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什么是动态液压缸

发布时间：2023-03-27　点此：15次

什么是动态液压缸

目前国内大学教材中对动态液压缸还没有确定的说法，而且各方面的指标各国各个厂家也不一样。机械工程领域大多数工况用的还是一般的液压缸比较多，比如冶金缸、工程缸、伺服缸。

什么是动态液压缸

动态液压缸是比一般液压缸各方面性能更高的液压缸。

主要表现在活塞运动速度更快，比如每秒10米。或者活塞运动时每秒往返次数更高，比如800Hz ；还有表现在精度上，主要是位移精度，比如0.001mm 载荷精度也很重要，不能因内部或者外部的泄露造成压力损失而影响载荷；还有就是大多数动态液压缸都配有各种传感器，与计算机相连，并配有专业软件使用。最后一点动态液压缸的可靠性要求非常关键，大多数用户用这种液压缸都是做试验或者要求比较高比较苛刻的环境，像振动试验台、飞机舵机、等领域。动态液压缸的厂家，国内一般聚集在航空航天科研院所、国外有德国撼神http://www.haenchen.diytrade.com，还有美国、俄罗斯的一些厂家。

目前来说国内用的多的还是德国撼神，品质就不用多说了。真的很牛逼。

差动液压缸的工作原理

最基本的原理还是帕斯卡原理——密闭容器内液体各处的压强相等。活塞两端面的受压面积，一大一小（一端无杆面积大、一端有杆面积小）。

从而使活塞两端压强相等的情况下，总压力却有差别。

于是活塞会往有杆端移动——差动。在这基础上，才有可能将两腔连通，使等压强的情况下油流能从有杆端流向无杆端，实现无杆端流量的加大而形成快速。于是，差动快速就出现了。工进：换向阀左位工作，油泵供油，油进入油缸左腔，推动活塞右移，油缸右腔的油回油箱。

快退：电磁铁通电，换向阀右位工作，油泵同时向油缸左、右腔供油。由于左腔的活塞杆占去了活塞受压面积的一部分，比右腔的活塞受压面积小，活塞两端面其向右的推力就小于向左的推力，因而活塞左移，左腔的油与油泵的油汇合在一起都流向右腔。这样，右腔的流量除了油泵供的油，还多了从左腔回来的油，流量大，活塞移动的速度就快，因此比活塞左移快了。

由于活塞受压面积差，带来活塞两端受力差，从而产生活塞右移的快速，这就是差动快速的原理。

液压缸的发展历程、工作原理及分类是什么？

1795年英国约瑟夫·布拉曼（Joseph Braman,1749-1814），在伦敦用水作为工作介质，以水压机的形式将其应用于工业上，诞生了世界上第一台水压机。
1905年将工作介质水改为油，又进一步得到改善。

第一次世界大战(1914-1918）后液压传动广泛应用，特别是1920年以后，发展更为迅速。

液压元件大约在 19 世纪末 20 世纪初的20年间，才开始进入正规的工业生产阶段。
1925 年维克斯(F.Vikers）发明了压力平衡式叶片泵，为近代液压元件工业或液压传动的逐步建立奠定了基础。
在 1955 年前后，日本迅速发展液压传动，1956 年成立了“液压工业会”。近20~30 年间，日本液压传动发展之快，居世界领先地位。

工作原理：液压缸作为执行元件实质上是一种能聚转换装置。液压缸将输入液体的压力能转换成活塞直线运动的机械能。
所谓输入的液压能是指输入液体所具有的流量与压力，输出的机械能则是活塞移动时所具有的速度v（m/s）和牵引力f。

所有这些参数都是靠工作容积的变化来实现的，所以说液压缸是一种容积式的执行元件。
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、31.5Mpa等。
1、活塞式

什么是动态液压缸

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。
单杆双作用活塞式液压缸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。
3、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。
4、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
由于使用环境的不同，液压缸的外观差别也很大，不过常用也就几种，今天就把这几种常用液压缸的工作原理分享给大家。
1）差动液压缸

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。

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。
2）单杆液压缸

单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。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。

特点：
（1）无杆腔进油，有杆腔回油。
（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。
单杆缸三种比较，如下图所示：

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。

4）双杆式活塞缸
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。
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。
特点：
（1）无杆腔进油，有杆腔回油。

（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。

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。

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。

6）伸缩液压缸

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，又称多级液压缸。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。

7）柱塞缸

柱塞缸是液压缸的一种结构形式。单柱塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外。

差动液压缸的类型特点

液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。3.1.1活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。

3.1.1.1双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。

图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。则缸的运动速度V和推力F分别为：（3.1）（3.2）式中: 、 --分别为缸的进、回油压力；、 --分别为缸的容积效率和机械效率；、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；q--输入流量；A--活塞有效工作面积。这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。

(1)当无杆腔进油时[图3.2（a）]，活塞的运动速度和推力分别为（3.3）（3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度和推力分别为（3.5）（3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。比较上述各式，可以看出： > , > ；液压缸往复运动时的速度比为（3.7）(a)无杆腔进油 (b)有杆腔进油 (c)差动连接图3.2双作用单活塞杆液压缸计算简图上式表明,当活塞杆直径愈小时速度接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。(3)液压缸差动连接时[图3.2(c)]，活塞的运动速度和推力分别为（3.8）在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为（3.9）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。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。 [例3.1]已知单活塞杆液压缸的缸筒内径D=100mm，活塞杆直径d=70mm，进入液压缸的流量q=25min，压力P1=2Mpa，P2=0。

液压缸的容积效率和机械效率分别为0.98、0.97，试求在图3.2(a)、(b)、(c)所示的三种工况下，液压缸可推动的最大负载和运动速度各是多少？并给出运动方向。解 ①在图3.2(a)中，液压缸无杆腔进压力油，回油腔压力为零，因此，可推动的最大负载为液压缸向左运动，其运动速度为②在图3.2(b)中，液压缸为有杆腔进压力油，无杆腔回油压力为零，可推动的负载为液压缸向左运动，其运动速度为③在图3.2(c)中，液压缸差动连接，可推动的负载力为液压缸向左运动，其运动速度为前面所讨论的活塞式液压缸的应用非常广泛,但这种液压缸由于缸孔加工精度要求很高，当行程较长时，加工难度大,使得制造成本增加。在生产实际中,某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。

柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成，如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用[图3.3（b）]。柱塞缸的柱塞端面是受压面，其面积大小决定了柱塞缸的输出速度和推力，为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，一般柱塞较粗，重量较大，水平安装时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。

柱塞缸结构简单，制造方便，常用于工作行程较长的场合，如大型拉床，矿用液压支架等。摆动液压缸能实现小于360°角度的往复摆动运动，由于它可直接输出扭矩，故又称为摆动液压马达，主要有单叶片式和双叶片式两种结构形式。图3.4(a)所示为单叶片摆动液压缸，主要由定子块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。两个工作腔之间的密封靠叶片和隔板外缘所嵌的框形密封件来保证，定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动，当考虑到机械效率时，单叶片缸的摆动轴输出转矩为单叶片式摆动液压缸由（3.10）根据能量守恒原理,结合式(3.10)得输出角速度为(3.11)式中未说明符号同式（3.1）、式（3.2）,其余符号意义如下：D—缸体内孔直径；d—摆动轴直径；b—叶片宽度；单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过，双叶片摆动液压缸的摆角一般不超过。

当输入压力和流量不变时，双叶片摆动液压缸摆动轴输出转矩是相同参数单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片的一半。摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中、低压系统中往复摆动，转位或间歇运动的地方。图3.5所示为伸缩式液压缸的结构图，它由两级（或多级）活塞缸套装而成，主要组成零件有缸体5、活塞4、套筒活塞3等。缸体两端有进、出油口A和B。

当A口进油，B口回油时，先推动一级活塞3向右运动，由于一级活塞的有效作用面积大，所以运动速度低而推力大。一级活塞右行至终点时，二级活塞4在压力油的作用下继续向右运动，因其有效作用面积小，所以运动速度快，但推力小。套筒活塞3既是一级活塞，又是二级活塞的缸体，有双重作用（多级时，前一级缸的活塞就是后一级缸的缸套）。

若B口进油，A口回油，则二级活塞4先退回至终点，然后一级活塞3才退回。1一压板；2、6一端盖；3－套筒活塞；4-活塞；5一缸体；7-套筒活塞端盖伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。 1一紧固螺帽；2-调节螺钉；3-端盖；4-垫圈；5－O形密封圈；6－档圈；7缸套；8-齿条活塞；9一齿轮；l0一传动轴；11一缸体；12螺钉齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构组成，如图3.6所示，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动，它多用于自动线，组合机床等转位或分度机构中。