液压油缸原理

液压缸 是将液压能转变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；液压缸基本上由缸筒和缸盖活塞和活塞杆密封装置、缓冲装置排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。

一、液压油缸的分类

液压缸的结构形式多种多样，其分类方法也有多种：按运动方式可分为直线往复运动式和回转摆动式；按受液压力作用情况可分为单作用式、双作用式；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、多级伸缩套筒式，齿轮齿条式等；按安装形式可分为拉杆、耳环、底脚、铰轴等；按压力等级可分为16Mpa、25Mpa、315Mpa等。

1、活塞式

单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示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，故称为双作用缸。

活塞仅能单向运动，其反方向运动需由外力来完成。但其行程一般较活塞式液压缸大。

活塞式液压缸可分为单杆式和双杆式两种结构，其固定方式由缸体固定和活塞杆固定两种，按液压力的作用情况有单作用式和双作用式。在单作用式液压缸中，压力油只供液压缸的一腔，靠液压力使缸实现单方向运动，反方向运动则靠外力（如弹簧力、自重或外部载荷等）来实现；而双作用液压缸活塞两个方向的运动则通过两腔交替进油，靠液压力的作用来完成。

它只在活塞的一侧设有活塞杆，因而两腔的有效作用面积不同。在供油量相同时，不同腔进油，活塞的运动速度不同；在需克服的负载力相同时，不同腔进油，所需要的供油压力不同，或者说在系统压力调定后，环卫垃圾车液压缸两个方向运动所能克服的负载力不同。

2、柱塞式

（1）柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；

（3）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；

（4）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。

伸缩式

伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。有多个一次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。

双作用单活塞杆式液压缸

3、摆动式

摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，有单叶片、双叶片、螺旋摆动等几种形式。叶片式式：定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。螺旋摆动式又分单螺旋摆动和双螺旋两种，现在双螺旋比较常用，靠两个螺旋副降液压缸内活塞的直线运动转变为直线运动与自转运动的复合运动，从而实现摆动运动。

二、液压油缸的工作原理

液压缸是液压传动系统中的执行元件， 它是把液压能转换成机械能的能量转换装 置。液压马达实现的是连续回转运动，而液压缸实现的则是往复运动。液压缸的结构 型式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类，活 塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度 和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度 （转速） 和转矩。液压缸除了单个地使用 外，还可以两个或多个地组合起来或和其他 机构组合起来使用。以完成特殊的功用。液压缸结构简单，工作可靠，在机床的 液压系统中得到了广泛的应用。

节流调速原理。 节流调速回路是通过调节流量阀的通流截面积大小来改变进行执行机构的流量，从而实现运动速度的调节。

如图7—1所示，如果调节回路里只有节流阀，则液压泵输出的油液全部经节流阀流进液压缸。改变节流阀节流口的大小，只能改变油液流经节流阀速度的大小，而总的流量不会改变，在这种情况下节流阀不能起调节流量的作用，液压缸的速度不会改变。

1）进油节流调速回路

进油调速回路是将节流阀装在执行机构的进油路上，起调速原理如图7-2（a）所示

图7—2（a）进油节流调速回路

A A 回路的特点

因为是定量泵供油，流量恒定，溢流阀调定压力为pt，泵的供油压力p0，进入液压缸的流量q1由节流阀的调节开口面积a确定,压力作用在活塞A1上，克服负载F，推动活塞以速度v=q1/A1向右运动。因为定量泵供油， q1小于qB ，所以p0=溢流阀调定供油压力pt=const

活塞受力平衡方程：

p 1 A1= F +p2 A2

进入油缸的流量

q1=Ka▽pm

▽p= pb-F/A1

q1=Ka (pb-F/A1)m

B B 进油节流调速回路的速度-负载特性方程为

（7-1）

式中：k为与节流口形式、液流状态、油液性质等有关的节流阀的系数；a为节流口的通流面积；m为节流阀口指数（薄壁小孔，m=05）。由式（7-1）可知，当F

增大,a一定时，速度v减小。

C进油节流调速回路的速度-负载特性曲线

图7-2(c)速度负载特性

D进油节流调速回路的优点是：液压缸回油腔和回油管中压力较低，当采用单杆活塞杆液压缸，使油液进入无杆腔中，其有效工作面积较大，可以得到较大的推力和较低的运动速度，这种回路多用于要求冲击小、负载变动小的液压系统中。

E回路效率

η=FV/qBp0

qBp0= p0q1+p0qY

= p1q1+▽p q1 +p0qY 如图：

p1q1= FV 有用功率

▽p q1节流损失

pbqY——溢流损失

所以在20%左右