第3章

液壓缸河南機電職業學院劉建明2023/1/17教學目的掌握：1.液壓缸的主要類型及結構。2.活塞缸的工作特點、速度與推力的計算。理解：1.差動缸的特點。

2.活塞式、柱塞式、擺動式液壓缸的特點與應用。了解：增壓缸和伸縮缸的工作特點。技能要求掌握：缸體與缸筒的連接、活塞與活塞桿的連接。了解：液壓缸的緩沖與排氣。2023/1/17

重點難點重點：1.活塞液壓缸的結構。2.活塞液壓缸的速度與推力的計算。難點：1.活塞液壓缸的速度與推力的計算。2.差動缸、密封、緩沖、排氣。2023/1/17液壓缸的功用將液壓泵供給的液壓能轉換為機械能而對負載作功，實現直線往復運動或旋轉運動。2023/1/173.1液壓缸的類型及特點

按結構不同可為三類:1.活塞式液壓缸2.柱塞式液壓缸3.擺動液壓缸〔擺動液壓馬達〕

2023/1/17

液壓缸的類型按運動形式不同:1.直線運動活塞缸、柱塞缸2.擺動擺動缸按作用方式：

1.單作用液壓力只能使液壓缸單向運動，反向依靠外力。

2.雙作用液壓力可使液壓缸實現兩個方向的運動。

2023/1/17活塞缸

活塞缸的分類:

按伸出活塞桿不同可分為：雙桿、單桿、無桿。

按固定方式不同可分：為缸體固定、活塞桿固定

演示動畫

動畫演示2023/1/171.雙活塞桿缸〔1〕工作原理2023/1/17推力、速度計算

F=pA

F

=

2023/1/17〔2〕特點和應用1〕特點：因兩腔面積相等；壓力相同時，推力相等，流量相同時，速度相等。即具有等推力等速度特性。2〕應用：常用于往復運動速度和負載相同的場合，如磨床。2023/1/17工作過程

實心雙桿活塞式液壓缸—

缸體固定式

空心雙桿活塞式液壓缸—

桿固定式2023/1/17

實心雙桿活塞式液壓缸—缸體固定式進油腔回油腔運動方向左右活塞右移右左活塞左移

運動范圍等于3倍有效行程，適用于小型液壓設備。油腔位置與活塞運動方向相反。2023/1/17空心雙桿活塞式液壓缸——桿固定式

進油腔回油腔運動方向左右缸體左移

右左缸體右移

運動范圍等于2倍有效行程，適用于行程長的大、中型液壓設備，

進油腔位置與活塞運動方向相同。2023/1/172.單活塞桿缸〔1〕工作原理2023/1/17〔2〕單桿活塞缸的特點兩腔面積不等，A1>A2壓力相同時，推力不等。流量相同時，速度不等。即不具有等推力等速度特性。

2023/1/17速度、推力計算

無桿腔進油時

有桿腔進油時

差動連接

2023/1/17無桿腔進油時

F1=A1p

2023/1/17有桿腔進油時

2023/1/17〔3〕差動連接式液壓缸差動連接速度、推力計算特點

應用2023/1/17差動連接

單桿活塞液壓缸兩腔同時通入流體時，兩端面積差進行工作的連接形式。2023/1/17差動連接速度、推力計算

2023/1/17差動連接特點在不增加流量的前提下，實現快速運動，推力減小。

差動缸在組合機床上采用較多。2023/1/17單桿活塞液壓缸應用單桿活塞液壓缸不同連接，可實現如下工作循環：

〔差動連接〕〔無桿腔進油〕〔有桿腔進油〕

快進→工進→快退v3、F3v1、F1v2、F2動畫演示2023/1/17單活塞桿液壓缸簡單連接比較∵A1>A2∴v1<v2F1>F2故活塞桿伸出時，推力較大，速度較小活塞桿縮回時，推力較小，速度較大因而：活塞桿伸出時，適用于重載慢速活塞桿縮回時，適用于輕載快速假設即快進與快退運動速度相等2023/1/17單活塞桿液壓缸簡單連接結論活塞桿直徑越小，兩個方向速度差值越小。

固定方式和工作過程皆與雙桿活塞液壓缸相同。運動行程皆為兩倍的活塞或缸體的有效行程。2023/1/172023/1/17例3-1有一雙作用單桿活塞液壓缸，缸內徑D=100mm，活塞桿直徑d=70mm，進入液壓缸的流量q=40L/min，進油壓力p1=5Mpa，回油壓力p2=0，計算在無桿腔進油、有桿腔進油、差動連接三種情況下，液壓缸的運動速度大小和方向，推力的大小和方向。解：〔1〕無桿腔進油

運動方向由無桿腔向有桿腔運動，推力方向和運動方向相同。2023/1/172023/1/17〔2〕有桿腔進油運動方向由有桿腔向無桿腔運動，推力方向和運動方向相同。2023/1/17〔3〕差動連接運動方向由無桿腔向有桿腔運動，推力方向和運動方向相同。3.1.2柱塞式液壓缸定義結構工作原理速度、推力計算特點2023/1/17定義在缸體內做相對往復運動的組件是柱塞的液壓缸。

2023/1/17柱塞式液壓缸結構2023/1/17柱塞式液壓缸工作原理

自重只能單向運動，回程需靠外力

彈簧力需雙向運動時，常成對使用。

動畫演示2023/1/17柱塞式液壓缸速度、推力計算

v=q/A=4q/πd2

F=pA=πd2p/42023/1/17柱塞缸的特點

柱塞缸的特點是柱塞與缸筒無配合要求，缸筒內孔不需精加工，甚至可不加工。運動時由缸蓋上的導向套來導向，它特別適用于行程較長的場合。

主要用在龍門刨床、導軌磨床、大型拉床等大行程設備的液壓系統中。2023/1/17擺動液壓缸〔擺動液壓馬達〕分類組成雙葉片擺動式液壓馬達特點2023/1/17擺動液壓缸分類

1.葉片式擺動缸

葉片式又分單葉片式、雙葉片

。2023/1/17葉片式擺動液壓缸組成缸體、定子塊、葉片、擺動軸等

單葉片缸的擺動角不超過280°，雙葉片缸的擺動角不超過150°。2023/1/17葉片式擺動液壓缸工作原理當缸的一個油口進壓力油，另一油口回油時，葉片在壓力油作用下往一個方向擺動，帶動軸偏轉一定角度〔小于3600〕，當進回油口互換時，擺動缸反轉。2023/1/17雙葉片擺動式液壓缸

T雙=2T單

ω雙=1/2·ω單

2023/1/17

2．齒輪齒條式擺動缸

齒輪齒條式擺動缸的原理是將液壓缸的往復運動通過齒條帶動齒輪，轉化成齒輪軸的正反向擺動旋轉，同時將往復缸的推力轉化成齒輪軸的輸出扭矩。齒輪齒條式擺動缸結構有單齒條和雙齒條兩種。2023/1/17齒輪齒條式擺動缸結構2023/1/172023/1/17

2.齒輪齒條式擺動缸

雙齒條式單齒條式擺動液壓缸特點結構緊湊，輸出轉矩大，但密封困難，一般只用于中低壓系統。常用于機床送料裝置、回轉夾具、機器人手臂等液壓系統中。2023/1/17其它形式的常用缸

增壓缸〔增壓器〕伸縮缸〔多級缸〕

2023/1/171.增壓缸〔增壓器〕作用

結構

增壓原理2023/1/17增壓缸作用

增壓缸能將輸入的低壓轉變為高壓油，向液壓系統中的某一支路供油。2023/1/17增壓缸結構由大、小直徑分別為為D和d的復合缸筒和復合活塞組成。2023/1/17增壓缸增壓原理

A1p1=A2p2

p1πD2/4=p2πd2/4

p2=A1/A2p1

=D2/d2p1D2/d2—增壓比

2023/1/17增壓缸特點

在不增大pp的前提下，來增大輸出壓力，有單作用斷續增壓、雙作用連續增壓兩種方式。增壓缸不能直接作為執行元件。2023/1/172.伸縮缸結構

由兩個或多個活塞缸或柱塞缸套裝而成，有單作用和雙作用之分。

2023/1/17伸縮缸工作原理活塞或柱塞伸出時，從大到小，速度逐漸增大，推力逐漸減小。活塞或柱塞縮回時，從小到大。

動畫演示2023/1/17伸縮缸特點應用工作時可伸很長，不工作時縮短，占地面積小，且推力隨行程增加而減小，起重機伸縮臂、自動傾卸卡車、火箭發射臺等皆用。2023/1/173.2液壓缸的結構缸體組件活塞組件液壓缸的緩沖液壓缸的排氣2023/1/17缸體組件缸件組件包括缸筒、前后缸蓋和導向套。a.法蘭式b.半環式c.拉桿式d.螺紋式2023/1/17活塞組件活塞組件包括活塞和活塞桿活塞和活塞桿的連接形式有以下幾種:a.整體式b.焊接式c.錐銷式d.螺紋式e.卡環式2023/1/17液壓缸的緩沖液壓缸的緩沖裝置是為了防止活塞在行程終了時和缸蓋發生撞擊。常見的緩沖裝置有以下三種。〔1〕環狀間隙