液压与气压传动 课件 4.2 液压缸

第4章

液压马达与液压缸液压与气压传动4.2液压缸本节重点内容1.液压缸的作用2.液压缸的基本组成3.液压缸的推力及速度计算4.液压缸的特点和应用

液压缸是将液压能转变为机械能的执行装置，将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压缸输入为压力和流量，输出为力和速度按结构形式分为活塞式柱塞式回转式双作用式按作用方式分单作用式

4.2.1常用液压缸的类型和速度推力特性（1）双杆活塞液压缸基本组成：两侧都有活塞杆伸出缸筒固定活塞杆固定1.活塞缸

分为双杆活塞液压缸和单杆活塞液压缸两种工作原理运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍缸筒固定活塞杆固定双活塞杆液压缸的速度、推力特性推力特性速度特性适用于要求往复运动速度和输出力相同的工况。应用

当两活塞杆直径相同、缸两腔的供油压力和流量都相等时，活塞(或缸体)两个方向的推力和运动速度也都相等。特点缸筒固定：活塞杆带动工作台移动活塞杆固定：缸筒与工作台相连（2）单杆活塞液压缸缸筒固定活塞杆固定活塞杆固定工作原理

缸筒固定：左腔连续输入压力油时，当油的压力足以克服活塞杆上的所有负载时，活塞杆以一定速度向右伸出，活塞杆对外界做功。反之亦然。活塞杆固定：左腔连续输入压力油时，则缸筒向左方向运动。反之亦然。缸筒固定活塞杆固定工作台移动范围是活塞有效行程的两倍。单杆活塞缸的三种工作形式无杆腔进油有杆腔进油

差动连接单活塞杆液压缸的速度、推力特性1）无杆腔进油速度推力

2）有杆腔进油速度推力由上式知：由于A1>A2，故F1>F2，V1<V2，即：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。两种工作方式比较速度推力特点和应用

供油压力和流量不变时，活塞在两个方向的运动速度和输出推力皆不相等。适用于伸出时承受工作载荷，缩回时为空载或轻载的场合。（3）差动连接

单活塞杆缸两腔同时通压力油差动连接的缸能双向运动？图示运动方向？向右运动差动连接时实际起有效作用的面积是活塞杆的横截面积。活塞推力运动速度由此可知，差动连接时的推力F3

比非差动连接时的推力F1

要小。前进（伸出）差动前进（伸出）后退（缩回）三种工作方式推力分析（不考虑损失）可见，差动连接时的速度v3

比非差动连接时的速度v1

要快。三种工作方式速度分析（不考虑损失）要使活塞往返运动速度相等，即V2=V3，则A1=2A2前进（伸出）后退（缩回）差动前进（伸出）差动缸差动连接特点在不增加油源流量的情况下，可以提高运行速度差动连接时，只能单方向运动退回时，必须解除差动连接2.柱塞缸柱塞缸的工作原理与特点图形符号向右运动双向运动1）是一种单作用式液压缸，柱塞回程靠其它外力或柱塞的自重；柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用；2）柱塞只靠缸套支承而不与缸筒接触，这样缸筒内孔不需精加工，故适于做长行程液压缸；3）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；4）为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。

柱塞缸的推力和速度计算（不考虑效率）推力速度1.增压液压缸

增压缸=活塞缸+柱塞缸增压缸不是将液压能转换成机械能，而是液压能的传递，使之增压，是一个增压器件，不是执行元件。4.2.2其他形式液压缸K：增压比K＝D2/d2增压原理增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。输出压力输出流量局部区域获得高压特点增压缸作为油路中间环节，用在低压系统能满足有局部高压油路的场合。如粉末冶金行业，压力机，金刚石压机等。

应用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。分类：双作用伸缩缸:回程靠液压作用力单作用伸缩缸:回程靠外力2.伸缩液压缸图形符号单作用伸缩液压缸双作用伸缩液压缸特点1）伸缩缸中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。2）当输入流量相同时，外伸速度逐次增大；3）当负载恒定时，液压缸的工作压力逐次增高。

应用常用于安装空间小而行程要求很长的场合，特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。3.齿条活塞液压缸活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。图形符号4.摆动液压缸

工作原理图形符号

（a）单叶片式(b)双叶片式摆动液压缸的特点

当通入液压油，它的主轴能输出小于360°的摆动运动的缸。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。单叶片式摆动角度较大，可达300°双叶片式摆动角度一般小于150°。在相同条件下，双叶片式的输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。4.2.3液压缸的典型结构和组成1.液压缸的典型结构活塞杆活塞缸体油口油口密封密封端盖双作用单活塞杆液压缸结构缸筒2.液压缸的组成(1)缸筒和缸盖(a)法兰连接式(b)半环连接式(c)螺纹连接式

(d)拉杆连接式(e)焊接连接式1-缸盖；2-缸筒；3-压板；4-半环；5-防松螺帽；6-拉杆缸筒和缸盖结构2.液压缸的组成(2)活塞与活塞杆可以把短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体，这是最简单的形式。但当行程较长时，这种整体式活塞组件的加工较费事，所以常把活塞与活塞杆分开制造，然后再连接成一体。2.液压缸的组成(3)密封装置液压缸中需要密封的部位有活塞、活塞杆和端盖等处。(a)间隙密封(b)橡胶组合密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封

普通型防尘圈1-内唇2-防尘唇3-防尘圈4-轴（活塞杆）1-格莱圈2-O型圈

3-斯特圈2.液压缸的组成(4)缓冲装置液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，则必须设置缓冲装置。2.液压缸的组成(5)排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。1-缸盖；2-放气小孔；3-缸体；4-活塞杆4.2.4液压缸的应用实例1.液压龙门吊液压系统：液压龙门吊，又名液压顶升门式起重机，是由液压顶升装置（支腿）、轨道、横梁、吊钩、高压油管、液压控制站等组成的，能实现带载同步伸缩、负载稳定平移等功能的液压龙门式起重机。它具有移动方便、性能安全、组装、拆卸快速等特点，特别适合在较矮的厂房和吊装空间比较小的场所施工，用于大型盾构的拆装、汽车厂大型冲压生产线安装（压力机、冲床）、钢铁厂粗轧主电机安装、钢铁厂轧板安装等各类大型机械设备的吊装，最大起重1000吨。液压顶升装置（支腿）采用多级液压缸，顶升高度可达12m，是典型的长大多级缸应用案例。2.盾构推进液压系统如图4-33所示，推进系统负责盾构