常用液压缸——单活塞杆与双活塞杆对比

活塞缸按出杆形式可分为单活塞杆和双活塞杆两种。

1.单活塞杆液压缸

单活塞杆液压缸的活塞仅一端有活塞杆。这种液压缸一般分为缸体组件、活塞组件、密封防尘装置、缓冲装置和排气装置5部分，但并不是所有的液压缸都有缓冲和排气装置。图3.2.1所示是一种较常用的单活塞杆液压缸，主体主要由缸底20、缸筒10、缸盖兼导向套9、活塞11和活塞杆18组成。缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖（导向套）用卡环6、套5和弹簧挡圈4固定，以便拆装检修。另外，在活塞与缸筒之间以及活塞杆和缸盖之间还设有密封、导向装置。缸筒两端设有油口A和B，通压力油或回油，可以实现往复运动。这种两个方向的运动均由压力油驱动完成的液压缸又称为双作用液压缸。

图3.2.1　单活塞杆液压缸结构图

1—耳环；2—螺母；3—防尘圈；4，17—弹簧挡圈；5—套；6，15—卡环；7，14—O形密封圈；8，12—Y形密封圈；9—缸盖兼导向套；10—缸筒；11—活塞；13—耐磨环；16—挡圈；18—活塞杆；19—衬套；20—缸底

将单活塞杆液压缸简化为图3.2.2所示的计算简图。当供给液压缸的油液流量q一定时，由于液压缸两腔的有效工作面积不相等，它在两个方向上输出的力和速度也不相等，其值分别为

图3.2.2　单活塞杆液压缸

由式（3.2.1）～式（3.2.4）可知，由于A1＞A2，所以F1＞F2，v1＜v2。如把两个方向上的输出速度v2和v1的比值称为速度比，记作λv，则λv=v2/v1=1/［1-（d/D）2］。因此，。在已知D和λv时，可确定d值。

上述力和速度的计算均为理论值，实际上液压缸在工作过程中也存在从高压到低压的泄漏以及各种摩擦损失，因此在液压缸的工程计算中也要考虑机械效率和容积效率问题。

如图3.2.3所示，当单活塞杆液压缸两腔同时通入高压油时，由于无杆腔的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，故活塞向右运动，活塞杆伸出。有杆腔中排出的油液（流量为q′）经过管路又进入无杆腔，加大了流入无杆腔的油液流量（q+q′），从而也加快了活塞移动的速度，这种单活塞杆液压缸的连接方式称为“差动连接”，采用这种连接方式的液压缸也叫差动缸。

图3.2.3　差动缸

活塞在运动过程中，由于管路中有压力损失，所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液的压力，而这个差值一般都较小，可以忽略不计。差动缸的活塞推力F3为

进入无杆腔的流量

则差动缸的运动速度v3为(www.xing528.com)

由式（3.2.5）、式（3.2.6）可知，差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时高。利用这一特点，可在不增加流量的情况下得到较快的运动速度。差动连接常用于在供油压力和流量不变的情况下，需要改变液压缸的输出力或其运动速度的场合。

单活塞杆液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，它们的运动所占空间范围都大约是活塞有效行程的2倍，如图3.2.4所示。

图3.2.4　单活塞杆液压缸工作所占长度

（a）缸体固定；（b）活塞杆固定

2.双活塞杆液压缸

活塞两端都有活塞杆伸出的液压缸称为双活塞杆液压缸，它同样由缸体、缸盖、活塞、活塞杆和密封件等构成。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。

图3.2.5所示为一驱动机床工作台用空心双活塞杆式液压缸的结构图。液压缸的左右两腔通过油口b和d经活塞杆1和15的中心孔与左右径向孔a和c相通。由于活塞杆固定在机床身上，缸筒10固定在工作台上，工作台在径向孔c接通压力油，径向孔a接通回油时向右移动，反之则向左移动。缸筒相对于活塞运动由左右两个导向套6和19导向，活塞与缸筒之间、缸盖与活塞杆之间以及缸盖与缸筒之间分别用O形密封圈7、V形密封圈4、17和纸垫13、23进行密封，以防止油液的内、外泄漏。缸筒在接近行程的左右终端时，径向孔a和c的开口逐渐减小，对移动部件起制动缓冲作用。为了排除液压缸中的空气，缸盖上设置有排气孔5和14，经导向套环槽的侧面孔道（图中未画出）引出与排气阀相连。

图3.2.5　空心双活塞杆式液压缸结构图

1—活塞杆；2—堵头；3—托架；4，17—V形密封圈；5，14—排气孔；6，19—导向套；7—O形密封圈；8—活塞；9，22—锥销；10—缸筒；11，20—压板；12，21—钢丝环；13，23—纸垫；15—活塞杆；16，25—压盖；18，24—缸盖

由于双活塞杆液压缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此其左、右两腔的有效作用面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。当活塞的直径为D，活塞杆的直径为d，液压缸进、出油腔的压力为p1和p2，输入流量为q时，双杆活塞缸的推力F和速度v为

式中，A——活塞的有效工作面积。

双活塞杆液压缸在工作时，通常设计成活塞杆受拉力作用，因此活塞杆直径可以做得细些。