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第五章 液压缸 * 液压与气压传动 河南理工大学机械与动力工程学院 第五章 液压缸 章 节 目 录 5.1 液压缸类型和特点 5.2 液压缸的典型结构和组成 5.3 液压缸的设计和计算 5.1 液压缸的类型和特点 5.1.1 活塞式液压缸 液压缸的种类繁多，通常根据其结构特点分为活塞式、柱塞式和摆动式三大类；按其作用来分，有单作用式和双作用式。下面介绍几种常用的液压缸。 (1）双杆活塞缸 a) 图5-7 双杆活塞缸 b) 因双活塞杆液压缸的两端活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。则缸的推力F和运动速度分别为： 式中 A ——液压缸的有效面积； ηm——液压缸的机械效率； ηV——液压缸的容积效率； D——活塞直径； d——活塞杆直径； q——输入液压缸的流量； p1——进油腔压力； p2——回油腔压力。 （2）单杆活塞缸 a) b) c) 图5-8 单杆活塞缸 如图5-8所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆活塞缸也有缸筒固定和活塞杆固定的两种安装形式。两种安装方式的工作台运转范围均为活塞有效行程l的2倍。 单杆活塞缸因左、右两腔有效面积A1和A2不等，因此当进油腔和回油腔压力分别为P1和P2，输入左、右两腔的流量均为q 时，液压缸左、右两个方向的推力和速度不相同。 （1）伸缩液压缸 伸缩式液压缸又称多套缸，它是由两级或多级活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞的缸筒。当通入压力油时，活塞有效面积最大的缸筒以最低油压力开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒在压力油的作用下开始伸出。各级伸出速度取决于外伸缸筒的有效面积，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度加快。伸缩式液压缸可以获得很长的行程，缩回时轴向尺寸又很小。 下图5-10和5-11分别为双作用伸缩液压缸和单作用伸缩液压缸工作原理图。 5.1.3 其它形式液压缸 图5-11 单作用伸缩液压缸 图5-10 双作用伸缩液压缸 （2）齿条活塞液压缸 图5-12 齿条活塞液压缸 （3）增压缸（增压器） 图5-13 增压缸 5.2.1 液压缸的典型结构 5.2 液压缸的典型结构和组成 5.2.2 液压缸的组成 液压缸按结构组成分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等。除密封装置将在第六章单独叙述外，下面介绍其它部分。 （1）缸体组件 图5-15 缸筒与缸盖连接方式 （2）活塞组件 图5-16 活塞与活塞杆的连接 （3）缓冲装置 图5-17 液压缸的缓冲装置 a) 圆柱形环隙式 b) 圆锥形环隙式 c) 可变节流槽式 d) 可调节流孔式 （4) 排气装置 图5-18 排气装置 5.3 液压缸设计和计算 5.3.1 液压缸主要尺寸的确定 液压缸的结构尺寸与主机的工作机构有直接关系。在对主机液压系统进行工况分析、编制负载图、确定各工况压力之后（详见第九章），根据工作机构负载、运动速度、工作行程等确定液压缸的尺寸和结构，对主要零件进行验算，最后进行液压缸的结构设计，具体设计时还需参考有关设计手册。 1. 液压缸设计中应注意的问题 （1）在保证所获得速度和推力的前提下，应尽可能使液压缸各部分结构按有关标准来设计，尽 量做到液压缸结构紧凑、加工、装配和维修方便。 （2）尽量使活塞杆在承受最大负载时处于受拉状态，若受压应具有良好的纵向稳定状态。长行程的活塞杆伸出时，还应加辅助支承，避免活塞杆下垂。 （3）液压缸热胀冷缩时应不受阻碍，所以液压缸在安装、固定时，液压缸只能一端定位。 （4）根据液压缸具体工作条件，考虑是否有缓冲、排气和防尘等装置 。 缸筒内径D 已知液压缸的理论作用力F1 、F2和供油压力P1 对于单杆活塞缸，当无杆腔进油时，不考虑机械效率，缸筒内径D ： 液压缸设计时，常选回油压力P2=0 2. 液压缸主要尺寸的确定 。 当有杆腔进油时，不考虑机械效率，缸筒内径D的计算公式为 同样，回油压力P2=0 液压缸的