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1、液壓缸的結(jié)構(gòu) · 液壓缸通常由后端蓋、缸筒、活塞桿、活塞組件、前端蓋等主要部分 組成；為防止油液向液壓缸外泄漏或由高壓腔向低壓腔泄漏，在缸筒與端 蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設(shè)置有 密封裝置 ， 在前端蓋外側(cè)，還裝有 防塵裝置 ；為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊 缸蓋，液壓缸端部還設(shè)置 緩沖裝置 ；有時還需設(shè)置 排氣裝置 。 上圖給出了雙作用單活塞桿液壓缸的結(jié)構(gòu)圖，該液壓缸主要由缸底 1、 缸筒 6、缸蓋 10、活塞 4、活塞桿 7 和導向套 8 等組成；缸筒一端與缸底 焊接，另一端與缸蓋采用螺紋連接?；钊c活塞桿采用卡鍵連接，為了保 證液壓缸的可靠

2、密封，在相應位置設(shè)置了密封圈 3、5、9、11 和防塵圈 12。 下面對液壓缸的結(jié)構(gòu)具體分析。 3.2.1 缸體組件 · 缸體組件與活塞組件形成的密封容腔承受油壓作 用，因此，缸體組件要有足夠的強度，較高的表面精 度可靠的密封性。 3.2.1.1 缸筒與端蓋的連接形式 常見的缸體組件連接形式如圖 3.10 所示。 (1)法蘭式連接（見圖 a），結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠，但是要求缸 筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘， 它是常用的一種連接形式。 (2)半環(huán)式連接（見圖 b） ，分為外半環(huán)連接和內(nèi) 半環(huán)連接兩種連接形式，半環(huán)連接工藝性好，連 接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊

3、，但削弱了缸筒強度。半環(huán)連 接應用十分普遍，常用于無縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。 (3)螺紋式連接（見圖 f、c），有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種，其特點 是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)復雜，這種連接形式一般 用于要求外形尺寸小、重量輕的場合。 · (4)拉桿式連接（見圖 d），結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，通用性強，但端蓋的體 積和重量較大，拉桿受力后會拉伸變長，影響效果。只適用于長度不大的 中、低壓液壓缸。 (5)焊接式連接（見圖 e），強度高，制造簡單，但焊接時易引起缸筒變 形。 · 3.2.1.2 缸筒、端蓋和導向套的基本要求 · 缸筒 是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一

4、般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨 等精密加工工藝制造，要求表面粗糙度在 0.1～0.4 μm，使活塞及其 密封件、支承件能順利滑動，從而保證密封效果，減少磨損；缸筒要 承受很大的液壓力，因此，應具有足夠的強度和剛度。 · 端蓋 裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因 此，端蓋及其連接件都應有足夠的強度。設(shè)計時既要考慮強度，又要選擇 工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。 導向套 對活塞桿或柱塞起導向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導向套， 直接用端蓋孔導向，這種結(jié)構(gòu)簡單，但磨損后必須更換端蓋。 缸筒、端蓋和導向套的材料選擇和技術(shù)要求可參考《液壓工程手冊》。 3.2.2 活塞組件

5、 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。隨液壓缸的工作壓力、安 裝方式和工作條件的不同，活塞組件有多種結(jié)構(gòu)形式。 3.2.2.1 活塞與活塞桿的連接形式 如圖 3.11 所示，活塞與活塞桿的連接 最常用的有螺紋連接和半環(huán)連 接形式 ，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷式結(jié)構(gòu)等。 螺紋式連接 如圖(a)所示，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，但一般需備螺母防松 裝置； · 半環(huán)式連接 如圖(b)所示，連接強度高，但結(jié)構(gòu)復雜，裝拆不便，半環(huán) 連接多用于高壓和振動較大的場合。 3.2.2.2 活塞組件的密封 · 活塞裝置主要用來防止液壓油的泄漏，良好的密封是液壓缸傳遞動 力、正常動

6、作的保證，根據(jù)兩個需要密封的耦合面間有無相對運動， 可把密封分為動密封和靜密封兩大類。 設(shè)計或選用密封裝置的基本要求是 具有良好的密封性能，并隨壓力的增 加能自動提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蝕、耐磨、 壽命長、制造簡單、拆裝方便。 · 常見的密封方法有以下幾種。 (1)間隙密封 間隙密封是一種常用的密封方法，它依靠相對運動零件配合面間的微小 間隙來防止泄漏，由環(huán)形縫隙軸向流動理論可知，泄漏量與間隙的三次方 成正比，因此可用減小間隙的辦法來減小泄漏。一般間隙為 0.01～ 0.05mm，這就要求配合面有很高的加工精度。 在活塞的外圓表面一般開幾道寬 0.3

7、~0.5mm、 深 0.5~lmm、間距 2~5mm的環(huán)形溝槽，稱 平衡槽 ， 其作用 如下: (a)使活塞具有自位性能 ，由于活塞的幾何形狀和 同軸度誤差，工作壓力油在密封間隙中的不對稱分 布將形成一個徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，它 使摩擦力增大，開平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡， 使活塞能夠自動 對中，減小了摩擦力 ； (b)由于 同心環(huán)縫的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對中減少了油液的 泄漏量， 提高了密封性能 ； (c)自潤滑作用 ，油液儲存在平衡槽內(nèi)，使活塞能自動潤滑。 間隙密封的特點是結(jié)構(gòu)簡單、摩擦力小、耐用，但對零件的加工精度 要求較高，且難以完全消除

8、泄漏。故只適用于低壓、小直徑的快速液壓缸。 (2)活塞環(huán)密封 活塞環(huán)密封依靠裝在活塞 環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸 筒內(nèi)壁實現(xiàn)密封，如圖所示。 它的密封效果較間隙密封 好，適用的壓力和溫度范圍很 寬，能自動補償磨損和溫度變化的影響，能在高速條件下工作，摩擦力小， 工作可靠，壽命長，但不能完全密封。 活塞環(huán)的加工復雜，缸筒內(nèi)表面加工精度要求高，一般用于高壓、高 速和高溫的場合。 (3) 密封圈密封 密封圈密封是液壓系統(tǒng)中應用最廣泛的一種密封，密封圈有 O 形、V 形、 Y 形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨酯等。 · ①O 形密封圈 O 形密封圈的截面為

9、圓 形，主要用于靜密封和速度 較低的滑動密封，其結(jié)構(gòu)簡 單緊湊，安裝方便，價格便 宜，可在-40～120°C的溫度 范圍內(nèi)工作。但與唇形密封圈相比，其壽命較短，密封裝置機械部分的精 度要求高，啟動阻力較大。 · O 形圈密封的原理如圖所示， O 形圈裝入密封槽后，其截面受到 壓縮后變形。 在無液壓力時，靠 O 形圈的彈性對接觸面產(chǎn)生預接觸壓力，實現(xiàn)初始 密封，當密封腔充入壓力油后，在液壓力的作用下， O 形圈擠向槽一側(cè)， 密封面上的接觸壓力上升，提高了密封效果。 · 任何形狀的密封圈在安裝時，必須保證適當?shù)念A壓縮量，過小不 能密封，過大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，

10、安裝密封圈的溝槽 尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊給出的數(shù)據(jù)嚴格保證。 在動密封中，當壓力大于 10MPa 時，O 形圈就會被擠入間隙中而損壞， 為此需在 O 形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈，其厚度為 1.25～2.5mm， 雙向受高壓時，兩側(cè)都要加擋圈 ，其結(jié)構(gòu)如圖所示。 ·② V 形密封圈 · V形圈的截面為 V 形，如圖所示， V形密封裝置是由壓環(huán)、 V形 圈和支承環(huán)組成。當工作壓力高于 10MPa 時，可增加 V 形圈的數(shù)量， 提高密封效果。 安裝時，V 形圈的開口應面向壓力高的一側(cè)。 · V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長，通過調(diào)節(jié)壓緊力，可獲得 最佳的密封

11、效果，但 V形密封裝置的摩擦阻力及結(jié)構(gòu)尺寸較大，主要 用于活塞桿的往復運動密封，它適宜在工作壓力 p>50MPa 、溫度 -40~80℃的條件下工作。 ③ Y 形密封圈 Y形密封圈的截面為 Y 形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性 和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長的密封圈，故應用很普遍。 Y形圈 主要用于往復運動的密封，根據(jù)截面長寬比例的不同， Y 形圈可分為寬斷 面和窄斷面兩種形式；寬斷面 Y 形圈一般適用于工作壓力 p<20MPa。 窄斷面 Y 形圈一般適用于工作壓力 p<32MPa。 圖 3.15 所示為寬斷面 Y 形密封圈。 · Y形圈的密封作用取決于它的唇

12、邊對耦合圓的緊密接觸程度，在壓力油作 用下，唇邊對耦合面產(chǎn)生較大的接觸壓力，從而達到密封的目的；當液壓 力升高時，唇邊與藕合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好。 Y 形圈安裝時，唇口端面應對著壓力高的一側(cè) ，當壓力變化較大、滑 動速度較高時，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖 3.15(b)所示。 3.2.3 緩沖裝置 · 當液壓缸拖動負載的質(zhì)量較大、速度較高時，一般應在液壓缸中 設(shè)緩沖裝置，必要時還需在液壓傳動系統(tǒng)中設(shè)緩沖回路，以免在行程 終端發(fā)生過大的機械碰撞，導致液壓缸損壞。緩沖的原理是當活塞或 缸筒接近行程終端時，在排油腔內(nèi)增大回油阻力，從而降低液壓缸的 運動速度

13、，避免活塞與缸蓋相撞。 · 液壓缸中常用的緩沖裝置如圖所示。 3.2.3.1 圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置 （播放動 畫） 如圖(a)，當緩沖柱塞進入缸蓋上的內(nèi)孔 缸蓋和緩沖活塞間形成緩沖油腔，被封閉油液 能從環(huán)形間隙 δ排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實現(xiàn)減速緩沖。這種緩沖裝置在 沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故緩沖開始時，產(chǎn)生的緩沖制動力很大， 快就降低了。其緩沖效果較差，但這種裝置結(jié) 單，制造成本低，所以在系列化的成品液壓缸 中多采用這種緩沖裝置。 3.2.3.2 圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置 如圖(b)，由于緩沖柱塞為圓錐形，所以緩沖環(huán)形間隙 δ隨位移量而改 變；即節(jié)流面積隨緩沖行程

14、的增大而縮小，使機械能的吸收較均勻，其緩 沖效果較好。 3.2.3.3 可變節(jié)流槽式緩沖裝置 如圖 3.16(c)，在緩沖柱塞上開有由淺漸 深的三角節(jié)流槽，節(jié)流面積隨著緩沖行程的 增大而逐漸減小，緩沖壓力變化平緩。 3.2.3.4 可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置 如圖 3.16(d)，在緩沖過程中，緩沖腔 油液經(jīng)小孔節(jié)流排出，調(diào)節(jié)節(jié)流孔的大小， 可控制緩沖腔內(nèi)緩沖壓力的大小，以適應液 壓缸不同的負載和速度工況對緩沖的要求， 同時當活塞反向運動時，高壓油從單向閥進 入液壓缸內(nèi)，活塞也不會因推力不足而產(chǎn)生啟動緩慢或困難等現(xiàn)象。 3.2.4 排氣裝置 液壓傳動系統(tǒng)中往往會混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、爬 行或前沖等現(xiàn)象；嚴重時會使系統(tǒng)不能正常工作。因此，設(shè)計液壓缸時， 必須考慮空氣的排除，對于要求不高的液壓缸，往往不設(shè)計專門的排氣裝 置，而是將油口布置在缸筒兩端的最高處，這樣也能使空氣隨油液排往油 箱，再從油箱溢出； 對于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，常 在液壓缸的 最高處 設(shè)置專門的排氣裝置 ，如排氣塞、排氣閥等。