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1、第三章液压执行元件第一节液压压马达一、液压马马达的特点点及分类液压马达是是把液体的的压力能转转换为机械械能的装置置，从原理理上讲，液液压泵可以以作液压马马达用，液液压马达也也可作液压压泵用。但但事实上同同类型的液液压泵和液液压马达虽虽然在结构构上相似，但但由于两者者的工作情情况不同，使使得两者在在结构上也也有某些差差异。例如如：1.液压马马达一般需需要正反转转，所以在在内部结构构上应具有有对称性，而而液压泵一一般是单方方向旋转的的，没有这这一要求。2.为了减减小吸油阻阻力，减小小径向力，一一般液压泵泵的吸油口口比出油口口的尺寸大大。而液压压马达低压压腔的压力力稍高于大大气压力，所所以没有上上述
2、要求。3.液压马马达要求能能在很宽的的转速范围围内正常工工作，因此此，应采用用液动轴承承或静压轴轴承。因为为当马达速速度很低时时，若采用用动压轴承承，就不易易形成润滑滑滑膜。4.叶片泵泵依靠叶片片跟转子一一起高速旋旋转而产生生的离心力力使叶片始始终贴紧定定子的内表表面，起封封油作用，形形成工作容容积。若将将其当马达达用，必须须在液压马马达的叶片片根部装上上弹簧，以以保证叶片片始终贴紧紧定子内表表面，以便便马达能正正常起动。5.液压泵泵在结构上上需保证具具有自吸能能力，而液液压马达就就没有这一一要求。6.液压马马达必须具具有较大的的起动扭矩矩。所谓起起动扭矩，就就是马达由由静止状态态起动时，马马
3、达轴上所所能输出的的扭矩，该该扭矩通常常大于在同同一工作压压差时处于于运行状态态下的扭矩矩，所以，为为了使起动动扭矩尽可可能接近工工作状态下下的扭矩，要要求马达扭扭矩的脉动动小，内部部摩擦小。由于液压马马达与液压压泵具有上上述不同的的特点，使使得很多类类型的液压压马达和液液压泵不能能互逆使用用。液压马达按按其额定转转速分为高高速和低速速两大类，额额定转速高高于5000r/miin的属于于高速液压压马达，额额定转速低低于5000r/miin的属于于低速液压压马达。高速液压马马达的基本本型式有齿齿轮式、螺螺杆式、叶叶片式和轴轴向柱塞式式等。它们们的主要特特点是转速速较高、转转动惯量小小，便于启启动
4、和制动动，调速和和换向的灵灵敏度高。通通常高速液液压马达的的输出转矩矩不大(仅仅几十牛米到几百百牛米)，所所以又称为为高速小转转矩液压马马达。高速液压马马达的基本本型式是径径向柱塞式式，例如单单作用曲轴轴连杆式、液液压平衡式式和多作用用内曲线式式等。此外外在轴向柱柱塞式、叶叶片式和齿齿轮式中也也有低速的的结构型式式。低速液液压马达的的主要特点点是排量大大、体积大大、转速低低(有时可可达每分种种几转甚至至零点几转转)，因此此可直接与与工作机构构连接，不不需要减速速装置，使使传动机构构大为简化化，通常低低速液压马马达输出转转矩较大(可达几千千牛顿米到几万万牛顿米)，所所以又称为为低速大转转矩液压马
5、马达。液压马达也也可按其结结构类型来来分，可以以分为齿轮轮式、叶片片式、柱塞塞式和其他他型式。二、液压马马达的性能能参数液压马达的的性能参数数很多。下下面是液压压马达的主主要性能参参数：1.排量、流流量和容积积效率 习习惯上将马马达的轴每每转一周，按按几何尺寸寸计算所进进入的液体体容积，称称为马达的的排量V，有有时称之为为几何排量量、理论排排量，即不不考虑泄漏漏损失时的的排量。液压马达的的排量表示示出其工作作容腔的大大小，它是是一个重要要的参数。因因为液压马马达在工作作中输出的的转矩大小小是由负载载转矩决定定的。但是是，推动同同样大小的的负载，工工作容腔大大的马达的的压力要低低于工作容容腔小的
6、马马达的压力力，所以说说工作容腔腔的大小是是液压马达达工作能力力的主要标标志，也就就是说，排排量的大小小是液压马马达工作能能力的重要要标志。根据液压动动力元件的的工作原理理可知，马马达转速nn、理论流流量qi与排量VV之间具有有下列关系系 qi=nnV (4-11)式中：qii为理论流流量(m33/s);n为转速速(r/mmin)；V为排量量(m3/s)。为了满足转转速要求，马马达实际输输入流量qq大于理论论输入流量量，则有： q= qqi+q (44-2)式中：qq为泄漏流流量。v=qii/q=11/（1+qqi） (44-3)所以得实际际流量q=qi/v (4-44)2.液压马马达输出的的
7、理论转矩矩 根根据排量的的大小，可可以计算在在给定压力力下液压马马达所能输输出的转矩矩的大小，也也可以计算算在给定的的负载转矩矩下马达的的工作压力力的大小。当当液压马达达进、出油油口之间的的压力差为为P，输输入液压马马达的流量量为q，液液压马达输输出的理论论转矩为TTt，角速度度为，如果不不计损失，液液压马达输输入的液压压功率应当当全部转化化为液压马马达输出的的机械功率率，即：Pq=TTt (44-5)又因为=2n，所以以液压马达达的理论转转矩为：Tt=PPV/2 (4-66)式中：PP为马达进进出口之间间的压力差差。3.液压马马达的机械械效率 由于液液压马达内内部不可避避免地存在在各种摩擦擦
8、，实际输输出的转矩矩T总要比比理论转矩矩Tt小些些，即：T=Ttm (4-7)式中：mm为液压马马达的机械械效率(%)。4.液压马马达的启动动机械效率率m 液压马达达的启动机机械效率是是指液压马马达由静止止状态起动动时，马达达实际输出出的转矩TT0与它在同同一工作压压差时的理理论转矩TTt之比。即即：m0=TT/Tt (4-88)液压马达的的启动机械械效率表示示出其启动动性能的指指标。因为为在同样的的压力下，液液压马达由由静止到开开始转动的的启动状态态的输出转转矩要比运运转中的转转矩大，这这给液压马马达带载启启动造成了了困难，所所以启动性性能对液压压马达是非非常重要的的，启动机机械效率正正好能
9、反映映其启动性性能的高低低。启动转转矩降低的的原因，一一方面是在在静止状态态下的摩擦擦因数最大大，在摩擦擦表面出现现相对滑动动后摩擦因因数明显减减小，另一一方面也是是最主要的的方面是因因为液压马马达静止状状态润滑油油膜被挤掉掉，基本上上变成了干干摩擦。一一旦马达开开始运动，随随着润滑油油膜的建立立，摩擦阻阻力立即下下降，并随滑动速速度增大和和油膜变厚厚而减小。实际工作中中都希望启启动性能好好一些，即即希望启动动转矩和启启动机械效效率大一些些。现将不不同结构形形式的液压压马达的启启动机械效效率m00的大致数数值列入表表4-1中中。表4-1 液压压马达的启启动机械效效率液压马达的的结构形式式启动机
10、械效效率m00/%齿轮马达老结构0.600.800新结构0.850.888叶片马达高速小扭矩矩型0.750.855轴向柱塞马马达滑履式0.800.900非滑履式0.820.922曲轴连杆马马达老结构0.800.855新结构0.830.900静压平衡马马达老结构0.800.855新结构0.830.900多作用内曲曲线马达由横梁的滑滑动摩擦副副传递切向向力0.900.944传递切向力力的部位具具有滚动副副0.950.988由表4-11可知，多多作用内曲曲线马达的的启动性能能最好，轴轴向柱塞马马达、曲轴轴连杆马达达和静压平平衡马达居居中，叶片片马达较差差，而齿轮轮马达最差差。5.液压马马达的转速速
11、液压压马达的转转速取决于于供液的流流量和液压压马达本身身的排量VV，可用下下式计算：nt=qii/V (44-9)式中：ntt为理论转转速(r/min)。由于液压马马达内部有有泄漏，并并不是所有有进入马达达的液体都都推动液压压马达做功功，一小部部分因泄漏漏损失掉了了。所以液液压马达的的实际转速速要比理论论转速低一一些。n=ntv (44-10)式中：n为为液压马达达的实际转转速(r/min)；v为液压马马达的容积积效率(%)。6.最低稳稳定转速 最低稳稳定转速是是指液压马马达在额定定负载下，不不出现爬行行现象的最最低转速。所所谓爬行现现象，就是是当液压马马达工作转转速过低时时，往往保保持不了均
12、均匀的速度度，进入时时动时停的的不稳定状状态。液压马达在在低速时产产生爬行现现象的原因因是：(1)摩擦擦力的大小小不稳定。 通常的的摩擦力是是随速度增增大而增加加的，而对对静止和低低速区域工工作的马达达内部的摩摩擦阻力，当当工作速度度增大时非非但不增加加，反而减减少，形成成了所谓“负特性”的阻力。另另一方面，液液压马达和和负载是由由液压油被被压缩后压压力升高而而被推动的的，因此，可可用图4-1(a)所示的物物理模型表表示低速区区域液压马马达的工作作过程：以以匀速v00推弹簧的的一端(相相当于高压压下不可压压缩的工作作介质)，使使质量为mm的物体(相当于马马达和负载载质量、转转动惯量)克服“负特
13、性”的摩擦阻阻力而运动动。当物体体静止或速速度很低时时阻力大，弹弹簧不断压压缩，增加加推力。只只有等到弹弹簧压缩到到其推力大大于静摩擦擦力时才开开始运动。一一旦物体开开始运动，阻阻力突然减减小，物体体突然加速速跃动，其其结果又使使弹簧的压压缩量减少少，推力减减小，物体体依靠惯性性前移一段段路程后停停止下来，直直到弹簧的的移动又使使弹簧压缩缩，推力增增加，物体体就再一次次跃动为止止，形成如如图4-11(b)所所示的时动动时停的状状态，对液液压马达来来说，这就就是爬行现现象。图4-1液液压马达爬爬行的物理理模型(2)泄漏漏量大小不不稳定。液压马达的的泄漏量不不是每个瞬瞬间都相同同，它也随随转子转动
14、动的相位角角度变化作作周期性波波动。由于于低速时进进入马达的的流量小，泄泄漏所占的的比重就增增大，泄漏漏量的不稳稳定就会明明显地影响响到参与马马达工作的的流量数值值，从而造造成转速的的波动。当当马达在低低速运转时时，其转动动部分及所所带的负载载表现出的的惯性较小小，上述影影响比较明明显，因而而出现爬行行现象。实际工作中中，一般都都期望最低低稳定转速速越小越好好。7.最高使使用转速液液压马达的的最高使用用转速主要要受使用寿寿命和机械械效率的限限制，转速速提高后，各各运动副的的磨损加剧剧，使用寿寿命降低，转转速高则液液压马达需需要输入的的流量就大大，因此各各过流部分分的流速相相应增大，压压力损失也
15、也随之增加加，从而使使机械效率率降低。对某些液压压马达，转转速的提高高还受到背背压的限制制。例如曲曲轴连杆式式液压马达达，转速提提高时，回回油背压必必须显著增增大才能保保证连杆不不会撞击曲曲轴表面，从从而避免了了撞击现象象。随着转转速的提高高，回油腔腔所需的背背压值也应应随之提高高。但过分分的提高背背压，会使使液压马达达的效率明明显下降。为为了使马达达的效率不不致过低，马马达的转速速不应太高高。8.调速范范围液压马马达的调速速范围用最最高使用转转速和最低低稳定转速速之比表示示，即：i=nmaax/nminn (4-111)三、液压马马达的工作作原理常用的液压压马达的结结构与同类类型的液压压泵很
16、相似似，下面对对叶片马达达、轴向柱柱塞马达和和摆动马达达的工作原原理作一介介绍。1.叶片马马达图4-2所所示为叶片片液压马达达的工作原原理图。图4-2叶叶片马达的的工作原理理图17叶叶片当压力为pp的油液从从进油口进进入叶片11和3之间间时，叶片片2因两面面均受液压压油的作用用所以不产产生转矩。叶叶片1、33上，一面面作用有压压力油，另另一面为低低压油。由由于叶片33伸出的面面积大于叶叶片1伸出出的面积，因因此作用于于叶片3上上的总液压压力大于作作用于叶片片1上的总总液压力，于于是压力差差使转子产产生顺时针针的转矩。同同样道理，压压力油进入入叶片5和和7之间时时，叶片77伸出的面面积大于叶叶片
17、5伸出出的面积，也也产生顺时时针转矩。这这样，就把把油液的压压力能转变变成了机械械能，这就就是叶片马马达的工作作原理。当当输油方向向改变时，液液压马达就就反转。当定子的长长短径差值值越大，转转子的直径径越大，以以及输入的的压力越高高时，叶片片马达输出出的转矩也也越大。在图4-22中，叶片片2、4、66、8两侧侧的压力相相等，无转转矩产生。叶叶片3、77产生的转转矩为T11，方向为为顺时针方方向。假设设马达出口口压力为零零，则： (4-112)式中：B为为叶片宽度度；R1为定子长长半径；rr为转子半半径；p为为马达的进进口压力。叶片1、55产生的转转矩为T22，方向为为逆时针方方向，则： (4-
18、13)由式(4-12)、式式(4-113)看出出，对结构构尺寸已确确定的叶片片马达，其其输出转矩矩T决定于于输入油的的压力。由叶片泵的的理论流量量qi的公式：qi=2Bn(RR12-R22)得： n=qi/2B(R12-R22) (4-114)式中：qii为液压马马达的理论论流量，qqi=qv；q为液液压马达的的实际流量量，即进口口流量。由由式(4-14)看看出，对结结构尺寸已已确定的叶叶片马达，其其输出转速速n决定于于输入油的的流量。叶片马达的的体积小，转转动惯量小小，因此动动作灵敏，可可适应的换换向频率较较高。但泄泄漏较大，不不能在很低低的转速下下工作，因因此，叶片片马达一般般用于转速速高
19、、转矩矩小和动作作灵敏的场场合。2.轴向柱柱塞马达 轴向柱柱塞马达的的结构形式式基本上与与轴向柱塞塞泵一样，故故其种类与与轴向柱塞塞泵相同，也也分为直轴轴式轴向柱柱塞马达和和斜轴式轴轴向柱塞马马达两类。轴向柱塞马马达的工作作原理如图图4-3所所示。图4-3斜斜盘式轴向向柱塞马达达的工作原原理图当压力油进进入液压马马达的高压压腔之后，工工作柱塞便便受到油压压作用力为为pA(pp为油压力力，A为柱柱塞面积)，通过滑滑靴压向斜斜盘，其反反作用为NN。N力分分解成两个个分力，沿沿柱塞轴向向分力p，与与柱塞所受受液压力平平衡；另一一分力F，与与柱塞轴线线垂直向上上，它与缸缸体中心线线的距离为为r，这个个
20、力便产生生驱动马达达旋转的力力矩。F力力的大小为为：F=pAttan式中：为为斜盘的倾倾斜角度()。这个F力使使缸体产生生扭矩的大大小，由柱柱塞在压油油区所处的的位置而定定。设有一一柱塞与缸缸体的垂直直中心线成成角，则该该柱塞使缸缸体产生的的扭矩T为为： TT=Fr=FRsiin=pARRtansin (4-15)式中：R为为柱塞在缸缸体中的分分布圆半径径(m)。随着角度的变化，柱柱塞产生的的扭矩也跟跟着变化。整整个液压马马达能产生生的总扭矩矩，是所有有处于压力力油区的柱柱塞产生的的扭矩之和和，因此，总总扭矩也是是脉动的，当当柱塞的数数目较多且且为单数时时，脉动较较小。液压马达的的实际输出出的
21、总扭矩矩可用下式式计算：T=mpV/2 (4-116)式中：pp为液压马马达进出口口油液压力力差(N/m2)；V为液压压马达理论论排量(mm3/r)；m为液压马马达机械效效率。从式中可看看出，当输输入液压马马达的油液液压力一定定时，液压压马达的输输出扭矩仅仅和每转排排量有关。因因此，提高高液压马达达的每转排排量，可以以增加液压压马达的输输出扭矩。一般来说，轴轴向柱塞马马达都是高高速马达，输输出扭矩小小，因此，必必须通过减减速器来带带动工作机机构。如果果我们能使使液压马达达的排量显显著增大，也也就可以使使轴向柱塞塞马达做成成低速大扭扭矩马达。1. 1.摆动动马达摆动动液压马达达的工作原原理见图4
22、4-4。图4-4摆摆动缸摆动动液压马达达的工作原原理图图4-4(a)是单单叶片摆动动马达。若若从油口通入高压压油，叶片片2作逆时时针摆动，低低压力从油油口排出。因因叶片与输输出轴连在在一起，帮帮输出轴摆摆动同时输输出转矩、克克服负载。此类摆动马马达的工作作压力小于于10MPPa，摆动动角度小于于280。由于径径向力不平平衡，叶片片和壳体、叶叶片和挡块块之间密封封困难，限限制了其工工作压力的的进一步提提高，从而而也限制了了输出转矩矩的进一步步提高。图4-4(b)是双双叶片式摆摆动马达。在在径向尺寸寸和工作压压力相同的的条件下，分分别是单叶叶片式摆动动马达输出出转矩的22倍，但回回转角度要要相应减
23、少少，双叶片片式摆动马马达的回转转角度一般般小于1220。叶片摆动马马达的总效效率=770%995%，对对单叶片摆摆动马达来来说。设其机械效效率为1，出出口背压为为零，则它它的输出转转矩：T=PBB=P(R22-R12) 4-117)式中：P为为单叶片摆摆动马达的的进口压力力；B为叶叶片宽度；R1为叶片轴轴外半径，叶叶片内半径径；R2为叶片外外半径。第二节 液 压 缸液压缸又称称为油缸，它它是液压系系统中的一一种执行元元件，其功功能就是将将液压能转转变成直线线往复式的的机械运动动。一、液压缸缸的类型和和特点液压缸的种种类很多，其其详细分类类可见表44-2。表4-2 常见液液压缸的种种类及特点点
24、图4-5双双杆活塞缸缸下面分别介介绍几种常常用的液压压缸。1.活塞式式液压缸 活塞式式液压缸根根据其使用用要求不同同可分为双双杆式和单单杆式两种种。(1)双杆杆式活塞缸缸。活塞两两端都有一一根直径相相等的活塞塞杆伸出的的液压缸称称为双杆式式活塞缸，它它一般由缸缸体、缸盖盖、活塞、活活塞杆和密密封件等零零件构成。根根据安装方方式不同可可分为缸筒筒固定式和和活塞杆固固定式两种种。如图4-55(a)所所示的为缸缸筒固定式式的双杆活活塞缸。它它的进、出出口布置在在缸筒两端端，活塞通通过活塞杆杆带动工作作台移动，当当活塞的有有效行程为为l时，整整个工作台台的运动范范围为3ll，所以机机床占地面面积大，一
25、一般适用于于小型机床床，当工作作台行程要要求较长时时，可采用用图4-55(b)所所示的活塞塞杆固定的的形式，这这时，缸体体与工作台台相连，活活塞杆通过过支架固定定在机床上上，动力由由缸体传出出。这种安安装形式中中，工作台台的移动范范围只等于于液压缸有有效行程ll的两倍(2l)，因因此占地面面积小。进进出油口可可以设置在在固定不动动的空心的的活塞杆的的两端，但但必须使用用软管连接接。由于双杆活活塞缸两端端的活塞杆杆直径通常常是相等的的，因此它它左、右两两腔的有效效面积也相相等，当分分别向左、右右腔输入相相同压力和和相同流量量的油液时时，液压缸缸左、右两两个方向的的推力和速速度相等。当当活塞的直直
26、径为D，活活塞杆的直直径为d，液液压缸进、出出油腔的压压力为p11和p2，输入流流量为q时时，双杆活活塞缸的推推力F和速速度v为：F=A(pp1-p2)= (D2-d2) (pp1-p2) /44 (4-18)v=q/AA=4q/(D2-d2) (4-119)式中：A为为活塞的有有效工作面面积。双杆活塞缸缸在工作时时，设计成成一个活塞塞杆是受拉拉的，而另另一个活塞塞杆不受力力，因此这这种液压缸缸的活塞杆杆可以做得得细些。(2)单杆杆式活塞缸缸。如图44-6所示示，活塞只只有一端带带活塞杆，单单杆液压缸缸也有缸体体固定和活活塞杆固定定两种形式式，但它们们的工作台台移动范围围都是活塞塞有效行程程的
27、两倍。图4-6单单杆式活塞塞缸由于液压缸缸两腔的有有效工作面面积不等，因因此它在两两个方向上上的输出推推力和速度度也不等，其其值分别为为：F1=(pp1A1-p2A2)=(p1-p2)D2-p2d2/4 (44-20)F1=(pp1A1-p2A2)=(p1-p2)D2-p2d2 /44 (4-211)v1=q/A1=4q/D2 (44-22)v2=q/A2=4q/(D2-d2) (4-223)由式(4-20)式(4-23)可可知，由于于A1A2,所以FF1F2，v1v2。如把两两个方向上上的输出速速度v2和和v1的比比值称为速速度比，记记作v，则v=v2/v1=1/1-(dd/D)22。因此此
28、，。在已已知D和v时，可确确定d值。图4-7差差动缸 (3)差差动油缸。单单杆活塞缸缸在其左右右两腔都接接通高压油油时称为：“差动连接接”，如图44-7所示示。差动连连接缸左右右两腔的油油液压力相相同，但是是由于左腔腔(无杆腔腔)的有效效面积大于于右腔(有有杆腔)的的有效面积积，故活塞塞向右运动动，同时使使右腔中排排出的油液液(流量为为q)也进入入左腔，加加大了流入入左腔的流流量(q+q)，从而而也加快了了活塞移动动的速度。实实际上活塞塞在运动时时，由于差差动连接时时两腔间的的管路中有有压力损失失，所以右右腔中油液液的压力稍稍大于左腔腔油液压力力，而这个个差值一般般都较小，可可以忽略不不计，则
29、差差动连接时时活塞推力力F3和运动速速度v3为：F3=p1(A1-A2)=p1d2/4 (44-24)进入无杆腔腔的流量qq1=v3=44q/d2 (4-225)由式(4-24)、式式(4-225)可知知，差动连连接时液压压缸的推力力比非差动动连接时小小，速度比比非差动连连接时大，正正好利用这这一点，可可使在不加加大油源流流量的情况况下得到较较快的运动动速度，这这种连接方方式被广泛泛应用于组组合机床的的液压动力力系统和其其他机械设设备的快速速运动中。如如果要求机机床往返快快速相等时时，则由式式(4-223)和式式(4-225)得： 即：DD= (44-26)把单杆活塞塞缸实现差差动连接，并并按
30、D=KF()2KFFd设设计缸径和和杆径的油油缸称之为为差动液压压缸。2.柱塞缸缸 如图图4-8(a)所示示为柱塞缸缸，它只能能实现一个个方向的液液压传动，反反向运动要要靠外力。若若需要实现现双向运动动，则必须须成对使用用。如图44-8(bb)所示，这这种液压缸缸中的柱塞塞和缸筒不不接触，运运动时由缸缸盖上的导导向套来导导向，因此此缸筒的内内壁不需精精加工，它它特别适用用于行程较较长的场合合。柱塞缸输出出的推力和和速度各为为：图 4-88 柱塞塞缸F=pA=pd2/4 (4-227)i=q/A=4qq/d2 (44-28)3.其他液液压缸(1)增压压液压缸。增增压液压缸缸又称增压压器，它利利用
31、活塞和和柱塞有效效面积的不不同使液压压系统中的的局部区域域获得高压压。它有单单作用和双双作用两种种型式，单单作用增压压缸的工作作原理如图图4-9(a)所示示，当输入入活塞缸的的液体压力力为p1，活塞直直径为D，柱柱塞直径为为d时，柱柱塞缸中输输出的液体体压力为高高压，其值值为：p2=p11(D/dd)2=Kp1 (4-299)式中：K=D2d2，称为增增压比，它它代表其增增压程度。显然增压能能力是在降降低有效能能量的基础础上得到的的，也就是是说增压缸缸仅仅是增增大输出的的压力，并并不能增大大输出的能能量。单作用增压压缸在柱塞塞运动到终终点时，不不能再输出出高压液体体，需要将将活塞退回回到左端位
32、位置，再向向右行时才才又输出高高压液体，为为了克服这这一缺点，可可采用双作作用增压缸缸，如图44-9(bb)所示，由由两个高压压端连续向向系统供油油。图4-9增增压缸(2)伸缩缩缸。伸缩缩缸由两个个或多个活活塞缸套装装而成，前前一级活塞塞缸的活塞塞杆内孔是是后一级活活塞缸的缸缸筒，伸出出时可获得得很长的工工作行程，缩缩回时可保保持很小的的结构尺寸寸，伸缩缸缸被广泛用用于起重运运输车辆上上。伸缩缸可以以是如图44-10(a)所示示的单作用用式，也可可以是如图图4-100(b)所所示的双作作用式，前前者靠外力力回程，后后者靠液压压回程。图4-100伸缩缸伸缩缸的外外伸动作是是逐级进行行的。首先先是
33、最大直直径的缸筒筒以最低的的油液压力力开始外伸伸，当到达达行程终点点后，稍小小直径的缸缸筒开始外外伸，直径径最小的末末级最后伸伸出。随着着工作级数数变大，外外伸缸筒直直径越来越越小，工作作油液压力力随之升高高，工作速速度变快。其其值为：Fi=p11(4-330)V1=4qq/Di2 (44-31)式中的i指指i级活塞塞缸。图4-111齿轮缸(3)齿轮轮缸。它由由两个柱塞塞缸和一套套齿条传动动装置组成成，如图44-11所所示。柱塞塞的移动经经齿轮齿条条传动装置置变成齿轮轮的传动，用用于实现工工作部件的的往复摆动动或间歇进进给运动。二、液压缸缸的典型结结构和组成成1.液压缸缸的典型结结构举例 图4
34、-122所示的是是一个较常常用的双作作用单活塞塞杆液压缸缸。它是由由缸底200、缸筒110、缸盖盖兼导向套套9、活塞塞11和活活塞杆188组成。缸缸筒一端与与缸底焊接接，另一端端缸盖(导导向套)与与缸筒用卡卡键6、套套5和弹簧簧挡圈4固固定，以便便拆装检修修，两端设设有油口AA和B。活活塞11与与活塞杆118利用卡卡键15、卡卡键帽166和弹簧挡挡圈17连连在一起。活活塞与缸孔孔的密封采采用的是一一对Y形聚聚氨酯密封封圈12，由由于活塞与与缸孔有一一定间隙，采采用由尼龙龙10100制成的耐耐磨环(又又叫支承环环)13定定心导向。杆杆18和活活塞11的的内孔由密密封圈144密封。较较长的导向向套
35、9则可可保证活塞塞杆不偏离离中心，导导向套外径径由O形圈圈7密封，而而其内孔则则由Y形密密封圈8和和防尘圈33分别防止止油外漏和和灰尘带入入缸内。缸缸与杆端销销孔与外界界连接，销销孔内有尼尼龙衬套抗抗磨。图4-122双作用单单活塞杆液液压缸1耳环22螺母3防尘圈44、17弹簧挡圈圈5套6、115卡键7、14O形密封封圈8、112Y形密封封圈9缸盖兼导导向套100缸筒11活塞塞13耐磨环116卡键帽118活塞杆119衬套200缸底如图4-113所示为为一空心双双活塞杆式式液压缸的的结构。由由图可见，液液压缸的左左右两腔是是通过油口口b和d经经活塞杆11和15的的中心孔与与左右径向向孔a和cc相通
36、的。由由于活塞杆杆固定在床床身上，缸缸体10固固定在工作作台上，工工作台在径径向孔c接接通压力油油，径向孔孔a接通回回油时向右右移动；反反之则向左左移动。在在这里，缸缸盖18和和24是通通过螺钉(图中未画画出)与压压板11和和20相连连，并经钢钢丝环122相连，左左缸盖244空套在托托架3孔内内，可以自自由伸缩。空空心活塞杆杆的一端用用堵头2堵堵死，并通通过锥销99和22与与活塞8相相连。缸筒筒相对于活活塞运动由由左右两个个导向套66和19导导向。活塞塞与缸筒之之间、缸盖盖与活塞杆杆之间以及及缸盖与缸缸筒之间分分别用O形形圈7、VV形圈4和和17和纸纸垫13和和23进行行密封，以以防止油液液的
37、内、外外泄漏。缸缸筒在接近近行程的左左右终端时时，径向孔孔a和c的的开口逐渐渐减小，对对移动部件件起制动缓缓冲作用。为为了排除液液压缸中剩剩留的空气气，缸盖上上设置有排排气孔5和和14，经经导向套环环槽的侧面面孔道(图图中未画出出)引出与与排气阀相相连。图4-133空心双活活塞杆式液液压缸的结结构1活塞杆杆2堵头3托架4、117V形密封封圈5、114排气孔66、19导向套7O形密密封圈8活塞9、222锥销100缸体111、20压板122、21钢丝环13、233纸垫155活塞杆116、255压盖188、24缸盖2.液压缸缸的组成 从上面面所述的液液压缸典型型结构中可可以看到，液液压缸的结结构基本
38、上上可以分为为缸筒和缸缸盖、活塞塞和活塞杆杆、密封装装置、缓冲冲装置和排排气装置五五个部分，分分述如下。(1)缸筒筒和缸盖。一一般来说，缸缸筒和缸盖盖的结构形形式和其使使用的材料料有关。工工作压力pp10MMPa时，使使用铸铁；p200MPa时时，使用无无缝钢管；p200MPa时时，使用铸铸钢或锻钢钢。图4-14所示示为缸筒和和缸盖的常常见结构形形式。图44-14(a)所示示为法兰连连接式，结结构简单，容容易加工，也也容易装拆拆，但外形形尺寸和重重量都较大大，常用于于铸铁制的的缸筒上。图图4-144(b)所所示为半环环连接式，它它的缸筒壁壁部因开了了环形槽而而削弱了强强度，为此此有时要加加厚缸
39、壁，它它容易加工工和装拆，重重量较轻，常常用于无缝缝钢管或锻锻钢制的缸缸筒上。图图4-144(c)所所示为螺纹纹连接式，它它的缸筒端端部结构复复杂，外径径加工时要要求保证内内外径同心心，装拆要要使用专用用工具，它它的外形尺尺寸和重量量都较小，常常用于无缝缝钢管或铸铸钢制的缸缸筒上。图图4-144(d)所所示为拉杆杆连接式，结结构的通用用性大，容容易加工和和装拆，但但外形尺寸寸较大，且且较重。图图4-144(e)所所示为焊接接连接式，结结构简单，尺尺寸小，但但缸底处内内径不易加加工，且可可能引起变变形。图4-144缸筒和缸缸盖结构(a)法兰兰连接式(b)半环环连接式(c)螺纹纹连接式(d)拉杆杆
40、连接式(e)焊接接连接式1缸盖22缸筒3压板4半环5防松螺帽帽6拉杆 (2)活活塞与活塞塞杆。可以以把短行程程的液压缸缸的活塞杆杆与活塞做做成一体，这这是最简单单的形式。但但当行程较较长时，这这种整体式式活塞组件件的加工较较费事，所所以常把活活塞与活塞塞杆分开制制造，然后后再连接成成一体。图图4-155所示为几几种常见的的活塞与活活塞杆的连连接形式。图4-155(a)所所示为活塞塞与活塞杆杆之间采用用螺母连接接，它适用用负载较小小，受力无无冲击的液液压缸中。螺螺纹连接虽虽然结构简简单，安装装方便可靠靠，但在活活塞杆上车车螺纹将削削弱其强度度。图4-15(bb)和(cc)所示为为卡环式连连接方式
41、。图图4-155(b)中中活塞杆55上开有一一个环形槽槽，槽内装装有两个半半圆环3以以夹紧活塞塞4，半环环3由轴套套2套住，而而轴套2的的轴向位置置用弹簧卡卡圈1来固固定。图44-16(c)中的的活塞杆，使使用了两个个半圆环44，它们分分别由两个个密封圈座座2套住，半半圆形的活活塞3安放放在密封圈圈座的中间间。图4-15(dd)所示是是一种径向向销式连接接结构，用用锥销1把把活塞2固固连在活塞塞杆3上。这这种连接方方式特别适适用于双出出杆式活塞塞。(3)密封封装置。 液压缸缸中常见的的密封装置置如图4-16所示示。图4-16(aa)所示为为间隙密封封，它依靠靠运动间的的微小间隙隙来防止泄泄漏。
42、为了了提高这种种装置的密密封能力，常常在活塞的的表面上制制出几条细细小的环形形槽，以增增大油液通通过间隙时时的阻力。它它的结构简简单，摩擦擦阻力小，可可耐高温，但但泄漏大，加加工要求高高，磨损后后无法恢复复原有能力力，只有在在尺寸较小小、压力较较低、相对对运动速度度较高的缸缸筒和活塞塞间使用。图图4-166(b)所所示为摩擦擦环密封，它它依靠套在在活塞上的的摩擦环(尼龙或其其他高分子子材料制成成)在O形形密封圈弹弹力作用下下贴紧缸壁壁而防止泄泄漏。这种种材料图4-155常见的活活塞组件结结构形式效果较好，摩摩擦阻力较较小且稳定定，可耐高高温，磨损损后有自动动补偿能力力，但加工工要求高，装装拆较
43、不便便，适用于于缸筒和活活塞之间的的密封。图图4-166(c)、图图4-166(d)所所示为密封封圈(O形形圈、V形形圈等)密密封，它利利用橡胶或或塑料的弹弹性使各种种截面的环环形圈贴紧紧在静、动动配合面之之间来防止止泄漏。它它结构简单单，制造方方便，磨损损后有自动动补偿能力力，性能可可靠，在缸缸筒和活塞塞之间、缸缸盖和活塞塞杆之间、活活塞和活塞塞杆之间、缸缸筒和缸盖盖之间都能能使用。对于活塞杆杆外伸部分分来说，由由于它很容容易把脏物物带入液压压缸，使油油液受污染染，使密封封件磨损，因因此常需在在活塞杆密密封处增添添防尘圈，并并放在向着着活塞杆外外伸的一端端。图4-166密封装置置(a)间隙隙密封(bb)摩擦环环密封(cc)O形圈圈密封(dd)V形圈圈密封(4)缓冲冲装置。 液压缸缸一般都设设置缓冲装装置，特别别是对大型型、高速或或要求高的的液压缸，为为了防止活活塞在行程程终点时和和缸盖相互互撞击，引引起噪声、冲冲击，则必必须设置缓缓冲装置。缓冲装置的的工作原理理是利用活活塞或缸筒筒在其走向向行程终端端时封住活活塞和缸盖盖之间的部部分油