第二讲液压缸

1、液压缸液压缸 液压缸的类型及特点液压缸的类型及特点 液压缸的设计计算液压缸的设计计算 液压缸的结构设计液压缸的结构设计 第第4章章 液压缸液压缸 目的任务目的任务 重点难点重点难点 提问作业提问作业 目的任务目的任务 了解液压缸结构形式了解液压缸结构形式 掌握液压缸的分类和特点掌握液压缸的分类和特点 重点难点重点难点 单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸 密封、缓冲、排气密封、缓冲、排气 第4章 液压缸 功用：将液压泵供给的液压能转换为功用：将液压泵供给的液压能转换为 机械能而对负载作功，实现直机械能而对负载作功，实现直 线往复运动或旋转运动。线往复运动或旋转运动。 4、1 液压缸的类型及特点 4、1

2、、1 活塞式液压缸活塞式液压缸 4、1、2 柱塞式液压柱塞式液压 *4、1、3 摆动液压马达摆动液压马达（摆动液压缸）（摆动液压缸） *4、1、4其它形式的常用缸其它形式的常用缸 4、1 液压缸的类型及特点 活塞式活塞式 按结构形式按结构形式 柱塞式柱塞式 组合式组合式 分 类 单作用式：液体或气体只控制单作用式：液体或气体只控制 按作用方式按作用方式 缸一腔单向运动缸一腔单向运动 双作用式：液体或气体控制缸双作用式：液体或气体控制缸 两腔实现双向运动两腔实现双向运动 4、1、1 活塞式液压缸活塞式液压缸 定义定义 分类分类 活塞式液压缸定义活塞式液压缸定义 在缸体内作相对往复运动的组件为活塞

3、的液压缸在缸体内作相对往复运动的组件为活塞的液压缸 分 类 双杆双杆 按伸出活塞杆不同按伸出活塞杆不同 单杆单杆 无杆无杆 缸体固定缸体固定 按固定方式不同按固定方式不同 右右 左左 活塞左移活塞左移 占地面积大占地面积大 进油腔位置与活塞运动方向相反进油腔位置与活塞运动方向相反 空心双空心双杆活塞式液压缸杆活塞式液压缸杆固定式杆固定式 进油腔进油腔 回油腔回油腔 运动方向运动方向 占地范围应用场合占地范围应用场合 左左 右右 缸体左移缸体左移 两倍于两倍于L，占地面积，占地面积 右右 左左 缸体右移缸体右移 小，大中型设备小，大中型设备 进油腔位置与活塞运动方向相同进油腔位置与活塞运动方向相

4、同 单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸 简单连接式简单连接式 速度、推力计算速度、推力计算 差动连接式液压缸差动连接式液压缸 简单连接式 特点：特点：1）两腔面积不等）两腔面积不等,A1 A2 2) 压力相同时，推力不等压力相同时，推力不等 流量相同时，速度不等流量相同时，速度不等 即不具有等推力等速度特性即不具有等推力等速度特性 速度、推力计算速度、推力计算 无杆腔进油时无杆腔进油时 有杆腔进油时有杆腔进油时 结论结论 运动行程运动行程 无杆腔进油时无杆腔进油时 v1 = q/A1 = 4q/D2 F1 = p1A1 - p2A2 = D2 p1 - (D2-d2)p2/4 有杆腔进油时有杆腔进油

5、时 v2 = q/A2 = 4q/(D2-d2) F2 = p1A2- p2A1 = (D2-d2) p1-D2 p2/4 单活塞杆液压缸简单连接比较单活塞杆液压缸简单连接比较 A1 A2 v1 F2 故 故 活塞杆伸出时，推力较大，速度较小活塞杆伸出时，推力较大，速度较小 活塞杆缩回时，推力较小，速度较大活塞杆缩回时，推力较小，速度较大 因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速 活塞杆缩回时，适用于轻载快速活塞杆缩回时，适用于轻载快速 往复速比：往复速比： v = v2 / v1 = D2/ D2-d2 d = D（v-1）/v 单活塞杆液压缸简单连接结论单活塞杆

6、液压缸简单连接结论 活塞杆直径越小，两个方向速度差值越小。活塞杆直径越小，两个方向速度差值越小。 固定方式和工作过程皆与双杆活塞液压缸相同。固定方式和工作过程皆与双杆活塞液压缸相同。 运动行程皆为两倍的活塞或缸体的有效行程。运动行程皆为两倍的活塞或缸体的有效行程。 差动连接式液压缸差动连接式液压缸 差动连接差动连接 速度、推力计算速度、推力计算 特点特点 应用应用 差动连接差动连接 单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时，单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时， 利用两端面积差进行工作的连接形式。利用两端面积差进行工作的连接形式。 差动连接速度、推力计算差动连接速度、推力计算 v3A1 = q + v3A

7、2 v3 = q/A1-A2=4 q/d2 故故 要使要使v2 = v3 ，D = 2 d F3 = p1（A1-A2） = d2p1/4 差动连接特点差动连接特点 在不增加流量的前提下，实现快速运动在不增加流量的前提下，实现快速运动 单杆活塞液压缸应用单杆活塞液压缸应用 单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循 环：环： （差动连接）（差动连接） （无杆腔进油）（有杆腔进油）（无杆腔进油）（有杆腔进油） 快进快进 工进工进 快退快退 v3、 、F3 v1、F1 v2、F2 动画演示动画演示 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 定义定义 结构结构 工作原理工作原理

8、 速度、推力计算速度、推力计算 特点特点 定定 义义 在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸 柱塞式液压缸结构柱塞式液压缸结构 缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等 柱塞式液压缸工作原理柱塞式液压缸工作原理 自重自重 只能单向运动，回程需靠外力只能单向运动，回程需靠外力 弹簧力弹簧力 需双向运动时，常成对使用。需双向运动时，常成对使用。 动画演示动画演示 柱塞式液压缸速度、推力计算柱塞式液压缸速度、推力计算 v = q/A = 4q/d2 F = pA = d2 p/4 柱塞式液压缸特点柱塞式液压缸特点 柱塞工作时总是受压，

9、一般较粗柱塞工作时总是受压，一般较粗 水平放置易下垂，产生单边磨损水平放置易下垂，产生单边磨损 故故 常垂直放置，有时可做成空心常垂直放置，有时可做成空心 又又 缸体内壁与柱塞不接触缸体内壁与柱塞不接触 可不加工或只粗加工，工艺性好可不加工或只粗加工，工艺性好 龙门刨龙门刨 床床 故故 常用于长行程机床，如常用于长行程机床，如 导轨磨床导轨磨床 大型拉大型拉 床床 *4、1、3 摆动液压马达摆动液压马达（摆动液压缸）（摆动液压缸） 分类分类 组成组成 工作原理工作原理 参数计算参数计算 双叶片摆动式液压马达双叶片摆动式液压马达 特点特点 摆动液压缸分类摆动液压缸分类 单叶片式单叶片式*、双叶片

10、、双叶片 摆动液压缸组成 缸体、定子块、叶片、传动轴等缸体、定子块、叶片、传动轴等 摆动液压缸工作原理摆动液压缸工作原理 当缸的一个油口进压力油，另一油当缸的一个油口进压力油，另一油 口回油时，叶片在压力油作用下往口回油时，叶片在压力油作用下往 一个方向摆动，带动轴偏转一定角一个方向摆动，带动轴偏转一定角 度小于度小于3600）当进回油口互换时，）当进回油口互换时， 马达反转。马达反转。 摆动液压缸参数计算摆动液压缸参数计算 T = zb/8(D2-d2)(p1-p2)m = 8qcv/zb(D2-d2) 双叶片摆动式液压马达 T双 = 2T单 双=1/2单 摆动液压缸特点摆动液压缸特点 结构

11、紧凑，输出转矩大，但密封结构紧凑，输出转矩大，但密封 困难，一般只用于中低压系统。困难，一般只用于中低压系统。 其它形式的常用缸其它形式的常用缸 增压缸（增压器）增压缸（增压器） 多级缸（伸缩缸）多级缸（伸缩缸） 齿条活塞缸（无杆液压缸）齿条活塞缸（无杆液压缸） 增压缸（增压器）增压缸（增压器） 作用作用 结构结构 增压原理增压原理 增压缸作用增压缸作用 得到高于泵压的输出压力得到高于泵压的输出压力 增压缸结构增压缸结构 单作用、双作用单作用、双作用 增压缸增压原理增压缸增压原理 A1 p1=A2 p2 p1D2/4=p2d2/4 p2 = A1 / A2 p1 = p1 D2/d2 =K p

12、1 K增压比 增压缸特点增压缸特点 在不在不 p p 的前提下，靠的前提下，靠 A来来 p 单单 作用断续增压、双作用连续增压作用断续增压、双作用连续增压 多级缸（伸缩缸）多级缸（伸缩缸） 结构结构 工作原理工作原理 特点应用特点应用 多级缸结构 由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装 而成，有单作用和双作用之分。而成，有单作用和双作用之分。 动画演示动画演示 多级缸工作原理 活塞或柱塞伸出时，从大到小，活塞或柱塞伸出时，从大到小， 速度逐渐增大，推力逐渐减小。速度逐渐增大，推力逐渐减小。 活塞或柱塞缩回时，从小到大。活塞或柱塞缩回时，从小到大。 多级缸特点应用 工作时可

13、伸很长，不工作时缩短工作时可伸很长，不工作时缩短 占地面积小，且推力随行程增加而减小占地面积小，且推力随行程增加而减小 故故 起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、火箭发起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、火箭发 射台等皆用射台等皆用 动画演示动画演示 齿条活塞缸（无杆液压缸）齿条活塞缸（无杆液压缸） 结结 构构 工作原理工作原理 应应 用用 无杆液压缸结构无杆液压缸结构 缸体、活塞、齿条、齿轮、端盖等缸体、活塞、齿条、齿轮、端盖等 无杆液压缸工作原理无杆液压缸工作原理 左腔进油，右腔回油时，齿条右移，左腔进油，右腔回油时，齿条右移， 齿轮带动工作台逆转。齿轮带动工作台逆转。 右腔进油，左腔回油时，齿条左移，右

14、腔进油，左腔回油时，齿条左移， 齿齿 轮带动工作台顺转轮带动工作台顺转 。 无杆液压缸应用无杆液压缸应用 常用于需要回转运动的场合，常用于需要回转运动的场合， 如：自动线、磨床如：自动线、磨床 液压缸结构 液压缸的典型结构举例液压缸的典型结构举例 4、3、1 液压缸的典型结构举液压缸的典型结构举 例例 典型结构典型结构 设计依据设计依据 典型结构典型结构 缸体组件、活塞组件、密封件、缸体组件、活塞组件、密封件、 连接件、缓冲装置、排气装置等。连接件、缓冲装置、排气装置等。 4、3、2 缸体与端盖的结构设计 缸体与端盖的连接缸体与端盖的连接 活塞和活塞杆结构活塞和活塞杆结构 液压缸的缓冲装置液压

15、缸的缓冲装置 液压缸的排气装置液压缸的排气装置 缸体与端盖的连接缸体与端盖的连接 法兰连接法兰连接 半环连接半环连接 螺纹连接螺纹连接 拉杆连接拉杆连接 焊接连接焊接连接 缸体与端盖的连接缸体与端盖的连接 工作压力、缸体材料、工作压力、缸体材料、 工作条件不同工作条件不同 连接形式很多低压，连接形式很多低压， 铸铁缸体，外形尺寸大铸铁缸体，外形尺寸大 缸体与端盖的连接形式缸体与端盖的连接形式 法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。法兰连接：高压，需焊接法兰盘，较杂。 内半环内半环 结构简单、紧凑、装卸结构简单、紧凑、装卸 半环连接半环连接 方便方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）（但因缸体上开

16、了环行槽，强度削弱） 外半环外半环 内螺纹内螺纹 螺纹连接螺纹连接 重量轻，外径小，但端部复杂，重量轻，外径小，但端部复杂， 外螺纹外螺纹 装卸不便，需专用工具装卸不便，需专用工具 焊接连接焊接连接 拉杆连接拉杆连接 通用性好，缸体加工方便，装拆方通用性好，缸体加工方便，装拆方 便，但端盖体积大，重量也大，拉便，但端盖体积大，重量也大，拉 杆受力后会拉伸变形，影响端部密杆受力后会拉伸变形，影响端部密 封效果，只适于低压封效果，只适于低压. 活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接 工作压力、安装方式、工作压力、安装方式、 工作条件的不同。工作条件的不同。 活塞组件有多种结构形式。活塞组件有多种结构

17、形式。 整体式：常用于小直径液压缸，整体式：常用于小直径液压缸， 结构简单，轴向尺寸紧凑，结构简单，轴向尺寸紧凑， 但损坏后需整体更换但损坏后需整体更换 活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接 焊接式：同上焊接式：同上 锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配 简单，但承简单，但承 载能力小，且需防止载能力小，且需防止 脱落脱落 螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆 方便，但需方便，但需 防止螺母松动。防止螺母松动。 半环式：常用于高压大负载或振动比较大半环式：常用于高压大负载或振动比较大 的场合，强的场合，强 度高，但结构复杂

18、，度高，但结构复杂， 装拆方便。装拆方便。 液压缸的缓冲装置液压缸的缓冲装置 必要性必要性 缓冲原理缓冲原理 缓冲装置类型缓冲装置类型 缓冲的必要性缓冲的必要性 在质量较大、速度较高在质量较大、速度较高(v12m/min），）， 由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞 击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工 精度，甚至使液压缸损坏。精度，甚至使液压缸损坏。 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置常在大型、高速、或高精度液压缸中设置 缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。 缓冲原理缓冲原理 利用节流方法在液压缸的回油腔产利用节流方法在液压缸的回油腔产 生阻力，减小速度，避免撞击。生阻力，减小速度，避免撞击。 缓冲装置类型缓冲装置类型 （1） 圆柱形环隙式缓冲装置圆柱形环隙式缓冲装置 （2） 圆锥形环隙式缓冲装置圆锥形环隙式缓冲装置 （3） 可变节流槽式缓冲装置可变节流槽式缓冲装置 （4） 可调节流孔式缓冲装置可调节流孔式缓冲装置 液压缸的排气装置液压缸的排气装置 必要性必