F Ap

4
(D2 d 2 ) p
v
q 1 （D 2 d 2 ) 4
式中：p-供油压力；A-活塞有效面积；q-供油量；d-活塞杆 直径；D-活塞直径。
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2.单活塞杆液压缸
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(1)结构特点：

这种液压缸的活塞只有一端从缸的端头伸出。其结构组 成与双活塞杆液压缸相似。
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摆动式液压缸的输出扭矩和转速计算方法如下:
Mt
D 2 d 2
1 D 2 d 2 1 pbrdr pb[( ) ( ) ] pb( D 2 d 2 ) 2 2 2 8
1 pb( D 2 d 2 ) 8
由于存在摩擦， M<Mt
输出角速度：
M 所以机械效率为： Mt

为了实现双向往复运动，即实现两个方向的液压驱动，可 采用双柱塞缸并排安装的方案。
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(6)柱塞只靠钢套支撑而不与缸体接触，这样缸筒易于加工， 故适于做长行程的液压缸。太长，有时需要加辅助导向机 构。
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四、摆动式液压缸
摆动式液压缸是一种作往复旋转运动的执行元件。 符号：
1 2 扇形的面积（中心角α ）为： F ( D d 2 ) 8
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则摆动油缸（转子叶片）转过α 角所排出的液体体积为：
1 2 V （D d 2 )b 8
V 1 ( D 2 d 2 )b Qt t 8 t 1 2 ( D d 2 )b 8 Qt 2 ( D d 2 )b

职能符号：
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(2)工作原理
无杆腔
有杆腔
进油腔
回油腔
因两侧有效作用面积或油液压力不等，活塞在液压力的
作用下，作直线往复运动。
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(3)安装方式
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(4)基本参数 这种液压缸由于左、右腔的活塞有效工作面积不相等，因 而以相同的压力和流量先后分别向左、右腔供油，则活塞 向右、向左产生的推力和速度是不相同的。各种情况下的 推力和速度的计算方法如下 : ①从大腔(无杆腔)进油，小腔(有 杆腔)回油，则
可见单活塞杆液压缸左、右两个方向的工作性能是不对称的。
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例：液压刨床
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(5)差动液压缸

若要得到对称的工作特性， 对单活塞杆液压缸来说可采用差动 工作方式来实现。所谓差动工作方式，就是把油路接成如图所 示的差动连接，即压力油同时进入大腔和小腔。这时两腔的压 力虽然相同，但由于两腔有效面积不同，故而推动活塞向右的 力大于推活塞向左的力，因此活塞会产生向右的运动。 活塞向右运动中，小腔排出的油流量为q`，这股流量与供油流 量合在一起进入大腔，使活塞向右运动的速度加快。其计算方 法如下：
式中， F1 、 F2- 压力油进入大腔、 小腔时活塞的推力或拉力； v1、 v2为压力油分别进入大腔、小腔 时活塞的运动速度； p1-供油压力；p2-回油压力，俗称背 压。
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③v2、v1之比称为速度比：
v2 1 v v1 1 ( d ) 2 D
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七、液压缸常见故障和排除方法
故障现象 产生原因 1．外界空气进入缸内 2．密封压得太紧 3．活塞与活塞杆不同轴 4．活塞杆弯曲变形 5．缸筒内壁拉毛，局部磨损严重或腐蚀 6．安装位置有误差 7．双活塞杆两端螺母拧得太紧 8．导轨润滑不良 推力不足 速度不够 或逐渐下降 1．缸与活塞配合间隙过大或Ｏ形密封圈破坏 2．工作时经常用某一段，造成局部几何形状误 差增大，产生泄漏 3．缸端活塞杆密封压得过紧，摩擦力太大 4．活塞杆弯曲，使运动阻力增加 1．活塞与缸筒间用间隙密封时，间隙过大，节 流阀失去作用 2．端部缓冲装置中的单向阀失灵，不起作用 1．密封圈损坏或装配不良使活塞杆处密封不严 2．活塞杆表面损伤 3．管接头密封不严 4．缸盖处密封不良 排除方法 1．开动系统，打开排气塞（阀）强迫排气 2．调整密封，保证活塞杆能用手拉动而试车时 无泄漏即可 3．校正或更换，使同轴度小于ф0.04mm 4．校正活塞杆，保证直线度小于0.1/1000 5．适当修理，严重者重磨缸孔，按要求重配活 塞 6．校正 7．调整 8．适当增加导轨润滑油量 1．更换活塞或密封圈，调整到合适间隙 2．镗磨修复缸孔内径，重配活塞 3．放松、调整密封 4．校正活塞杆 1．更换活塞，使间隙达到规定要求，检查缓冲 节流阀 2．修正、配研单向阀与阀座或更换 1．检查并更换或重装密封圈 2．检查并修复活塞杆 3．检查并修整 4．检修密封圈及接触面 33
Qt V 由于漏失，使得Q>Qt，所以容积效率为： Q
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M
QV ( D 2 d 2 )b
式中，D-缸体内孔直径；d-输出轴外圆的直径；b-叶片的宽 度；其它符号意义同前。
要增加摆动式液压缸的输出扭矩，可用增加叶片的数目来
实现。叶片的数目应成对增加（考虑对称径向液压力平 衡）。若叶片的对数为Z，在其它条件不变的情况下，摆动 缸的输出扭矩将增大倍，但转速将减小倍。
爬行
冲击
外泄漏
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第二节 液压缸的构造
本节将对液压缸的各组成部分作进一步介绍，同时还介绍
一些改善液压缸工作性能的装置，如缓冲和放气装置等。
一、缸筒与缸盖的连接
铸铁缸筒通常用法兰连接。用无缝钢管做成的缸筒虽然也
可以焊上法兰从而采用法兰连接，但一般多采用螺纹或半 环连接等形式。一些手册介绍了缸筒与缸盖的各种连接形 式，供设计工作中参考。
F1 p1 A1 A2 p2 4q v1 D 2
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4
[ D 2 p1 ( D 2 d 2 ) p2 ]
②从小腔进油，大腔回油，则有
F2 p1 A2 A1 p2 4q v2 (D2 d 2 )

4
[(D 2 d 2 ) p1 D 2 p2 ]
F2 p1 A2 A1 p2

4
[(D 2 d 2 ) p1 D 2 p2 ]

4
d 2 p1
由此可见 F2=F3 ，差动液压缸可以实现活塞左右运动时的推
力相等，而且推力比非差动连接小。
差动油缸克服了由于活塞杆面积对往复运动力与速度的影响。
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1.双活塞杆液压缸
缸的职能符号：
(1)结构特点： 两侧有效工作面积一样。
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(2)安装方式：两种
缸筒固装在机架上，活塞杆与工作台相连。这种安装方
式当活塞杆的有效行程为l时，整个工作台的运动范围是 3l，所以机器占地面积较大。
双作用油缸 动力油缸 组合油缸
以运动形式分 两种：
往复直线运动
往复摆动
摆动油缸
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二、活塞式液压缸
结构：由缸筒、活塞、活塞杆、端盖、支架和密封件等
组成。当压力油从左油口进入缸的左腔时，推动活塞向 右运动，从而通过活塞杆带动工作台也向右运动。缸右 腔的油则从右口排出。若从右口进压力油，则工作台会 产生反向(左)运动，左口就会成为排油口。
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(6)活塞式液压缸典型结构
1-缸底，2-卡键， 3、5、9、11-密封圈，4-活塞，6-缸筒， 7-活塞杆，8-导向套，10-缸盖，12-防尘圈，13-耳轴
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三、柱塞式液压缸
柱塞式液压缸由缸筒1、活塞2、
缸套3和弹簧卡圈4等零件组成。 压力油从唯一的油口进入缸筒， 推动柱塞向下运动，压力油泄 掉，柱塞不会自动向左运动。
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二、液压缸的密封方法
进入液压缸的压力油可能通过活塞杆与缸盖的连接处向外泄
漏，另外还可以通过活塞与缸筒间的配合而使高压腔的压力 油流向低压腔(称为内泄漏)。为了防止泄漏，提高液压缸的 工作性能与效率，在可能泄漏的地方需要安装密封装置。对 密封装置一般有以下要求： 具有良好的密封性能，保证无(或少)泄漏； 有相对运动的密封处摩擦阻力要小； 密封件要耐磨，或磨损后能自动补偿；
液压传动
东昌学院·机电工程系 崔传辉
第四章 液压缸
油马达输出的是转速和转矩，是连续的转动；有些工作机要
求的是力和往复直线运动或者是转矩较小的往复摆动，这就 是动力油缸。
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第一节 液压油缸的类型
一、分类
单作用油缸 活塞式 柱塞式 伸缩式 单活塞杆 差动 双活塞杆 伸缩式 串联 增压 多位 齿条传动 单叶片式 双叶片式
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(4)柱塞端面是受油压的工作面，所以:
柱塞上有效作用力为:
F pA
柱塞的运动速度为:

4
d2p
q 4q v 2 A d
式中：d-柱塞直径，其它符号意义同前。
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