液壓缸按結構形式可分為活塞缸、柱塞缸與擺動缸，按作用方式可分為單作用液壓缸、雙作用液壓缸與復合式缸。

1  液壓缸怎樣分類？

液壓缸的種類很多，其詳細分類可見表4-1。

表4-1常見液壓缸的種類及特點

2  活塞式液壓缸有何特點？

活塞式液壓缸根據其使用要求不同可分為雙桿式和單桿式兩種。

(1)雙桿式活塞缸。活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出的液壓缸稱為雙桿式活塞缸，它一般由缸體、缸蓋、活塞、活塞桿和密封件等零件構成。根據安裝方式不同可分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。

如圖4-1(a)所示的為缸筒固定式的雙桿活塞缸。它的進、出口布置在缸筒兩端，活塞通過活塞桿帶動工作臺***，當活塞的有效行程為l時，整個工作臺的運動范圍為3l，所以機床占地面積大，一般適用于小型機床，當工作臺行程要求較長時，可采用圖4-1(b)所示的活塞桿固定的形式，這時，缸體與工作臺相連，活塞桿通過支架固定在機床上，動力由缸體傳出。這種安裝形式中，工作臺的***范圍只等于液壓缸有效行程l的兩倍(2l)，因此占地面積小。進出油口可以設置在固定不動的空心的活塞桿的兩端，但必須使用軟管連接。

圖4-1雙桿活塞缸

由于雙桿活塞缸兩端的活塞桿直徑通常是相等的，因此它左、右兩腔的有效面積也相等，當分別向左、右腔輸入相同壓力和相同流量的油液時，液壓缸左、右兩個方向的推力和速度相等。當活塞的直徑為D，活塞桿的直徑為d，液壓缸進、出油腔的壓力為p1和p2，輸入流量為q時，雙桿活塞缸的推力F和速度v為：

F=A(p1-p2)=π (D2-d2) (p1-p2) /4   (4-18)

v=q/A=4q/π(D2-d2)  (4-19)

式中：A為活塞的有效工作面積。

雙桿活塞缸在工作時，設計成一個活塞桿是受拉的，而另一個活塞桿不受力，因此這種液壓缸的活塞桿可以做得細些。

(2)單桿式活塞缸。如圖4-2所示，活塞只有一端帶活塞桿，單桿液壓缸也有缸體固定和活塞桿固定兩種形式，但它們的工作臺***范圍都是活塞有效行程的兩倍。

圖4-2單桿式活塞缸

由于液壓缸兩腔的有效工作面積不等，因此它在兩個方向上的輸出推力和速度也不等，其值分別為：

F1=(p1A1-p2A2)=π［(p1-p2)D2-p2d2］/4   (4-20)

F1=(p1A1-p2A2)=π［(p1-p2)D2-p2d2］/4(4-21)

v1=q/A1=4q/πD2   (4-22)

v2=q/A2=4q/π(D2-d2) (4-23)

由式(4-20)～式(4-23)可知，A1＞A2,所以F1＞F2，v1＜v2。

(3)差動油缸。單桿活塞缸在其左右兩腔都接通***油時稱為：“差動連接”，如圖4-3所示。

圖4-3 差動缸

差動連接缸左右兩腔的油液壓力相同，但是由于左腔(無桿腔)的有效面積大于右腔(有桿腔)的有效面積，故活塞向右運動，同時使右腔中排出的油液(流量為q′)也進入左腔，加大了流入左腔的流量(q+q′)，從而也加快了活塞***的速度。實際上活塞在運動時，由于差動連接時兩腔間的管路中有壓力損失，所以右腔中油液的壓力稍大于左腔油液壓力，而這個差值一般都較小，可以忽略不計，則差動連接時活塞推力F3和運動速度v3為：

F3=p1(A1-A2)=p1πd2/4  (4-24)

進入無桿腔的流量：

q1=v3=4q/πd2     (4-25)

由式(4-24)、式(4-25)可知，差動連接時液壓缸的推力比非差動連接時小，速度比非差動連接時大，正好利用這一點，可使在不加大油源流量的情況下得到較快的運動速度，這種連接方式被廣泛應用于組合機床的液壓動力系統和其他機械設備的快速運動中。

3  柱塞缸有何特點？

如圖4-4(a)所示為柱塞缸，它只能實現一個方向的液壓傳動，反向運動要靠外力。若需要實現雙向運動，則必須成對使用。如圖4-4(b)所示，這種液壓缸中的柱塞和缸筒不接觸，運動時由缸蓋上的導向套來導向，因此缸筒的內壁不需精加工，它特別適用于行程較長的場合。

圖 4-4柱塞缸

柱塞缸輸出的推力和速度各為：

F=pA=pπd2/4    (4-27)

υi=q/A=4q/πd2 (4-28)

4  增壓液壓缸有何特點？

增壓液壓缸又稱增壓器，它利用活塞和柱塞有效面積的不同使液壓系統中的局部區域獲得***。它有單作用和雙作用兩種型式，單作用增壓缸的工作原理如圖4-5(a)所示，當輸入活塞缸的液體壓力為p1，活塞直徑為D，柱塞直徑為d時，柱塞缸中輸出的液體壓力為***，其值為：

p2=p1(D/d)2=Kp1    (4-29)

式中：K=D2/d2，稱為增壓比，它代表其增壓程度。

顯然增壓能力是在降低有效能量的基礎上得到的，也就是說增壓缸僅僅是增大輸出的壓力，并不能增大輸出的能量。

單作用增壓缸在柱塞運動到終點時，不能再輸出***液體，需要將活塞退回到左端位置，再向右行時才又輸出***液體，為了克服這一缺點，可采用雙作用增壓缸，如圖4-5(b)所示，由兩個***端連續向系統供油。

圖4-5增壓缸

5 伸縮缸有何特點？

伸縮缸由兩個或多個活塞缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞桿內孔是后一級活塞缸的缸筒，伸出時可獲得很長的工作行程，縮回時可保持很小的結構尺寸，伸縮缸被廣泛用于起重運輸車輛上。

伸縮缸可以是如圖4-6(a)所示的單作用式，也可以是如圖4-6(b)所示的雙作用式，前者靠外力回程，后者靠液壓回程。

圖4-6伸縮缸

伸縮缸的外伸動作是逐級進行的。首先是***直徑的缸筒以***的油液壓力開始外伸，當到達行程終點后，稍小直徑的缸筒開始外伸，直徑***小的末級***伸出。隨著工作級數變大，外伸缸筒直徑越來越小，工作油液壓力隨之升高，工作速度變快。其值為：

Fi=p1πDi2/4(4-30)

V1=4q/πDi2(4-31)

式中的i指i級活塞缸。

6  齒輪缸有何特點？

它由兩個柱塞缸和一套齒條傳動裝置組成，如圖4-7所示。柱塞的***經齒輪齒條傳動裝置變成齒輪的傳動，用于實現工作部件的往復擺動或間歇進給運動，如機床的進***機構、回轉工作臺轉位、液壓機械手等。

齒條活塞缸的速度推力特性：

輸出轉矩

TM＝Δp（π/ 8）D 2 Diηm

輸出角速度

ω＝8 qηv /πD2Di

式中Δp 為缸左右兩腔壓力差，D為活塞直徑，Di為齒輪分度圓直徑。

圖4-7齒輪缸

7  擺動缸有何特點？

擺動液壓缸的工作原理見圖4-8。

圖4-8擺動缸擺動液壓馬達的工作原理圖

圖4-8(a)是單葉片擺動缸。若從油口Ⅰ通入***油，葉片2作逆時針擺動，低壓力從油口Ⅱ排出。因葉片與輸出軸連在一起，幫輸出軸擺動同時輸出轉矩、克服負載。

此類擺動缸的工作壓力小于10MPa，擺動角度小于280°。由于徑向力不平衡，葉片和殼體、葉片和擋塊之間密封困難，***了其工作壓力的進一步提高，從而也***了輸出轉矩的進一步提高。

圖4-8(b)是雙葉片式擺動缸。在徑向尺寸和工作壓力相同的條件下，分別是單葉片式擺動缸輸出轉矩的2倍，但回轉角度要相應減少，雙葉片式擺動馬達的回轉角度一般小于120°。

葉片擺動馬達的總效率η=70%～95%。

8為何擺動液壓缸應考慮液壓沖擊的吸收問題？

 當液壓驅動的擺動負載運動方向急劇變換時，會在缸的進出油口兩腔內產生***，雖然擺動缸的設計已經考慮了這個壓力，但當該沖擊壓力過大時，必須考慮在擺動缸進出油口附近設置高靈敏度的溢流閥，以免將擺動缸損壞。圖4-9所示為擺動缸傳動方案對比。