工程伸缩缸
选型指南
样本 HY07-1202/C
2002年 1月
7-3- 2 Parker Hannifin Corporation
Hydraulics Group (Europe)
液压缸
工程伸缩缸
样本 HY02-8029/C
技术资料
缸设计
伸缩缸
同传统的活塞杆式缸比较，伸缩缸的最大优点在于其能从一个紧
凑的初始部件提供特别长的行程。典型伸缩缸叠合后的长度在其
伸出长度的 20%和 40% 之间变化。所以，当安装空间受限制
而应用场合又需要长行程时，伸缩缸是理所当然的解决方案。
例如，自卸车为了完全倾卸，其车体需要倾斜 60o 。如果车体
或翻斗配装活塞杆式油缸 — 使用一根整体式缸具有足够的行程
达到该角度 — 倾斜车体在油缸全缩回时都不能返回到原始水平
位置。一根伸缩缸容易解决该问题。
伸缩液压缸是一种比较简单的装置，但要成功地应用需要理解它
的结构。了解伸缩缸如何工作和所要考虑的特殊应用准则，将使
你在设备中安全而经济地进行设计。
主臂和伸缩级
正如名称所指，伸缩缸的结构象望远镜， DOM (拉出心轴) 钢管
的直径逐渐减小能够一级套一级地相互套起来。直径最大的一级
称做主臂或缸筒；直径较小的伸缩级称做伸缩臂。最小的一级也
称做柱塞。伸缩级的数量通常最大为 6 级，理论上可以设计出
更多级的缸，但其稳性将要折衷。
伸缩缸通常从最大的一级到最小的一段伸出。这意味着最大的一
级将带着套在其内部的所有较小的级最先移动。且在完全伸出
后，下一级才开始移动。该程序将一步一步地继续直到最小的一
级完全伸出。相反在缩回时，最小的一级将最先完全缩进以后，
下一级才开始移动，这将持续直到所有伸缩级回到主臂中。
缸的基本型式
同传统的缸一样，伸缩缸两种基本类型是单作用和双作用型。
单作用伸缩缸在压力油的作用下伸出，依靠重力或外部机械作用
力缩回。单作用缸应用在某种形式的作用力总是作用在缸上的场
合。最基本的单作用伸缩应用就是倾卸式卡车和倾卸式拖车。压
力油伸出伸缩缸以升起倾卸车的一端幵卸除负载，当解除压力
时，倾卸车厢的重量将伸缩油缸中的油排出幵缩回。
双作用伸缩缸两个方向都由油压作为动力，它们可以使用在既给
没有重力又没有外部机械作用力的应用场合。它们非常好地适用
于无严格定位且要求稳固负载来回动作的应用场合。一个典型的
应用是垃圾压实车的推铲液压缸。水平安装的液压缸推动一块平
板压缩负载，然后带着平板缩回，以便添加更多的物料。不能借
助于重力，所以使用双作用缸。
轴承和密封
每一伸缩级通过至少两只轴承依次支撑在较大的伸缩段上。一只
位于外直径的底部或伸缩级的活塞端。另一只位于直径的顶部或
下一个较大伸缩级的填塞级。这两个轴承之间的距离决定一级同
下一级之间的重叠程度。一般而言，这个距离或重叠必须随总行
程的增加而增加，以抵抗由伸出级重量和负载引起的挠度。
伸缩缸的密封设计有好几种。最普通的一种是使用多重叠合的
" V "形密封和/或带现场模铸的叠合唇整体式多唇密封件。这些
密封件。通过挡圈或卡环及压紧螺母保持在适当位置。每一级的
内圆面同套在里面的直径小些的下一级外径相互密封。这些密封
的型式和位置各个油缸制造厂不同。密封型式也取决于其特殊功
能。零泄漏、多唇柔性密封通常使用在主臂级和伸缩级密封部分
的内径上。低泄漏硬性密封使用在双作用伸缩缸的活塞端。这些
活塞密封允许油缸在压力下缩回。
在某些单作用伸缩缸上使用另外
的设计，在活塞上使用柔性零泄
漏密封，依次将更大的下一个伸
缩级的全部内径用作伸出力的有
效面积。这些相同的密封将油容
纳在油缸中。油缸的上部通常使
用柔性密封，此时包括一个导向
支撑。该伸缩缸的上端和论使用
何种型式的密封，都要使用防尘
密封组合，以防止污染物进到油
缸中，无论哪种型式许多密封表
伸出面在油缸伸出时必须补偿伸缩级的正常度挠度。
高压油通过控制阀进入油口 A ，压力油经过活塞杆中的导油管进入缸
的底部。
止动环
7-3- 3 Parker Hannifin Corporation
Hydraulics Group (Europe)
挡圈__
1. 绳排系统
绳排系统在中国已经应用的比较成熟，也是一种历史比较悠久的技术。此技术的优点是臂长变化容易、工作臂长种类多、可以带载伸缩、实用性很强，缺点是自重重、对整机稳定性的影响较大。现在在100吨以下的起重机上应用的比较广泛，其原理如图，就是简单的滑轮原理。对于四节臂以上起重臂的伸缩机构又分为以下两种：多缸或多级缸加一级绳排、单缸或多缸加两级绳排。DEMAG 和TADANO 部分产品采用第一种伸缩机构，这种伸缩机构的特点是最末一节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂采用多级缸或多个单级缸或多级缸和单级缸套用等方式直接用液压缸伸缩。因而最末伸缩臂的截面变化较大，其它臂节截面的变化较小。在过去，徐重、浦沅、长起跟随LIEBHERR 技术多年，普遍使用第二种伸缩机构，使用单缸或双缸加绳排实现四节或 五节臂的伸缩。这种伸缩方式在国内最先进，但解决五节臂以上起重臂的伸缩难度很大。北起、泰起、锦重等厂家采用第一种伸缩机构（多个单级缸加一级绳排），但由于技术落后，第二缸、第三缸的进回油依靠软管卷筒输送。现在，大多数5节臂的起重机使用的是双缸双绳排的技术，一般为第2节臂独立伸缩，第3.4.5节臂同步伸缩；4节臂的一般单缸双绳排为2.3.4节同步伸缩。其局限性在于最末一、二节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂用油缸伸缩，因而最末伸缩臂的截面变化较大，大大降低了起重机在大幅度下的起重性能；同时，对于大吨位的起重机，对钢丝绳的要求也非常高，符合要求钢丝绳非常难加工。虽然有些日本企业有将绳排技术发展到6节甚至更多，但是对于中大吨位起重机，一般企业还是优先考虑单缸插销技术。
2. 单缸插销系统
单缸插销式伸缩臂技术是典型的机、电、液一体化系统. 以较典型的德国利勃海尔为例，作为伸缩臂伸缩的执行机构，主要由（见图）1．伸缩缸、2．拔销机构、3．缸销等组成，为保证伸缩臂伸缩过程的安全性、可靠性，该机构采用内置式互锁系统即在伸缩油缸上装的弹簧驱动缸销销定伸缩臂后，才机械释放该节臂和其他节臂的连接。该方式确保某一节伸缩臂和伸缩油缸互相锁定后才能释放该节臂和其它节臂的联接。利勃海尔将拔销装置置于伸缩机构上方，其优点是结构简单，自锁性强，便于实现；格鲁夫GROVE 、德马格（DEMAG ）、多田野（TADANO&FAUN
）
将拔销装置置于伸缩机构两侧，结构布置上比较困难，对加工、装配精度要求高，插拔销难度相对较大。缸销则都布置在伸缩机构的侧方。单缸伸缩机构要求动作灵活、可靠性高、响应速度快、互锁性好，否则，很难实现吊臂的可靠伸缩。 此技术采用单缸、互锁的缸销和臂销、精确测长电子技术，优点是重量最轻，对整机稳定性的影响最小，但技术难度大、成本较高、臂长种类少、伸缩时间长、臂长变化时麻烦。现在，徐重和浦沅等国内企业也成功研制出了此项技术，采用的是和LIEBHERR 相似的拔销装置置于伸缩机构上方的形式。由于此技术对于电液的要求较高，尤其是在自动伸缩的PLC 控制和伸缩系统的液压回路的设计上，国内企业的技术还不是太成熟，可靠性还不是太高，还有较长的路去走。
这里有个单缸插销系统的动画演示，是TADANO 的，可以看一看,
工程伸缩缸
选型指南
样本 HY07-1202/C
2002年 1月
7-3- 2 Parker Hannifin Corporation
Hydraulics Group (Europe)
液压缸
工程伸缩缸
样本 HY02-8029/C
技术资料
缸设计
伸缩缸
同传统的活塞杆式缸比较，伸缩缸的最大优点在于其能从一个紧
凑的初始部件提供特别长的行程。典型伸缩缸叠合后的长度在其
伸出长度的 20%和 40% 之间变化。所以，当安装空间受限制
而应用场合又需要长行程时，伸缩缸是理所当然的解决方案。
例如，自卸车为了完全倾卸，其车体需要倾斜 60o 。如果车体
或翻斗配装活塞杆式油缸 — 使用一根整体式缸具有足够的行程
达到该角度 — 倾斜车体在油缸全缩回时都不能返回到原始水平
位置。一根伸缩缸容易解决该问题。
伸缩液压缸是一种比较简单的装置，但要成功地应用需要理解它
的结构。了解伸缩缸如何工作和所要考虑的特殊应用准则，将使
你在设备中安全而经济地进行设计。
主臂和伸缩级
正如名称所指，伸缩缸的结构象望远镜， DOM (拉出心轴) 钢管
的直径逐渐减小能够一级套一级地相互套起来。直径最大的一级
称做主臂或缸筒；直径较小的伸缩级称做伸缩臂。最小的一级也
称做柱塞。伸缩级的数量通常最大为 6 级，理论上可以设计出
更多级的缸，但其稳性将要折衷。
伸缩缸通常从最大的一级到最小的一段伸出。这意味着最大的一
级将带着套在其内部的所有较小的级最先移动。且在完全伸出
后，下一级才开始移动。该程序将一步一步地继续直到最小的一
级完全伸出。相反在缩回时，最小的一级将最先完全缩进以后，
下一级才开始移动，这将持续直到所有伸缩级回到主臂中。
缸的基本型式
同传统的缸一样，伸缩缸两种基本类型是单作用和双作用型。
单作用伸缩缸在压力油的作用下伸出，依靠重力或外部机械作用
力缩回。单作用缸应用在某种形式的作用力总是作用在缸上的场
合。最基本的单作用伸缩应用就是倾卸式卡车和倾卸式拖车。压
力油伸出伸缩缸以升起倾卸车的一端幵卸除负载，当解除压力
时，倾卸车厢的重量将伸缩油缸中的油排出幵缩回。
双作用伸缩缸两个方向都由油压作为动力，它们可以使用在既给
没有重力又没有外部机械作用力的应用场合。它们非常好地适用
于无严格定位且要求稳固负载来回动作的应用场合。一个典型的
应用是垃圾压实车的推铲液压缸。水平安装的液压缸推动一块平
板压缩负载，然后带着平板缩回，以便添加更多的物料。不能借
助于重力，所以使用双作用缸。
轴承和密封
每一伸缩级通过至少两只轴承依次支撑在较大的伸缩段上。一只
位于外直径的底部或伸缩级的活塞端。另一只位于直径的顶部或
下一个较大伸缩级的填塞级。这两个轴承之间的距离决定一级同
下一级之间的重叠程度。一般而言，这个距离或重叠必须随总行
程的增加而增加，以抵抗由伸出级重量和负载引起的挠度。
伸缩缸的密封设计有好几种。最普通的一种是使用多重叠合的
" V "形密封和/或带现场模铸的叠合唇整体式多唇密封件。这些
密封件。通过挡圈或卡环及压紧螺母保持在适当位置。每一级的
内圆面同套在里面的直径小些的下一级外径相互密封。这些密封
的型式和位置各个油缸制造厂不同。密封型式也取决于其特殊功
能。零泄漏、多唇柔性密封通常使用在主臂级和伸缩级密封部分
的内径上。低泄漏硬性密封使用在双作用伸缩缸的活塞端。这些
活塞密封允许油缸在压力下缩回。
在某些单作用伸缩缸上使用另外
的设计，在活塞上使用柔性零泄
漏密封，依次将更大的下一个伸
缩级的全部内径用作伸出力的有
效面积。这些相同的密封将油容
纳在油缸中。油缸的上部通常使
用柔性密封，此时包括一个导向
支撑。该伸缩缸的上端和论使用
何种型式的密封，都要使用防尘
密封组合，以防止污染物进到油
缸中，无论哪种型式许多密封表
伸出面在油缸伸出时必须补偿伸缩级的正常度挠度。
高压油通过控制阀进入油口 A ，压力油经过活塞杆中的导油管进入缸
的底部。
止动环
7-3- 3 Parker Hannifin Corporation
Hydraulics Group (Europe)
挡圈__
1. 绳排系统
绳排系统在中国已经应用的比较成熟，也是一种历史比较悠久的技术。此技术的优点是臂长变化容易、工作臂长种类多、可以带载伸缩、实用性很强，缺点是自重重、对整机稳定性的影响较大。现在在100吨以下的起重机上应用的比较广泛，其原理如图，就是简单的滑轮原理。对于四节臂以上起重臂的伸缩机构又分为以下两种：多缸或多级缸加一级绳排、单缸或多缸加两级绳排。DEMAG 和TADANO 部分产品采用第一种伸缩机构，这种伸缩机构的特点是最末一节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂采用多级缸或多个单级缸或多级缸和单级缸套用等方式直接用液压缸伸缩。因而最末伸缩臂的截面变化较大，其它臂节截面的变化较小。在过去，徐重、浦沅、长起跟随LIEBHERR 技术多年，普遍使用第二种伸缩机构，使用单缸或双缸加绳排实现四节或 五节臂的伸缩。这种伸缩方式在国内最先进，但解决五节臂以上起重臂的伸缩难度很大。北起、泰起、锦重等厂家采用第一种伸缩机构（多个单级缸加一级绳排），但由于技术落后，第二缸、第三缸的进回油依靠软管卷筒输送。现在，大多数5节臂的起重机使用的是双缸双绳排的技术，一般为第2节臂独立伸缩，第3.4.5节臂同步伸缩；4节臂的一般单缸双绳排为2.3.4节同步伸缩。其局限性在于最末一、二节伸缩臂采用钢丝绳伸缩，其它伸缩臂用油缸伸缩，因而最末伸缩臂的截面变化较大，大大降低了起重机在大幅度下的起重性能；同时，对于大吨位的起重机，对钢丝绳的要求也非常高，符合要求钢丝绳非常难加工。虽然有些日本企业有将绳排技术发展到6节甚至更多，但是对于中大吨位起重机，一般企业还是优先考虑单缸插销技术。
2. 单缸插销系统
单缸插销式伸缩臂技术是典型的机、电、液一体化系统. 以较典型的德国利勃海尔为例，作为伸缩臂伸缩的执行机构，主要由（见图）1．伸缩缸、2．拔销机构、3．缸销等组成，为保证伸缩臂伸缩过程的安全性、可靠性，该机构采用内置式互锁系统即在伸缩油缸上装的弹簧驱动缸销销定伸缩臂后，才机械释放该节臂和其他节臂的连接。该方式确保某一节伸缩臂和伸缩油缸互相锁定后才能释放该节臂和其它节臂的联接。利勃海尔将拔销装置置于伸缩机构上方，其优点是结构简单，自锁性强，便于实现；格鲁夫GROVE 、德马格（DEMAG ）、多田野（TADANO&FAUN
）
将拔销装置置于伸缩机构两侧，结构布置上比较困难，对加工、装配精度要求高，插拔销难度相对较大。缸销则都布置在伸缩机构的侧方。单缸伸缩机构要求动作灵活、可靠性高、响应速度快、互锁性好，否则，很难实现吊臂的可靠伸缩。 此技术采用单缸、互锁的缸销和臂销、精确测长电子技术，优点是重量最轻，对整机稳定性的影响最小，但技术难度大、成本较高、臂长种类少、伸缩时间长、臂长变化时麻烦。现在，徐重和浦沅等国内企业也成功研制出了此项技术，采用的是和LIEBHERR 相似的拔销装置置于伸缩机构上方的形式。由于此技术对于电液的要求较高，尤其是在自动伸缩的PLC 控制和伸缩系统的液压回路的设计上，国内企业的技术还不是太成熟，可靠性还不是太高，还有较长的路去走。
这里有个单缸插销系统的动画演示，是TADANO 的，可以看一看,