各种液压缸工作原理及结构分析（动画演示）

淡然

这篇文章，用动画加文字的形式介绍了几种液压缸的原理和用途，通俗易懂。分享给大家，液压菜鸟可以一读，会受益匪浅。
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各种液压缸工作原理及结构分析（动画演示）

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: W. s  H6 y6 J9 U  I ) t, h/ p9 S0 g7 I, {# b 　　什么是液压缸 　　液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比； ( ~  z! L% n) Z& G# T- e- M # h7 i: j4 y. r; C" O $ V/ c8 G9 B; c: j# ~  \  I　　液压缸的结构 7 G( ^4 Y: ^+ a, _! @7 L+ J% X& k; k - R; N, s5 J: G8 R, z) Y　　液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。 0 U- P7 F! O5 ^* a$ {9 t6 E 9 d+ z$ i2 d0 f. n1 Q4 q$ Y8 c) K　　缸体组件 9 k, T# H8 W% `  e+ Z' N' g1 L: E( d 5 Z9 G/ }, |9 b) \! t# @' k　　缸体组件与活塞组件形成的密封容腔承受油压作用，因此，缸体组件要有足够的强度，较高的表面精度可靠的密封性。 ' r, r) {; u$ G- e 0 ^6 r1 M/ ]: A! [( x: b  ?, r * f# S. i7 Q1 o　　(1)法兰式连接，结构简单，加工方便，连接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉，它是常用的一种连接形式。 & a9 I2 A& u) D' M2 ]* p$ B. _ 　　(2)半环式连接，分为外半环连接和内半环连接两种连接形式，半环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接中。 $ R1 k1 a# k( z" ]$ F, _# H3 p 　　(3)螺纹式连接，有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构复杂，这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合。 　　(4)拉杆式连接，结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液压缸。 / I' R( o; K( V" z 　　(5)焊接式连接，强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。 　　液压缸的基本作用形式： + w: y4 I7 q' m 　　标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合： 1 h+ l  e) F1 O; A* l6 n0 Y 　　单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸； . Y+ B# H2 _# M4 A9 \) n 2 j6 G# b! I$ Y4 h　　双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮． 　　弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。容纳回程弹簧所需要的长度使得它们在需要长行程时很讨厌； ; N- F5 E! d; ^! Z0 w  _2 S6 T# F 　　柱塞式单作用缸：仅有一个流体腔，这种类型的缸通常竖直安装，负载重置使缸内缩，他们又是被成为“排量缸”，并且对长行程是实用的； 7 e  ~) x* y5 e: \5 {8 ` 5 H; H4 W" W7 Z* ~2 c# \　　多级伸缩缸：最多可带4个套简，收拢长度比标准缸短．有单作用或双作用，它们与标准缸相比是比较贵的，通常用于安装空间较小但需要较大行程的场合， , P, F) F/ c0 n- ?# k, I ! @: U( E+ A2 W: ~+ R1 n/ Y　　串联缸：一个串联缸足由两个同轴安装的缸组成的，两个缸的活塞由一个公共活塞杆链接，在两缸之前设置杆密封件以便使每个缸都能双作用，当安装宽度或高度受限制时．串联缸可以增加出力； ! W3 x& F( ]' f  s. }  r3 U4 E1 B　　双联缸：一个双联缸是由两个同轴安装的缸组成的．两个活塞不相连接．在两缸之间设置杆密封件以便使每个缸都能双作用，两个缸可以活塞杆对活塞安装（如图)或者背靠背安装．通常用来提供三位置工作。 　　液压缸工作原理 % y5 f$ ^; S2 C" ^& N! }* C# e$ h! L 1 N" l/ h- V7 [5 z! C: ^4 Z　　液压传动原理－以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。 6 M# {. u4 Y  M! B/ y+ P　　1、动力部分－将原动机的机械能转换为油液的压力能（液压能）。例如：液压泵。 0 a; u7 q1 G+ i9 q. A6 `- ]　　2、执行部分－将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能。例如：液压缸、液压马达。 ( F; b- E. E9 h+ l. \　　3、控制部分－用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。例如：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。   m: s: r; j4 {' ^$ y+ o 　　4、辅助部分－将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起贮油、过滤、测量和密封等作用。例如：管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等。 　　在一定体积的液体上的任意一点施加的压力,能够大小相等地向各个方向传递.这意味着当使用多个液压缸时,每个液压缸将按各自的速度拉或推,而这些速度取决于移动负载所需的压力. 5 t* O* a) s$ F) b/ u2 s9 r; n 　　在液压缸承载能力范围相同的情况下,承载最小载荷的液压缸会首先移动,承载最大载荷的液压缸最后移动. : ?' L# \: c% f6 k　　为使液压缸同步运动,以达到载荷在任一点以同一速度被顶升,一定要在系统中使用控制阀或同步顶升系统元件. 　　液压缸的分类 5 v2 X# k( T3 z 8 ^9 U; ^4 p. W0 K% y  w4 X( y　　为了满足各种主机的不同用途，液压缸有多种类型。 　　按供油方向分，可分为单作用缸和双作用缸。单作用缸只是往缸的一侧输入高压油，靠其它外力使活塞反向回程。双作用缸则分别向缸的两侧输入压力油。活塞的正反向运动均靠液压力完成。 & E7 n. u. B* P) ~ # g2 P$ T/ @8 P9 t; u! O　　按结构形式分，可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和伸缩套筒缸。按活塞杆的形式分，可分为单活塞杆缸和双活塞杆缸。 3 y9 ]  [$ B0 ^　　按缸的特殊用途分，可分为串联缸、增压缸、增速缸、步进缸等。此类缸都不是一个单纯的缸筒，而是和其它缸筒和构件组合而成，所以从结构的观点看，这类缸又叫组合缸。 1 i- ~$ R1 q# z: G8 W* o' H 　　1、差动液压缸 1 c( F% @& \/ b- ]) g, e $ H# m! U- M( C' ~& R; K) T 0 Y2 B; s# P8 i/ G0 Z; I& U　　液压缸的差动原理，就是两端同时接供油管路，一端由于活塞杆作用面积要小于另一端，利用差动原理实现运动。 , T7 Y  ~, g! l! R# T6 ~5 R+ s& N　　当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的速度大，而输出力则减小。 " R, L' l# D" E! s' ^, S ' Z: p1 j/ N) Y& {, z" S6 k　　差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办法。 , s! l% c5 u/ ?* ^3 _+ t7 F + S2 U, a4 w' z( @, }) ^+ E0 ~ 　　2、单杆液压缸 & _, O+ j( m6 O& b6 {9 h7 r( {6 m 　　单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故又称为双作用缸。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。 1 v5 f% `4 X( h5 J 　　特点：   E* c) T! @( s0 |; }0 V' B9 c7 U* h. T3 d: q　　（1）无杆腔进油，有杆腔回油。 9 t" t$ L* [  \0 T# y 　　（2）有杆腔进油，无杆腔回油。 　　（3）差动连接—左右两腔接通，且都通压力油。 " O9 ]4 I" R+ l, T 　　单杆缸三种比较，如下图所示： # ~1 t3 J. i# |# U! \ 　　3、单杆式活塞缸 　　单杆活塞缸的活塞只有一端带活塞杆，由于单杆活塞缸左、右两腔的有效面积不等，因此其特点是：当交替进入缸两腔的流体压力户和流量Q不变时，活塞缸在左、右两个方向上输出的推力F不相等，往复运动速度口也不相同，并且活塞杆直径越大，这种差别也越大。但分别采用缸体固定和采用活塞杆固定时，它们相应的工作台的运动范围是相同的。 " a, x% H! T3 Z" q: |2 f& h ; O- N0 c6 |' o5 J8 ^5 G　　4、双杆式活塞缸 6 @" Z1 k9 ]/ M8 y 　　双杆活塞缸两端的杆径通常是相等的，因此活塞两端的有效作用面积也相等。当油缸两腔分别交替输入相同流量和压力的流体时，活塞上产生的最大推力和运动速度也分别相等。但分别采用缸体固定和活塞杆固定时，它们相应的工作台的运动范围是不同的 # K+ _- K& L# E  z. T8 v 　　双杆活塞气缸的结构与双活塞杆液压缸的结构相似，其图形符号也相同。 　　双杆液压缸是活塞的两侧都有活塞杆的液压缸，一般为双向液压驱动，可实现等速往复运动。 # ?4 Z4 Q) _: Q7 Z2 d* M0 V 　　特点： + E& c1 Z" S. N& X: ~- b; P( x : Q1 ^# C- P4 [　　（1）无杆腔进油，有杆腔回油。 8 g. }$ k: d4 g9 t4 n% L$ x 5 i4 \9 T/ j4 G　　（2）有杆腔进油，无杆腔回油。 　　（3）差动连接—左右两腔接通，且都通压力油。 2 v2 f  W. ^: Y# i  O) n! }. f* j   Q3 h8 h+ C0 s1 H ! y2 ?- x% [; q( Z- n5 G5 b　　5、气液增力缸 　　气液增力缸也称气液增压缸一般简称增压缸。 　气液增压缸是结合是气缸和油缸优点而改进设计的，液压油与压缩空气严格隔离，缸内的活塞杆接触工作件后自动启程，动作速度快，且较气压传动稳定，缸体装置简单，出力调整容易，相同条件下可达到油压机之高出力，能耗低，软着陆不损模具，安装容易并且特殊增压缸可360度任意角度安装，所占用的空间小，故障少无温升之困扰，寿命长，噪声小，等核心特性。 　增压缸使用一般气压即能达成油压缸之高出力，不需要液压单元。 　增压缸一般可分为：预压式增压缸、直压式增压缸、行程可调增压缸、加大回程拉力增压缸、紧凑并列型增压缸、迷你型增压缸、快速型增压缸、油气隔离型增压缸。 " e! U: g# B! F4 Y　　增压缸的工作频率，按照不同的行程及缸径一般在10~70次/分钟 　作动方式：双动 　操作速度：50~1000mm/s 　出力范围：1~100吨 　应用范围：压印标记、弯折型材、模具冲孔、冲切钢材、型材碰焊、挤模成型、压平校直、铆接锻压、整型钣金、紧密装配、铆合连接、金属冲压。 2 P' r* }8 h% I7 c3 G8 _ 6 `6 w" C( x2 y% a; u6 ^+ c* R 　　6、伸缩液压缸 , W. W5 j! C( _) V! u  }# \& e8 ^ 5 _3 }& g$ J, e2 Y  a  Z/ l; I. ? . @- z% L0 k, D$ q  i) P　　伸缩式液压缸是可以得到较长工作行程的具有多级套筒形活塞杆的液压缸，伸缩式液压缸又称多级液压缸。伸缩式液压缸是由两个或多个活塞式液压缸套装而成的，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。 7 Y9 Q/ u2 d' G4 ` 1 v1 i% y; P  P! m/ x! @　　当压力油从无杆腔进入时，活塞有效面积最大的缸筒开始伸出，当行至终点时，活塞有效面积次之的缸筒开始伸出。伸缩式液压伸出的顺序是由大到小依次伸出，可获得很长的工作行程，外伸缸筒有效面积越小，伸出速度越快。因此，伸出速度有慢变快，相应的液压推力由大变小；这种推力、速度的变化规律，正适合各种自动装卸机械对推力和速度的要求。而缩回的顺序一般是由小到大依次缩回，缩回时的轴向长度较短，占用空间较小，结构紧凑。常用于工程机械和其他行走机械，如起重机、翻斗汽车等的液压系统中。 5 {( ^# Z; L6 Q. p# x0 f 2 Y: L( b. f8 K5 w8 M 　　7、柱塞缸 + @' o! z6 V4 C) ^9 u   |; [3 y' H$ w4 X# t9 C* m" n+ m 　　柱塞缸是液压缸的一种结构形式。 ) u" ]5 r! d; F# O6 q　　单柱塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外力，如下图a。用两个柱塞缸组合，如图b，也能用压力油实现往复运动。柱塞缸运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒内壁不需要精加工。它特别适用于行程较长的场合。另外柱塞缸又有径向柱塞缸和轴向柱塞缸之分。 % r# L* |5 H) `( T

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universal

无图，部分内容重复，双杆缸内容错误。

淡然

universal 发表于 2017-5-12 10:22
无图，部分内容重复，双杆缸内容错误。

请问，你那里看不见这些图片吗？

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universal

淡然 发表于 2017-5-12 11:08
请问，你那里看不见这些图片吗？

$ G, T* O9 X# ?差动连接这个图也不对，差动连接一般是用三通阀控制无杆腔，这样才可以往复运动。现在网上作这种图的水平太差，要小心采用。
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