置单向阀，压力油可通过单 向阀进入液压缸腔内，推动活塞快速离开端盖。中小型液压缸因活 塞面积不大，推力较小，通常不需要单向阀。
(7)排气装置 在液压缸组装到液压系统时，必须把液压缸内的空气排除干净， 所以排气也是液压缸在使用中遇到的重要问题之一。 在较大型或大型液压缸的前、后端盖上都安装有专用的排气装 置，如图4-3中7所示。 排气装置由排气孔和排气螺栓组成，排气螺栓安装在排气孔上， 其结构如图4-5所示。在图4-5中，将排气螺栓适当松动，液压缸腔 内即可与外部相通，向外排出空气。 中小型液压缸一般不设专门的排气孔，而是将液压缸的两进出 油口布置在前后盖板的最高处，用以排气。
图4-8双作用单杆式液压缸的工作原理1 (a)无回油压力时活塞前进 (a)无回油压力时活塞后退
在图4-8中，A1，A2为无杆腔和有杆腔的活塞面积，D为活塞 的直径，d为活塞杆直径，F为负载力，u为活塞的运动速度，P1和 Q1为输入的压力和流量。
(2)端盖 液压缸的端盖除了也要承受液压缸前后压力腔的工作压力外， 同时，它也是液压缸的紧固件，所以，需要有很高的强度和刚度。 端盖通常由锻钢、铸钢、铸铁和铝合金等材料制成。
端盖和缸筒之间的连接有法兰、半环、外螺纹、内螺纹、拉 杆和焊接等多种形式，如图4-4所示。
图4-4端盖和缸筒之间的连接 (a)法连接兰 (b)半环连接 (c)外螺纹连接 (d)内螺纹连接 (e)拉杆连接 (f)焊接连接
液压缸的种类很多，下面仅以单杆双作用式液压缸为例进行这 两个参数的计算。
单杆双作用式液压缸有四种工作状态，即：当液压缸回油压力 为零时，活塞有前进和后退两种状态，当液压缸回油压力不为零时， 活塞也有前进和后退两种状态。
图4-8(a)(b)为单杆双作用式液压缸回油压力为零时，活塞的前 进和后退状态。
(3)活塞 活塞是液压缸内沿钢筒内壁作往反运动的动态受力零件，它除 了需要一定的强度和刚度以外，对于采用间隙密封的活塞，还需要 具有良好的耐磨性。 活塞的材料通常是钢材、耐磨铸铁及铝合金等。 为了保证活塞的平稳运行，活塞应有一定的导向长度，一般为 缸筒内径的0.6～1.0 (4)活塞杆 活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它同样须要足够的 强度和刚度。
活塞与缸筒之间的密封圈密封通常采用“O”型，“Y”形和 “V”型密封圈，如图4-7中(a)(b)(c)所示。
活塞杆与导向套之间的动密封，通常也采用“O”型，“Y” 形和“V”型密封圈密封。
钢筒与端盖之间的静密封通常采用“O”型密封圈密封
4.1.3 液压缸的参数计算 液压缸的参数计算主要包括两个方面：一是当供给液压缸的流 量一定时，求活塞的运动速度；二是当供油压力一定时，求液压缸 的承载能力。
活塞杆通常是由实心圆钢和无缝钢管制成，为了耐磨和防锈， 其表面需进行淬火、镀铬及抛光处理。
(5)导向套 导向套是对活塞杆起导向和支承作用的金属圆套，需要具有良 好的耐磨性。 导向套的常用的材料是铸造青铜、耐磨铸铁和含油粉末冶金等。
(6)缓冲装置 缓冲装置是液压缸最核心的组成部分。 在液压系统中，液压油的强大压力推动液压缸的活塞前进，当