5.1 液压缸分类及特点

泵控液压缸技术泵控液压缸技术液压缸55.1液压缸分类及特点1.1液压缸原理—应用领域液压缸原理及分类第1节模拟器压机试验机冶金机械航空航天国防装备1.1液压缸原理液压缸主要包括活塞、活塞杆、缸体、端盖等。根据支撑形式、供油方向与结构形式等，液压缸类型有很多，按照供油方式可分为单作用液压缸与双作用液压缸。单作用液压缸特点是仅有一个油腔与动力源连接，液压缸在动力源压力油作用下仅可伸出或缩回，而反方向运动则需通过弹簧或者外部负载力使活塞运动。双作用液压缸的油腔均与动力源连接，在液压油作用下活塞杆可双向运动，伸出和缩回均可靠油液压力实现。液压缸原理及分类第1节液压缸结构原理1.1液压缸原理液压缸主要包括活塞、活塞杆、缸体、端盖等。根据支撑形式、供油方向与结构形式等，液压缸类型有很多，按照供油方式可分为单作用液压缸与双作用液压缸。单作用液压缸特点是仅有一个油腔与动力源连接，液压缸在动力源压力油作用下仅可伸出或缩回，而反方向运动则需通过弹簧或者外部负载力使活塞运动。双作用液压缸的油腔均与动力源连接，在液压油作用下活塞杆可双向运动，伸出和缩回均可靠油液压力实现。液压缸原理及分类第1节双作用液压缸工作原理1.2单出杆液压缸单出杆液压缸一端有活塞缸伸出，两腔有效作用面积不相等，在输出相同流量时，液压缸伸出与缩回的运动速度不同，且相同压力作用于不同油腔时，两个方向的输出力不同。液压缸原理及分类第1节活塞杆伸出时的输出力活塞杆缩回时的输出力AA—单出杆液压缸无杆腔面积AB—为单出杆液压缸有杆腔面积pA—单出杆液压缸无杆腔压力pB—单出杆液压缸有杆腔压力D—液压缸活塞直d—液压缸活塞杆直径ηm—为液压缸机械效率

1.2单出杆液压缸单出杆液压缸输入相同流量时，活塞杆伸出与缩回速度与活塞面积和活塞杆面积有关，两者面积差越大，液压缸活塞杆伸出与缩回时的速度差值越大。由于活塞面积始终大于活塞杆面积，单出杆液压缸活塞杆伸出速度始终小于缩回速度。液压缸原理及分类第1节单出杆液压缸伸出与缩回速度ve与vr分别为q—输入液压缸的流量

ηc—液压缸容积效率φ=vr/ve通常称为单出杆液压缸的往返速度比φ1.061.121.251.401.602.002.505.00d/D0.250.320.450.550.630.700.800.90表1液压缸速度比标准1.3双出杆液压缸双出杆液压缸的两个活塞杆安装于活塞两侧，活塞杆在两侧油液作用下可双向伸出或缩回。双出杆液压缸两端活塞杆直径相同，因此两腔等效作用面积相同，活塞移动过程中，双出杆液压缸两腔油液流量相同。液压缸原理及分类第1节双出杆液压缸结构原理双出杆液压缸两腔输入相同的流量和压力时，双出杆液压缸两端活塞杆输出力与速度相同。A—双出杆液压缸有效作用面积pA—双出杆液压缸左腔压力pB—双出杆液压缸右腔压力D—液压缸活塞直d—液压缸活塞杆直径ηm—为液压缸机械效率q—输入液压缸的流量

ηc—液压缸容积效率输出力速度1.4对称单出杆液压缸对称单杆液压缸的活塞与缸体、柱塞杆与中空活塞杆等配合将液压缸划分为3个容腔，分别为容腔A、容腔B与容腔C。为实现液压泵流量与对称单出杆液压缸流量相匹配，容腔A与容腔B的有效面积被设计为相等。液压缸原理及分类第1节对称单出杆液压缸结构原理对称单出杆液压缸与双出杆液压缸作用机理基本相似，当分别向对称单出杆液压缸输入相同的流量和压力时，对称杆液压缸伸出与缩回过程所受输出力与运行速度相同。对称单出杆液压缸驱动原理1.5多腔液压缸多腔液压缸主要包括缸体、活塞、中空活塞杆、柱塞杆等，柱塞杆与缸体之间形成容腔A，中空活塞杆与缸体之间形成容腔B、与缸体端部形成容腔C、与柱塞杆之间形成容腔D。液压油压力作用于多腔液压缸的容腔A和容腔C，输出力使活塞杆伸出，作用于多腔液压缸的容腔B和容腔D，输出力使活塞杆缩回。液压缸原理及分类第1节多腔液压缸结构原理多腔液压缸的输出力方程容腔C有效作用面积可与容腔B相同，当液压泵与容腔B和容腔C连通时，实现泵直驱双出杆液压缸的效果，其余两腔与其他液压驱动回路连接，实现多腔液压缸输出力控制。1.6摆动液压缸-齿条式摆动液压缸摆动液压缸是指将液压能转换为活塞轴的往复旋转运动的一种液压缸，可以分为齿条式或叶片式两种。齿条式摆动液压缸采用齿轮齿条机械传动与液压缸传动相结合的一种液压缸。齿条两端分别装配活塞，在缸体两端形成封闭油腔，齿条与齿轮啮合，齿轮连接输出轴，根据齿条数量可分为单齿条结构与双齿条结构。压力差作用下，活塞带动齿条作直线运动，齿条进一步驱动齿轮，将直线运动转换为输出轴的往复旋转运动。液压缸原理及分类第1节齿条式摆动液压缸D—齿条活塞直径

Di—齿轮分度圆直径

ηv—摆动液压缸容积效率

x—摆动液压缸行程单齿条结构双齿条结构输出转矩输出转速齿条式摆动液压缸的传动轴转动角度与活塞行程、齿轮分度圆直径有关，传动轴的摆动角度与齿条的长度成正比，因此传动轴转动角度可以任意选择，并能大于360°。输出角度1.6摆动液压缸-齿条式摆动液压缸摆动液压缸是指将液压能转换为活塞轴的往复旋转运动的一种液压缸，可以分为齿条式或叶片式两种。叶片式摆动液压缸的叶片和传动轴连接，安装于具有封闭环形槽的缸体中，环形槽内通入油液会驱动叶片双向转动，从而带动传动轴往复旋转。叶片摆动液压缸又分为单叶片摆动液压缸和多叶片摆动液压缸，受定子和叶片尺寸限制，单叶片摆动液压缸能转动的最大角度为280度，多叶片摆动液压缸能转动的最大角度为150度。液压缸原理及分类第1节叶片式摆动液压缸z—