2 2 2
(D -d )/d =2
D=
2
2
2
3d
第二节
液压缸的结构
一、液压缸的典型结构和组成
1.液压缸的典型结构举例
1—耳环 2—螺母 3—防尘圈 4.17—弹簧挡圈 5—套 6.15—卡键 7.14—O形密封圈 8.12—Y形密封圈 9—缸盖兼导向套 10—缸筒 11—活塞 13—耐磨环 16—卡键帽 18—活塞杆 19—衬套 20—缸底
① 首先是最大直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。 ② 推力一定时，随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越小，工作油液压 力随之升高，工作速度变快。 ③ 在输入压力和流量不变前提下，其值为：
1 Fi p1 Di2 4
式中: i 指 i 级活塞缸。
4q vi Di2
④在输入压力不变前提下，随着行程逐级增大，推力逐渐减小，这种推力 的变化正好适合于自动装卸车对推力的要求。
3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算
缸筒最薄处壁厚：δ ≥pyD/2(σ ) δ —缸筒壁厚； D—缸筒内径；py—缸筒度验压力，当额定压Pn>160x105Pa时， Py=1.25Pn ；(σ )—缸筒材料许用应力。(σ )=σ b/n。
4、活塞杆的计算
直径强度校核：d≥[4F/π (σ )]1/2
d—活塞杆直径；F—液压缸的负载； 料许用应力，(σ )=σ b/n。
D 2d
（二）双杆活塞缸
双杆式活塞缸：活塞两端都 有一根直径相等的活塞杆的 液压缸。 根据安装方式：缸筒固定式 （实心双出杆）、活塞杆固
定式（空心双出杆）两种。
工作特点：
（1）当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右 两个方向的推力和速度相等。
1 F1 F2 ( p1 p2 ) A ( p1 p2 ) ( D 2 d 2 ) 4
一、活塞式液压缸
类型：单杆式、双杆式、无杆式
（一）单杆活塞缸
类型：双作用单杆、单作用单杆、差动液压缸
1、双作用单杆活塞缸
工作特点：
（1）双向进油，故称双作用式； （2）由于液压缸两腔承压面积不等，当p一定时，往返运动的出力不等：
1 1 2 F1 p1 A1 p2 A2 p1 D p2 ( D 2 d 2 ) 4 4 1 1 2 2 F2 p1 A2 p2 A1 p1 ( D d ) p2 D 2 4 4
D
P
P
d
0
工作原理：当输入活塞缸的液体压力为p1，活塞直径为D，柱塞直径为d时，柱塞缸中 输出的液体压力为高压，其值为：
1 1 D 2 2 p1 D p2 d p2 p1 Kp1 4 4 d
式中：K=D2/d2，称为增压比，它代表其增压程度。 工作特点：不能连续输出高压液体；增压行程短。为连续的获得高压，需 采用双作用增压缸 。 （2）双作用增压缸
柱塞式液压缸特点：
（1）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 时）或其它外力，因此柱塞缸常成对使用； （2）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即
（3）柱塞重量往往比较大，水平放置时容易因自重而下垂，
q 4q v1 v2 A ( D2 d 2 )
（2）不能实现差动连接。 （3）缸体固定时，整个工作台的移动范围约等于活塞有效行程的3倍； 活塞杆固定时，整个工作台的移动范围约等于液压缸有效行程的2倍。
（三）无杆活塞缸
压力能→往复运动机械能→回转运动机械能
二、柱塞式液压缸（柱塞缸）
二、推力不足或工作速度逐渐下降甚至停止：
1、可能的原因
液压缸和活塞配合间隙过大或因密封圈磨损而引起很大
间隙，造成活塞两端高、低压油互通而速度下降。 由于工作时经常用工作行程的某一段，造成液压缸孔径 局部有腰鼓形，使液压缸两端高、低压油互通。 活塞杆弯曲。 液压缸两端活塞杆处的密封元件压得过紧。 液压油中杂质过多，使活塞卡信。 油温过高使油液黏度下降，泄漏增加。 执行件导轨润滑不良。 也有可能因泵供油压力不足引起。
应用：夹紧系统、举升机构
p,q
3、差动液压缸
差动连接：单杆活塞缸的两腔同时通入 压力油，由于两腔的承压面积不同，迫 使有杆腔的回油重新进入油缸的无杆腔， 这种连接称为差动连接。 差动液压缸：采用差动连接的单杆活塞缸。
F, v
p, q
差动缸回程时连接
工作特点：
（1）是双作用单杆活塞缸；
（2）利用两腔的有效作用面积差进行工作； （3）差动连接时的速度v3和推力F3： 1 q q ' v3 D 2 4 1 ' q v3 ( D 2 d 2 ) 4
第三节
液压缸的设计与计算
在设计液压缸之前，必须对整个液压系统进行工况分析， 编制负载图，选定系统的工作压力(详见第九章)，然后根据 使用要求选择结构类型，按负载情况、运动要求、最大行程 等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最 后再进行结构设计。 液压缸的设计内容和步骤 (1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。 (2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 (3)结构强度、刚度的计算和校核。 (4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 (5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。
2、增压液压缸
A1 A2
P1
P2
说明：
A1 p2 p1 m A2
1.增压缸不是换能元件，输入、输出均为压力能；
2.增压缸增压的同时使输出的流量减小，其总能量保持不变。
增压液压缸：使局部油路获 得高压，起压力放大作用， 它不是执行元件。故又称为 增压器。 类型：单作用、双作用
（1）单作用增压缸
第一节
液压缸的分类和特点
按结构分类：
活塞式（单杆、双杆、无杆）
柱塞式
伸缩式
按作用方式分类：单作用、双作用、组合式
单作用缸
在压力油的作用下只能作单方向运动的液压缸， 其回程需借助于运动件的自重或其它外力（如弹簧力）。
双作用缸
在压力油的作用下能实现往复两个方向运动的液压缸。
◆活塞式液压缸 ◆柱塞式液压缸 ◆摆动式液压缸 ◆组合式液压缸
(σ )—活塞杆材
5、液压缸缸筒长度的确定
缸筒长度根据所需最大工作行程而定。活塞杆长度根 据缸筒长度而定。对于工作行程受压的活塞杆，当活塞杆 长度与活塞杆直径之比大于15时，应按材料力学有关公式 对活塞进行压杆稳定性验算。
二、液压缸结构设计中的几个基本问题
1、液压缸的缓冲
液压缸中使用的缓冲装置，常见的有环状间隙式，节 流口可调式或外加缓冲回路等。
1—活塞杆 2—堵头 3—托架 4、17—V形密封圈 5、14—排气孔 6、19—导向套 7—O形密封圈 8—活塞 9、22—锥销 10—缸体 11、20—压板 12、21—钢丝环 13、23—纸垫 15—活塞杆 16、25—压盖 18、24—缸盖
2.液压缸的组成
缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和 排气装置五个部分。
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。 通常用于长行程机床，如：龙门刨床、导轨磨床、大型拉床。
三、摆动式液压缸
四、组合式液压缸
1、伸缩式液压缸
伸缩缸又称多级缸，其特点是伸出行程长，缩回尺寸小。
结构特点：伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞 缸的活塞杆内孔是后一级活塞缸的缸筒，伸出时可获得很长的 工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于 起重运输车辆上。 类型：单作用式如图(a) 、双作用式如图 (b)，前者靠外力 回程，后者靠液压回程。 工作特点：伸缩缸的外伸和缩回动作是逐级进行的。
（3）由于液压缸两腔承压面积不等，当q一定时，往返运动的速度不等：
q 4q v1 A1 D2
职能符号：
v2
q 4q A2 ( D2 d 2 )
（4）工作台运动范围约等于活塞行程的2倍。
2、单作用单杆活塞缸
工作特点：
（1）单向进油，故称单作用式； （2）液压缸的返回依靠重力或弹簧力 F,v
i
环状间隙式缓冲装置
节流口可调式缓冲机构
2、液压缸的排气
为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最 高部位各装一只排气塞。
排气塞结构
排气塞结构

第四节
一、爬行：
液压缸常见故障分析 及排除方法
1、可能的原因
空气混入系统。 液压缸两端的密封圈压得太紧或太松。 活塞和活塞杆同轴度不好，活塞杆全长或局部弯曲。 活塞杆两端的螺母拧得太紧，降低了同轴度。 液压缸内孔锈蚀、拉毛，孔径因磨损出现腰鼓度、锥
4q v3 d2
1 1 1 2 2 2 2 产生的推力F3： F3 p ( A1 A2 ) p D p ( D d ) p d 4 4 4
（4）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快退速度，须满足：
q 1 ( D2 d 2 ) 4 q 1 2 d 4
第四章 液压缸
制作人：石枫
液压缸是液压系统的执行元件 液压缸的作用是将机械能转化为压力能
液压缸一般用于实现直线往复运动或摆动
液压缸在液压系统中的应用
升降台
压力机
假肢
目录
第一节 第二节 第三节 第四节

液压缸的分类和特点 液压缸的结构 液压缸的设计与计算 液压缸常见故障分析及排除方法
度等。 液压缸安装精度不高，其中心线与导轨不平行。 执行机构相对运动的接触面缺乏润滑油，产生干摩擦 或半干摩擦。
2、排除的方法
排除系统内的空气。若没有排气装置，可开动液压系