液压缸又称油缸或作动筒,是用来将油液的压力能转换成机械能的能量转换装置,用
于驱动工作机构作直线往复运动或往复摆动的液压执行元件,具有结构相对比较简单,传力大,运
动惯性小,容易实现往复运动控制,便于布局和安装等优点,与杠杆、连杆、齿轮齿条、
棘轮棘爪、凸轮等机构配合能实现多种机械运动,在液压系统中得到了广泛的应用。
液压缸工作的物理本质是:利用油液压力来克服负载,利用油液的流量来维持运动速
液压缸的种类非常之多,按运动方式分为往复直线运动液压缸和往复摆动液压缸;按作用
方式分为单作用液压缸和双作用液压缸;按结构特点可分为活塞式、柱塞式、摆动式、伸
活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构,其固定方式有缸体固定和活塞杆固定
双杆式活塞缸的结构和图形符号如图4-1所示,它由缸筒、活塞、活塞杆和缸盖组成。
根据安装方法不同又可以分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。图4-2(a)所示的为缸筒
固定式的双杆活塞缸,它的进、出油口布置在缸筒两端,活塞通过活塞杆带动工作台移动,
当活塞的有效行程为L时,整个工作台的运动范围为3L,其占地面积较大。图4-2(b)所
示的为活塞杆固定式的双杆活塞缸,缸体与工作台相连,整个工作台的移动范围是液压缸
由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的,因此它左、右两腔的有效面积也相等。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。当活塞的直径为D,活塞杆的直径为d,液压缸进、出油腔的压力为
单杆式活塞缸仅在液压缸的一腔中有活塞杆,它又有单作用和双作用之分。图4-3所
示为带钢珠锁的双作用活塞缸,其往复运动都是靠作用于活塞上的液压力实现的,在其极
限位置,为提高活塞杆固定可靠性,设有钢珠锁。单杆活塞缸也有缸筒固定和活塞杆固定
两种安装形式,无论哪种安装形式,工作台运动范围都等于其活塞有效行程的两倍。
单杆式活塞缸由于只有一根活塞杆,活塞两端的有效作用面积不相等。当分别向缸两
腔供油,且供油压力和流量相同时,活塞(或缸体)在两个方向上产生的推力和速度不相
等。活塞上产生的推力与进油腔的有效面积成正比,即无杆腔产生的推力大于有杆腔;而
活塞移动的速度与进油腔的有效面积成反比,即油液进入无杆腔时有效面积大,速度慢,
当无杆腔(有效作用面积A)进油,有杆腔(有效作用面积A)回油时,活塞推力F
时,推力大,速度低;有杆腔进压力油液工作时,推力小,速度高。因此,单杆活塞缸常用于一个方向有较大负载,但工作速度较低,另一个方向为空载快速退回的设备中。
所谓的差动连接,差动连接的单杆活塞缸称为差动液压缸。工作时,由于无杆腔的有效面积大于有杆腔的有效面积,故活塞向右运动,同时使有杆腔中的油液(流量为ΔQ)流入无杆腔,加大了流入无杆腔的流量(Q+ΔQ),从而也加快了活塞移动速度。
由式(4.7)、(4.8)可知,差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小,速度比非差动连接时大,因此可在不加大油源流量的情况下实现液压缸快速运动。如果要求快速运动和
柱塞缸是一种单作用液压缸,即靠液压力只能实现一个方向的运动,回程要靠自重(垂
直安装)或弹簧等其他外力实现。其结构如图4-5所示,它由缸筒、柱塞、衬套和卡圈等
摆动缸是一种输出转矩并实现往复摆动的液压执行元件,又称摆动式液压马达或回转
图4-6(a)为单叶片摆动缸结构,图4-6(b)为双叶片摆动缸结构,均由叶片轴、缸
体、定子块和叶片等零件组成。单叶片摆动缸输出的扭矩较小,且叶片轴承受较大的不平
衡径向作用力;双叶片摆动缸在同样的结构尺寸下,其输出扭矩是单叶片摆动缸的2倍,
且径向作用力得到平衡,但双叶片摆动缸的转角约为单叶片摆动缸转角的一半左右,若输
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