第5章 液压缸

1、 第五章第五章 液压缸液压缸液压缸液压缸 液压传动中的执行元件是将流体的压力能转化为机械能的液压传动中的执行元件是将流体的压力能转化为机械能的元件。它驱动机构作直线往复运动，其输入为压力和流量，元件。它驱动机构作直线往复运动，其输入为压力和流量，输出为力和速度。输出为力和速度。 液压缸是实现直线往复运动的执行元件液压缸是实现直线往复运动的执行元件 。 缸筒固定缸筒固定：一腔连续地输入压力油。当油的压力足以克服：一腔连续地输入压力油。当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞以速度连续向另一腔运动，活活塞杆上的所有负载时，活塞以速度连续向另一腔运动，活塞杆对外界做功塞杆对外界做功 。反之亦然。

2、反之亦然。 活塞杆固定活塞杆固定：一腔连续地输入压力油时，则缸筒向另一方：一腔连续地输入压力油时，则缸筒向另一方向运动。反之亦然。向运动。反之亦然。 液压缸的分类液压缸的分类 按结构形式分：按结构形式分：活塞缸活塞缸 单杆活塞缸（单杆活塞缸（单杆单作用、单杆双作用单杆单作用、单杆双作用） 双杆活塞缸（双杆活塞缸（双杆双作用双杆双作用）柱塞缸柱塞缸摆动缸摆动缸 又分又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸单叶片摆动缸、双叶片摆动缸其他液压缸其他液压缸 伸缩液压缸、增压缸、齿轮伸缩液压缸、增压缸、齿轮- -齿条式液压缸齿条式液压缸按作用方式分：按作用方式分：单作用液压缸单作用液压缸 一个方向的运动依靠液压作

3、用力实现，另一一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；个方向依靠弹簧力、重力等实现；双作用液压缸双作用液压缸 两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；复合式缸复合式缸 活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。活塞缸与机械结构的组合等。 当通入液油，它的主轴能输出小于当通入液油，它的主轴能输出小于360360的摆动运动的的摆动运动的缸称为缸称为摆动式液压缸摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转位。常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。装

4、置、液压机械手及间歇进给机构。单叶片式摆动缸的最大回转角度一般小于单叶片式摆动缸的最大回转角度一般小于280；双叶片式摆动缸的最大回转角度一般小于双叶片式摆动缸的最大回转角度一般小于150。 一、摆动液压缸（摆动液压马达）一、摆动液压缸（摆动液压马达） 图图4-27 4-27 单叶片式单叶片式 图图4-28 4-28 双叶片式双叶片式 单叶片摆动缸单叶片摆动缸 双叶片摆动缸双叶片摆动缸 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 如图所示，柱塞缸由如图所示，柱塞缸由缸筒缸筒1 1、柱塞、柱塞2 2、导套、导套3 3、密封圈密封圈4 4和压盖和压盖5 5等零件组成，柱塞和缸筒内壁不等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触

5、，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。本低。二、柱塞式液压缸二、柱塞式液压缸 当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大, ,使得制造成本增使得制造成本增加。加。 某些场合所用的液压缸并不要求双向控制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。是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。 (1)(1)它是一种它是一种单作用式液压缸单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；的运动，柱塞

6、回程要靠其它外力或柱塞的自重； (2)(2)柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，成本低。柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，成本低。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。 (3)(3)柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造柱塞重量往往较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利垂直使用更有利。 双柱塞缸的工作原理双柱塞缸的工作原理 1.1.单活塞杆（单杆）液压缸单活塞杆（单杆）液压缸三、活塞式液压缸三、活塞式液压缸 单杆双作用活塞缸单杆双作用活塞缸 由于只在活塞的一

7、端有活塞杆，使由于只在活塞的一端有活塞杆，使两腔的有效工作面积不相等，因此在两腔分别输入相同流两腔的有效工作面积不相等，因此在两腔分别输入相同流量的情况下，活塞的往复运动速度不相等。它的安装也有量的情况下，活塞的往复运动速度不相等。它的安装也有缸筒固定缸筒固定和和活塞杆固定活塞杆固定两种，进、出口的布置根据安装方两种，进、出口的布置根据安装方式而定，式而定，但工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。但工作台移动范围都为活塞有效行程的两倍。 单杆单作用活塞缸单杆单作用活塞缸单杆双作用活塞缸单杆双作用活塞缸单杆单作用活塞缸单杆单作用活塞缸工作时靠压力油推动，返回时靠自工作时靠压力油推动，返回时靠自重

8、重( (或弹簧或弹簧) )的作用实现的作用实现。 与非差动连接无杆与非差动连接无杆腔进油工况相比，在输腔进油工况相比，在输入油液压力和流量相同入油液压力和流量相同的条件下，活塞杆伸出的条件下，活塞杆伸出速度较大而推力较小。速度较大而推力较小。实际应用中，液压系统实际应用中，液压系统常通过控制阀来改变单常通过控制阀来改变单杆缸的油路连接，使其杆缸的油路连接，使其有不同的工作方式，从有不同的工作方式，从而获得而获得快进快进（差动连（差动连接）接）工进工进（无杆腔进（无杆腔进油）油） 快退快退（有杆腔（有杆腔进油）的工作循环。进油）的工作循环。 2.2.双杆活塞液压缸双杆活塞液压缸 双杆活塞液压缸的

9、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。AFQv(a)缸筒固定式缸筒固定式1p2pAFQv(b)活塞杆固定式活塞杆固定式1p2p 增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，只是一个增压器件。转换装置，只是一个增压器件。增压比为大活塞与小柱增压比为大活塞与小柱塞的面积比塞的面积比K KD D2 2/d/d2 2 ；增压能力是在降低有效增压能力是在降低有效流量的基础上得到的；流量的基础上得到的；增压缸作为中间环节，增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部用在低压系统要求有局部高压油路的场合。高压油路的场合。四、增

10、压缸四、增压缸 又称伸缩套筒式缸，由两个或多个活塞式缸套装而成。前又称伸缩套筒式缸，由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。除双作用伸缩液压缸外，除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压缸，还有单作用伸缩液压缸，它与双作用不同点是回程它与双作用不同点是回程靠靠外力，而双作用靠液压外力，而双作用靠液压作用力作用力。特别适用于工程特别适用于工程机械及自动线步进式输送机械及自动线步进式输送装置。装置。五

11、、多级缸五、多级缸 单作用伸缩缸单作用伸缩缸 双作用伸缩缸双作用伸缩缸 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，组成，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动，用于机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。用于机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。 876543211211109行程齿条活塞液压缸的结构图齿条活塞液压缸的结构图1 1 紧固螺帽；紧固螺帽；2 2 调节螺钉；调节螺钉；3 3 端盖；端盖；4 4 垫圈；垫圈；5 O5 O形密封圈；形密封圈；6 6 挡圈

12、；挡圈；7 7 缸套；缸套；8 8 齿条活塞；齿条活塞；9 9 齿轮；齿轮；l0 l0 传动轴；传动轴；11 11 缸体；缸体；12 12 螺钉螺钉q六、齿条活塞缸六、齿条活塞缸 六、典型液压缸的结构六、典型液压缸的结构 液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式 缸体组件缸体组件 包括缸包括缸筒、缸盖、缸底等筒、缸盖、缸底等零件。零件。 活塞组件活塞组件 包括活包括活塞与活塞杆等零件。塞与活塞杆等零件。 密封装置密封装置 有活塞有活塞与缸筒、活塞杆与与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。缸盖的密封。 缓冲装置缓冲装置 排气装置排气装置 1 1、缸筒和缸盖、缸筒

13、和缸盖 采用采用，、，但，但。为为，但，但是，这种结构是，这种结构，。 缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构11缸盖缸盖 22缸筒缸筒 33压板压板 44半环半环缸筒和缸盖的常见连接结构形式如缸筒和缸盖的常见连接结构形式如所示：所示： 1 1、缸筒和缸盖、缸筒和缸盖 缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构11缸盖缸盖 22缸筒缸筒 55防松螺母防松螺母为为，。，。 1 1、缸筒和缸盖、缸筒和缸盖 为为，。为为，且，且。 缸筒和缸盖结构缸筒和缸盖结构缸盖缸盖 缸筒缸筒 拉杆拉杆 2 2、活塞和活塞杆、活塞和活塞杆 和和形式很多，有形式很多，有和和等，如等，如所示。所示。，但，但。，但，但。此外，在尺。此外，在尺寸

14、较小的场合，活塞寸较小的场合，活塞和活塞杆也有制成整和活塞杆也有制成整体式结构的。体式结构的。 活塞和活塞杆的结构活塞和活塞杆的结构a a）螺纹式连接螺纹式连接 b b）半环式连接半环式连接11弹簧卡圈弹簧卡圈 22轴套轴套 33螺母螺母 44半环半环 55压板压板 66活塞活塞 77活塞杆活塞杆 图图4-47 4-47 活塞杆头部结构活塞杆头部结构(a)(a)、(c)(c)单耳环不带衬套；单耳环不带衬套；(b)(b)单耳环带衬套；单耳环带衬套；(d)(d)双耳环；双耳环；(e)(e)球头；球头；(f)(f)外螺纹；外螺纹；(g)(g)内螺纹。内螺纹。活塞杆头部与工作机构相连，头部结构形式有多

15、种，可根据不活塞杆头部与工作机构相连，头部结构形式有多种，可根据不同负载要求进行选择。同负载要求进行选择。 图图4-48 4-48 密封装置密封装置(a)(a)间隙密封；间隙密封；(b)(b)摩擦环密封；摩擦环密封；(c)(c)、(d)(d)密封圈密封。密封圈密封。 间隙密封间隙密封 均压槽均压槽 优点是摩擦力小，缺点是存在泄漏优点是摩擦力小，缺点是存在泄漏活塞环密封活塞环密封 一般用于高压，高速和高温的场合一般用于高压，高速和高温的场合密封圈密封密封圈密封 O O型密封圈型密封圈 Y Y型密封圈型密封圈 V V型密封圈型密封圈 组合密封圈组合密封圈3 3、密封装置、密封装置 是利用是利用或或移动到接近终点时，将移动到接近终点时，将和和之间的一部分油液封住，迫使油液从之间的一部分油液封住，迫使油液从或或中挤出，中挤出，。 理想的缓冲装置应在其整个工作过程中保持缓冲压力恒定理想的缓冲装置应在其整个工作过程中保持缓冲压力恒定不变，实际的缓冲装置则很难做到这点不变，实际的缓冲装置则很难做到这点 。4 4、缓冲装置、缓冲装置 设置目的设置目的 防止缸中运动件在行程终防止缸中运动件在行程终端发生端发生碰撞，以致损坏碰撞，以致损坏缓冲原理缓冲原理 缓冲柱塞（缓冲柱塞（绿色绿色） 在排油腔产