液压缸的分类和特点
第3章 液压缸
3．1液压缸的分类和特点
液压缸按结构特点可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸三类,按运动形式可分为直线运动和摆动。
3.1.1活塞缸
活塞缸可分为双活塞杆和单活塞杆两种结构，其固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种。
1\双活塞杆缸
（1）工作原理 图3-1为双活塞杆缸原理图，其活塞的两侧都有伸出杆。图3-1a为缸体固定式结构简图，图3-1b为活塞杆固定式结构简图。当压力油从两油口交替输入液压缸左、右工作腔时，压力油作用于活塞端面，驱动活塞或缸体运动，并带动工作台作直线往复运动。
（2）特点和应用 当两活塞缸直径相同、缸两腔的供油压力和流量相等时，活塞或缸体两个方向的运动速度和推力也都相等。缸体固定式其工作台的运动范围大于缸有效行程的三倍，一般用于行程短或小型液压设备上，活塞杆固定式其工作台运动范围略大于有效行程的两倍，适用于行程长的大、中型液压设备。
双活塞杆缸的的推力和速度可按下式计算：
2．单活塞杆缸
（1）工作原理 图3-2为单活塞杆缸原理图，活塞的一端有活塞杆伸出，所以两腔的有效工作面积不同。
当无杆腔进压力油，有杆腔回油时（图3-2a），活塞推力F1和运动速度v1分别为
（2）特点和应用 由于＞,所以v＜v,F＞F。常把压力油进入无杆腔的情况作为工作行程，而把压力油进入有杆腔的情况作为空行程
（3）差动连接 如图3-3所示，当压力油同时进入液压缸的左、右两腔，作差动连接单活塞杆缸简称为差动缸。由于无杆腔工作面积比有杆腔工作面积大，压力虽相等，活塞仍向右运动。若A2=A1/2,即D=，则差动连接缸的快进v3与快退v2的运动速度相等。
差动连接时，活塞的推力F3为：
要点:差动连接时活塞的推力与活塞杆的截面积成正比，而活塞的运动速度和活塞杆的截面积成反比。将单杆活塞缸的三种连接作比较，可见v1＜v2＜v3，F1＞F2＞F3。差动连接缸的特点：速度增加，推力减小。
提示由于单活塞杆缸的无杆腔与有杆腔的工作面积不相等，在输入流量相同时，v1与v2不相等，在工作压力相等时F1＞F2，而双杆活塞缸两端的工作面积相等，在同样的情况下，速度相等、推力相等。
3.1.2柱塞缸
工作原理如图3-4a所示，当压力油进入缸筒时，推动柱塞运动。柱塞缸只能实现单向运动，它的回程需借自重或其他外力来实现运动，为了使工作台得到双向运动，柱塞缸常成对使用，如图3-4b所示。柱塞缸主要用在龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液压系统中。
3．1．3摆动缸
摆动缸是输出转矩并实现往复摆动的液压缸，又称摆动液压马达，有单叶片和双叶片两种形式。图3-5a、图3-5b为其工作原理图，定子块固定在缸体上，叶片与输出轴连为一体。当两油口交替通入压力油时，叶片即带动输出轴作往复摆动。
3．1．3摆动缸
摆动缸是输出转矩并实现往复摆动的液压缸，又称摆动液压马达，有单叶片和双叶片两种形式。图3-5a、图3-5b为其工作原理图，定子块固定在缸体上，叶片与输出轴连为一体。当两油口交替通入压力油时，叶片即带动输出轴作往复摆动。
单叶片缸的摆动角一般不超过280°，双叶片缸当其结构尺寸相同时，其输出转矩是单叶片缸的两倍，而摆动角度为单叶片缸的一半（一般不超过150°）。
3．1．4其他液压缸
1．增压缸
增压缸能将输入的低压油转变为高压油，向液压系统中的某一支路供油。它由大、小直径分别为D和d的复合缸筒及有特殊结构的复合活塞组成，如图3-6所示。
式中是增压比，即增压倍数。增压缸只能将高压端输出油通入其他液压缸以获取大的推力，其本身不能直接作为执行元件，所以安装时应尽量使它靠近执行元件。
2.伸缩缸
图3-7为多级伸缩套筒式液压缸。这种缸的特点是活塞杆伸出行程大，收缩后结构尺寸小。适用于自卸汽车、起重机等设备。活塞伸出顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，伸出时的速度是由慢到快。活塞缩回时的顺序，一般是先小后大，缩回速度是由快到慢。
图3-7为多级伸缩套筒式液压缸。这种缸的特点是活塞杆伸出行程大，收缩后结构尺寸小。适用于自卸汽车、起重机等设备。活塞伸出顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，伸出时的速度是由慢到快。活塞缩回时的顺序，一般是先小后大，缩回速度是由快到慢。
3.齿条活塞缸
齿条缸又称无杆式液压缸，由带有一根齿条杆的双活塞缸1和一套齿轮齿条传动机构2组成，如图3-8所示。压力油推动活塞左右往复运动时，经齿条推动齿轮轴往复转动，齿轮便驱动工作部件作周期性的往复旋转运动。齿条缸多用于自动线、组合机床等转位或分度机构的液压系统中。
3．1液压缸的分类和特点
液压缸按结构特点可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸三类,按运动形式可分为直线运动和摆动。
3.1.1活塞缸
活塞缸可分为双活塞杆和单活塞杆两种结构，其固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种。
1\双活塞杆缸
（1）工作原理 图3-1为双活塞杆缸原理图，其活塞的两侧都有伸出杆。图3-1a为缸体固定式结构简图，图3-1b为活塞杆固定式结构简图。当压力油从两油口交替输入液压缸左、右工作腔时，压力油作用于活塞端面，驱动活塞或缸体运动，并带动工作台作直线往复运动。
（2）特点和应用 当两活塞缸直径相同、缸两腔的供油压力和流量相等时，活塞或缸体两个方向的运动速度和推力也都相等。缸体固定式其工作台的运动范围大于缸有效行程的三倍，一般用于行程短或小型液压设备上，活塞杆固定式其工作台运动范围略大于有效行程的两倍，适用于行程长的大、中型液压设备。
双活塞杆缸的的推力和速度可按下式计算：
2．单活塞杆缸
（1）工作原理 图3-2为单活塞杆缸原理图，活塞的一端有活塞杆伸出，所以两腔的有效工作面积不同。
当无杆腔进压力油，有杆腔回油时（图3-2a），活塞推力F1和运动速度v1分别为
（2）特点和应用 由于＞,所以v＜v,F＞F。常把压力油进入无杆腔的情况作为工作行程，而把压力油进入有杆腔的情况作为空行程
（3）差动连接 如图3-3所示，当压力油同时进入液压缸的左、右两腔，作差动连接单活塞杆缸简称为差动缸。由于无杆腔工作面积比有杆腔工作面积大，压力虽相等，活塞仍向右运动。若A2=A1/2,即D=，则差动连接缸的快进v3与快退v2的运动速度相等。
差动连接时，活塞的推力F3为：
要点:差动连接时活塞的推力与活塞杆的截面积成正比，而活塞的运动速度和活塞杆的截面积成反比。将单杆活塞缸的三种连接作比较，可见v1＜v2＜v3，F1＞F2＞F3。差动连接缸的特点：速度增加，推力减小。
提示由于单活塞杆缸的无杆腔与有杆腔的工作面积不相等，在输入流量相同时，v1与v2不相等，在工作压力相等时F1＞F2，而双杆活塞缸两端的工作面积相等，在同样的情况下，速度相等、推力相等。
3.1.2柱塞缸
工作原理如图3-4a所示，当压力油进入缸筒时，推动柱塞运动。柱塞缸只能实现单向运动，它的回程需借自重或其他外力来实现运动，为了使工作台得到双向运动，柱塞缸常成对使用，如图3-4b所示。柱塞缸主要用在龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液压系统中。
3．1．3摆动缸
摆动缸是输出转矩并实现往复摆动的液压缸，又称摆动液压马达，有单叶片和双叶片两种形式。图3-5a、图3-5b为其工作原理图，定子块固定在缸体上，叶片与输出轴连为一体。当两油口交替通入压力油时，叶片即带动输出轴作往复摆动。
3．1．3摆动缸
摆动缸是输出转矩并实现往复摆动的液压缸，又称摆动液压马达，有单叶片和双叶片两种形式。图3-5a、图3-5b为其工作原理图，定子块固定在缸体上，叶片与输出轴连为一体。当两油口交替通入压力油时，叶片即带动输出轴作往复摆动。
单叶片缸的摆动角一般不超过280°，双叶片缸当其结构尺寸相同时，其输出转矩是单叶片缸的两倍，而摆动角度为单叶片缸的一半（一般不超过150°）。
3．1．4其他液压缸
1．增压缸
增压缸能将输入的低压油转变为高压油，向液压系统中的某一支路供油。它由大、小直径分别为D和d的复合缸筒及有特殊结构的复合活塞组成，如图3-6所示。
式中是增压比，即增压倍数。增压缸只能将高压端输出油通入其他液压缸以获取大的推力，其本身不能直接作为执行元件，所以安装时应尽量使它靠近执行元件。
2.伸缩缸
图3-7为多级伸缩套筒式液压缸。这种缸的特点是活塞杆伸出行程大，收缩后结构尺寸小。适用于自卸汽车、起重机等设备。活塞伸出顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，伸出时的速度是由慢到快。活塞缩回时的顺序，一般是先小后大，缩回速度是由快到慢。
图3-7为多级伸缩套筒式液压缸。这种缸的特点是活塞杆伸出行程大，收缩后结构尺寸小。适用于自卸汽车、起重机等设备。活塞伸出顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，伸出时的速度是由慢到快。活塞缩回时的顺序，一般是先小后大，缩回速度是由快到慢。
3.齿条活塞缸
齿条缸又称无杆式液压缸，由带有一根齿条杆的双活塞缸1和一套齿轮齿条传动机构2组成，如图3-8所示。压力油推动活塞左右往复运动时，经齿条推动齿轮轴往复转动，齿轮便驱动工作部件作周期性的往复旋转运动。齿条缸多用于自动线、组合机床等转位或分度机构的液压系统中。
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