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第四章第四章 液压缸液压缸 液压缸液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件它结往复运动（或摆动运动）的液压执行元件它结构简单、工作可靠用它来实现往复运动时，可构简单、工作可靠用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用第一节第一节 液压缸的分类和工作原理液压缸的分类和工作原理 4.1.1 4.1.1 液压缸的基本类型液压缸的基本类型按结构形式划分：按结构形式划分：活塞缸、柱塞缸和摆动缸等活塞缸、柱塞缸和摆动缸等按作用方式划分：按作用方式划分：单作用式单作用式双作用式双作用式组合式组合式 组合式包括：增压缸、伸缩缸、齿轮缸、增速组合式包括：增压缸、伸缩缸、齿轮缸、增速缸等 详细分类如表详细分类如表4-14-1活塞缸活塞缸　　按结构形式按结构形式双活塞杆式双活塞杆式单活塞杆式单活塞杆式 按固定方式按固定方式缸筒固定缸筒固定 活塞杆固定活塞杆固定 双活塞杆式双活塞杆式单活塞杆式单活塞杆式（一）单杆活塞液压缸（一）单杆活塞液压缸缸无杆腔进油缸无杆腔进油缸有杆腔进油缸有杆腔进油特点：特点：1）两腔有效工作面积不等）两腔有效工作面积不等,A1 > A2 2）压力相同时，推力不等流量相同时，速度）压力相同时，推力不等流量相同时，速度不等不等,即不具有等推力等速度特性即不具有等推力等速度特性 单杆活塞缸无杆腔进油时单杆活塞缸无杆腔进油时输出的驱动力：输出的驱动力：输出的速度：输出的速度：单杆活塞缸有杆腔进油时单杆活塞缸有杆腔进油时 输出的驱动力：输出的驱动力：输出的速度：输出的速度：单杆活塞液压缸简单连接比较单杆活塞液压缸简单连接比较∵ ∵ A1 > A2 ∴ ∴ v1 < v2 F1 > F2 故故 无杆腔进油时，推力较大，速度较小无杆腔进油时，推力较大，速度较小 有杆腔进油时，推力较小，速度较大有杆腔进油时，推力较小，速度较大 因而前者适用于重载慢速因而前者适用于重载慢速 后者适用于轻载快速后者适用于轻载快速 往复速比：往复速比： λv = v2 / v1 = D2/ D2-d2 d = D√（（λv-1））/λv ★差动连接差动连接 单杆活塞缸在其左右两腔同时接通高压油的连接方式称为单杆活塞缸在其左右两腔同时接通高压油的连接方式称为差动连接。

差动连接时活塞只能向一个方向运动，要使它反差动连接差动连接时活塞只能向一个方向运动，要使它反向运动，油路的接法必须和非差动连接相同，如课本图向运动，油路的接法必须和非差动连接相同，如课本图4-1（（b)所示其特点是在不增加输入流量的情况下，提高活其特点是在不增加输入流量的情况下，提高活塞的运动速度塞的运动速度应用：应用：当当 时，满足如下关系式：时，满足如下关系式： ，， 此时，可利用单活塞杆式此时，可利用单活塞杆式液压缸实现下列工作循环：液压缸实现下列工作循环：快进快进（差动连接）（差动连接）→→工进工进（无杆腔进油）（无杆腔进油）→→快退快退（有杆腔进油）有杆腔进油）差动连接差动连接输出的驱动力：输出的驱动力：输出的速度：输出的速度：★浮动连接浮动连接 单杆活塞缸两个油口都直接回油箱时称为单杆活塞缸两个油口都直接回油箱时称为浮动连接，如图浮动连接，如图4-34-3所示这时活塞杆受力为所示这时活塞杆受力为零，速度不定零，速度不定 单杆单杆活塞活塞液压缸无论是缸筒固定，活塞运动；液压缸无论是缸筒固定，活塞运动；还是活塞杆固定缸筒运动，液压缸运动所占空间还是活塞杆固定缸筒运动，液压缸运动所占空间长度都是两倍行程。

见下图）长度都是两倍行程见下图）( (二）双杆活塞液压缸二）双杆活塞液压缸 双杆活塞缸如表双杆活塞缸如表4-14-1所示当液压缸右腔进油、所示当液压缸右腔进油、左腔回油时，活塞左移；反之，活塞右移左腔回油时，活塞左移；反之，活塞右移 特点：特点： 1 1）） 两腔面积相等；两腔面积相等； 2 2）） 压力相同时，推力相等，流量相同时，速度压力相同时，推力相等，流量相同时，速度相等即具有等推力等速度特性即具有等推力等速度特性                     双杆活塞缸双杆活塞缸 输出的驱动力：输出的驱动力： 输出的速度：输出的速度： 将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台相联接时，工将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为活塞有效行程的三倍（见图作台运动所占空间长度为活塞有效行程的三倍（见图a）一般多用于小机床；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒一般多用于小机床；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为液压缸有和工作台相联接时，工作台运动所占空间长度为液压缸有效行程的两倍（见图效行程的两倍（见图b），适用于中型及大型机床。

适用于中型及大型机床 活塞式液压缸中，活塞与缸筒内孔定向的配合精度要求活塞式液压缸中，活塞与缸筒内孔定向的配合精度要求较高，尤其对缸筒内孔较高，尤其对缸筒内孔的尺寸精度、的尺寸精度、几何精度和表面粗糙度有几何精度和表面粗糙度有较高的要求较高的要求4.1.3 4.1.3 柱塞式液压缸柱塞式液压缸 动画（（1 1）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现）柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用；时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用；（（2 2）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞）柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，柱塞和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工甚至可不和缸筒的内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工甚至可不加工3 3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使用较为有利。

使用较为有利柱塞式液压缸特点：柱塞式液压缸特点：通常用于长行程机床，如：龙门刨床、导轨磨床、大型拉床通常用于长行程机床，如：龙门刨床、导轨磨床、大型拉床柱塞式液压缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸输出的驱动力：输出的驱动力：输出的速度：输出的速度：其他液压缸其他液压缸（一）增压缸（一）增压缸 增压缸利用两个活塞有效面积的不同获得高压当输入活增压缸利用两个活塞有效面积的不同获得高压当输入活 塞缸的液体压力为塞缸的液体压力为P1P1，大活塞直径为，大活塞直径为D D，小活塞直径为时，小活塞直径为时d d，，由受力平衡方程可得由受力平衡方程可得（二）伸缩式液压缸二）伸缩式液压缸 伸缩式液压缸由两个或多个活塞缸套装而成，伸缩式液压缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，如前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，如图所示伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序从大到图所示伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大伸缩缸特点：伸缩缸特点：（１）停止工作时，长度较小，工作时行程（１）停止工作时，长度较小，工作时行程较长；较长；（２）套筒逐渐伸出时，因有效工作面积逐（２）套筒逐渐伸出时，因有效工作面积逐次减小，输入流量不变时，输出推力逐级减次减小，输入流量不变时，输出推力逐级减小，速度逐级增大。

小，速度逐级增大伸缩缸的应用伸缩缸的应用 ∵ ∵ 工作时可伸很长，不工作时缩短工作时可伸很长，不工作时缩短 ∴ ∴ 占地面积小，且推力随行程增加占地面积小，且推力随行程增加而减小而减小 故起重机伸缩臂、自动倾卸卡故起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、车、火箭发射台等皆可用伸缩缸火箭发射台等皆可用伸缩缸 伸缩缸伸缩缸输出的驱动力：输出的驱动力：输出的速度：输出的速度：（三）齿轮缸（无杆液压缸）（三）齿轮缸（无杆液压缸）齿轮缸由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装齿轮缸由两个柱塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成，如下图所示柱塞的移动经齿轮齿置组成，如下图所示柱塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的转动，用于实现工作条传动装置变成齿轮的转动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动部件的往复摆动或间歇进给运动 齿轮缸工作原理齿轮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 。

齿轮缸应用齿轮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 。