第四章 液压与气压缸

1、作用：油液的压力能转化成机械能。作用：油液的压力能转化成机械能。执行元件的作执行元件的作用，实现往复直线运动和往复摆动的执行元件。包括缸和马达。用，实现往复直线运动和往复摆动的执行元件。包括缸和马达。液体的压力高，因此液压缸和液压马达常用于获得最大的输出液体的压力高，因此液压缸和液压马达常用于获得最大的输出力和扭矩的场合。力和扭矩的场合。 气压缸和气压马达用压缩空气作为工作介质指，其工作压气压缸和气压马达用压缩空气作为工作介质指，其工作压力小，所以输出的力和扭矩较小，但压缩空气不污染环境，并力小，所以输出的力和扭矩较小，但压缩空气不污染环境，并且气压元件反应迅速，动作快，广泛应用在电子和食品工

2、业。且气压元件反应迅速，动作快，广泛应用在电子和食品工业。 由于结构强度，材质要求和密封条件的不同，液压缸和液由于结构强度，材质要求和密封条件的不同，液压缸和液压马达与气压缸和气压马达不能互换。压马达与气压缸和气压马达不能互换。 形式：活塞缸形式：活塞缸 实现往复直线运动，输出速度和推力实现往复直线运动，输出速度和推力 柱塞缸柱塞缸 摆动缸摆动缸 实现往复摆动，输出角速度（转速）和转矩实现往复摆动，输出角速度（转速）和转矩4.1.1 4.1.1 活塞缸活塞缸 单作用活塞缸：液压油只供给活塞的一侧，推活单作用活塞缸：液压油只供给活塞的一侧，推活塞向一侧移动，反向复位则靠重力或弹力。应用锻压。塞向

3、一侧移动，反向复位则靠重力或弹力。应用锻压。 双作用活塞缸：利用液压力推动活塞作正反两个双作用活塞缸：利用液压力推动活塞作正反两个方向的运动。方向的运动。 一、单作用活塞缸一、单作用活塞缸 有缸筒固定和活塞杆固定有缸筒固定和活塞杆固定图图4-1 单作用活塞缸单作用活塞缸f1=pa v1=q/a第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸若进回油口供油压力相等若进回油口供油压力相等往复力：往复力：往复速度：缸往复运动的速度比为)(42222ddqaqv22212dddvv 上式表明，当活塞杆的直径愈小时，速度比愈接近于上式表明，当活塞杆的直径愈小时，速度比愈接近于1，在两个，在两个方向上的缸的运动速度

4、差愈小。方向上的缸的运动速度差愈小。第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸42221222111pddpdapapf）（42212212212pdpddapapf）（2114dqaqv动连接动连接： 双作用单活塞杆油缸可进行双作用单活塞杆油缸可进行差动连接，即当单杆活塞缸两腔差动连接，即当单杆活塞缸两腔同时通入相同压力的液体时，由同时通入相同压力的液体时，由于无杆腔的受力面积大于有杆腔于无杆腔的受力面积大于有杆腔的受力面积，使活塞向右的作用的受力面积，使活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活力大于向左的作用力，因此，活塞杆作伸出运动，并将有杆腔的塞杆作伸出运动，并将有杆腔的液体挤出，流进无

5、杆腔，加快了液体挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出运动，缸的这种连活塞杆的伸出运动，缸的这种连接成为差动连接。接成为差动连接。图4-3 差动连接第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸图4-3 差动连接 设右移速度为设右移速度为v3，则右杆腔出油则右杆腔出油q， q和和 一同进入无杆腔，故一同进入无杆腔，故 可推出可推出 与非差动连接比较要大于与非差动连接比较要大于v1 推力比较：推力比较： 与与非差动连接比较要小于非差动连接比较要小于f1。 若令若令 = 推出推出 ，说明若使差动缸的向右速度与非差动缸，说明若使差动缸的向右速度与非差动缸的向左运动速度相等，应满足上式。举例说明差动连接的向左运

6、动速度相等，应满足上式。举例说明差动连接的应用：解决回程要求速度高的问题，目的用一个小流的应用：解决回程要求速度高的问题，目的用一个小流量可得到一个大速度。量可得到一个大速度。3224vddq）（3232244vdvddqqq）（234dqvpdpdddaapf222221344）（）（2v3v2224)(4dqddqdd2第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸q 柱塞柱塞2只与导向套只与导向套3配合，故缸筒配合，故缸筒内壁只需粗加工，甚至在缸筒采用无内壁只需粗加工，甚至在缸筒采用无缝钢管时可不加工，所以结构简单，缝钢管时可不加工，所以结构简单，制造容易，成本低廉，常用于长行程制造容易，成本低

7、廉，常用于长行程机床，如龙门刨床、导轨磨床、大型机床，如龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等。水压机的缸筒以及液压电梯拉床等。水压机的缸筒以及液压电梯的长油缸常采用这种结构。的长油缸常采用这种结构。2244qfpdvd 4-44-5 柱塞缸锻压力示例锻压力示例4-6 锻压回路锻压回路第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸4.1.3 摆动缸 摆动缸输出转矩并实现往复摆动运动，它有单叶片和双叶片两种型式。其结构形式如图47所示。图4-7a为单叶片式摆动缸，它由定子块1、缸体2、摆动轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成，定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴连接在一起。其工作原理为：当工作介质从a口

8、进入缸内，叶片被推动并带动轴作逆时针方向回转，叶片另一侧的工作介质从b口排出；反之，工作介质从b口进入，叶片及轴作顺时针方向回转，a口排出工作介质。 从图从图47中可看出，单叶片式摆动缸的最大中可看出，单叶片式摆动缸的最大回转角小于回转角小于360，一般不超过，一般不超过280；双叶片式摆；双叶片式摆动缸则小于动缸则小于180，一般不超过，一般不超过150。当输人工作。当输人工作介质的压力和流量不变时，双叶片摆动缸摆动轴输介质的压力和流量不变时，双叶片摆动缸摆动轴输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是出转矩是单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片摆动缸的一半。单叶片摆动缸的一半。

9、摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用在低中压系统中作往复摆动、转位或间歇一般只用在低中压系统中作往复摆动、转位或间歇运动的地方。运动的地方。第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸1. 多级液压缸2. 薄膜气缸4-8 图4-9 薄膜气缸工作原理图1一缸体；2一膜片；3一膜盘;4一活塞杆第四章第四章 液压与气压缸液压与气压缸薄膜气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞薄膜气缸是一种利用压缩空气通过膜片推动活塞杆作往复直线运动的气缸，它可应用在刹车装置、调杆作往复直线运动的气缸，它可应用在刹车装置、调节阀和夹具等上。薄膜气缸由缸体、膜片、膜盘和活节阀

10、和夹具等上。薄膜气缸由缸体、膜片、膜盘和活塞杆等主要零件组成，如塞杆等主要零件组成，如4 41616所示。其中，图所示。其中，图4-94-9是是单作用式，需借助弹簧力回程；图单作用式，需借助弹簧力回程；图4-9b4-9b是双作用式，是双作用式，靠气压回程，膜片的形状有盘形和平形两种，材料可靠气压回程，膜片的形状有盘形和平形两种，材料可以是夹物橡胶、钢片或磷青铜片，第一种材料较常厚以是夹物橡胶、钢片或磷青铜片，第一种材料较常厚度通常为度通常为5-6mm5-6mm，有时也有用有时也有用1 13 mm3 mm。金属膜片只用金属膜片只用于行程较小的气缸。于行程较小的气缸。薄膜气缸具有结构紧凑和简单、制造容易、成本薄膜气缸具有结构紧凑和简单、制造容易、成本低、泄漏少、寿命长、效率高等优点，但是膜片的变低、泄漏少、寿命长