液壓缸的組成

    從上面所述的液壓缸典型結(jié)構(gòu)中可以看到，液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞與活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置5部分組成，分述如下。

1．缸筒和缸蓋

    一般來(lái)說(shuō)，缸筒和缸蓋的結(jié)構(gòu)形式和其使用的材料有關(guān)。工作壓力p＜10MPa時(shí)，使用鑄鐵；p＜20MPa時(shí)，使用無(wú)縫鋼管；p＞20MPa時(shí)，使用鑄鋼或鍛鋼。

圖M所示為缸筒和缸蓋的常見(jiàn)結(jié)構(gòu)形式。圖M(a)所示為法蘭連接式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，也容易裝拆，但外形尺寸和重量都較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖Mb)所示為半環(huán)連接式，它的缸筒外壁因開(kāi)了環(huán)形槽而削弱了強(qiáng)度，為此有時(shí)要加厚缸壁，它容易加工和裝拆，重量較輕，常用于無(wú)縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上。圖M(c)所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無(wú)縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上。圖M(d)所示為拉桿連接式，結(jié)構(gòu)的通用性大，容易加工和裝拆，但外形尺寸較大，且較重。圖M(e)所示為焊接連接式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，尺寸小，但缸底處內(nèi)徑不易加工，且可能引起變形。

 

2．活塞與活塞桿

    可以把短行程的液壓缸的活塞桿與活塞做成一體，這是最簡(jiǎn)單的形式。但當(dāng)行程較長(zhǎng)時(shí)，這種整體式活塞組件的加工較費(fèi)事，所以常把活塞與活塞桿分開(kāi)制造，然后連接成一體。圖N所示為幾種常見(jiàn)的活塞與活塞桿的連接形式。

    圖N(a)所示為活塞與活塞桿之間采用螺母連接，它適用負(fù)載較小、受力無(wú)沖擊的液壓缸中。螺紋連接雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便可靠，但在活塞桿上車螺紋將削弱其強(qiáng)度。圖N(b)和(c)所示為半環(huán)式連接方式。圖N(b)中活塞桿5上開(kāi)有一個(gè)環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有兩個(gè)半環(huán)3以?shī)A緊活塞4，半環(huán)3由軸套2套住，而軸套2的軸向位置用彈簧卡圈1來(lái)固定。圖N(c)中的活塞桿，使用了兩個(gè)半環(huán)4，它們分別由兩個(gè)密封圈座2套住，半圓形的話塞3安放在密封圈座的中間。半環(huán)連接一般用在高壓大負(fù)荷的場(chǎng)合，特別是當(dāng)工作設(shè)備有較大振動(dòng)的情況下。圖N (d)所示是一種徑向錐銷式連接結(jié)構(gòu)，用錐銷1把活塞2固連在活塞桿3上。這種連接方式特別適用于雙出桿式活塞，對(duì)于輕載的磨床更為適宜。

3．密封裝置

    液壓缸高壓腔中的油液向低壓腔泄漏稱為內(nèi)泄漏，液壓缸中的油液向外部泄漏稱為外泄漏。由于液壓缸存在內(nèi)泄漏和外泄漏，使得液壓缸的容積效率降低，從而影響液壓缸的工作性能，嚴(yán)重時(shí)使系統(tǒng)壓力上不去，甚至無(wú)法工作；并且外泄漏還會(huì)污染環(huán)境。因此為了防止泄漏，液壓缸中需要密封的地方必須采取相應(yīng)的密封措施。液壓缸中需要密封的部位有活塞、活塞桿和端蓋等處。

設(shè)計(jì)和選用密封裝置的基本要求是；密封裝置應(yīng)具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)提高；動(dòng)密封處運(yùn)動(dòng)阻力要??；密封裝置要耐油抗腐蝕、耐磨、壽命長(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、拆裝方便。常用的密封裝置如圖O所示。

 

    (1)間隙密封。如圖O(a)所示，間隙密封是依靠?jī)蛇\(yùn)動(dòng)件配合面間保持一很小的間隙，使其產(chǎn)生液體摩擦阻力來(lái)防止泄漏的一種密封方法。為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞的表面上制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，其尺寸為0.5mm×0.5mm，槽間距為3～4mm，這些環(huán)形槽的作用有兩方面，一是提高間隙密封的效果，當(dāng)油液從高壓腔向低壓腔泄漏時(shí)，由于油路截面突然改變，在小槽中形成旋渦而產(chǎn)生阻力，于是使油液的泄漏量減少；二是阻止活塞軸線的偏移，從而有利于保持配合間隙，保證潤(rùn)滑效果，減少活塞與缸壁的磨損，增強(qiáng)間隙密封性能。它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無(wú)法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。

    (2)摩擦環(huán)密封。如圖O(b)所示，摩擦環(huán)密封依靠套在活塞上的摩擦環(huán)（尼龍或其他高分子材料制成）在O形密封圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏。這種材料效果較好，摩擦阻力較小且穩(wěn)定，可耐高溫，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，但加工要求高，裝拆較不便，適用于缸筒和活塞之間的密封。

    (3)密封圈(O形圈、Y形圈、V形圈等)密封。圖O(c)、(d)所示為密封圈密封，它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄漏。它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、缸蓋和活塞桿之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。

    (4)防塵圈。對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把臟物帶人液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，因此常需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一端，如圖K所示。

4．緩沖裝置

    液壓缸一般都設(shè)置緩沖裝置，特別是對(duì)大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點(diǎn)時(shí)和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，必須設(shè)置緩沖裝置。

緩沖裝置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。常見(jiàn)緩沖裝置的結(jié)構(gòu)有環(huán)狀間隙式、節(jié)流口面積可變式和節(jié)流口面積可調(diào)式等，如圖P所示。

 

    (1)環(huán)狀間隙式。如圖P(a)、(b)所示，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入與其相配的缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，孔中的液壓油只能通過(guò)間隙8排出，使活塞速度降低。圖P(b)所示的活塞設(shè)計(jì)成錐形，使間隙逐漸減小，從而使阻力逐漸增大，緩沖效果更好。

    (2)節(jié)流口面積可變式緩沖裝置。如圖P(c)所示，在緩沖柱塞上開(kāi)有三角槽，隨著柱塞逐漸進(jìn)入配合孔中，其節(jié)流面積越來(lái)越小，使活塞運(yùn)動(dòng)速度逐漸減慢而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)緩沖作用。

(3)節(jié)流口面積可調(diào)式緩沖裝置。如圖P(d)所示，在端蓋上裝有節(jié)流閥，當(dāng)緩沖凸臺(tái)進(jìn)入凹腔c后，活塞與端蓋（a腔）間的油液經(jīng)節(jié)流閥2的開(kāi)口流人c腔而排出，于是回油阻力增大，形成緩沖液壓阻力，使活塞運(yùn)動(dòng)速度減慢，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)緩沖。節(jié)流閥2的開(kāi)口可根據(jù)負(fù)載情況調(diào)節(jié)，從而改變緩沖的速度。當(dāng)活塞1反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力油由c腔經(jīng)單向閥3進(jìn)人a腔，使活塞迅速啟動(dòng)。

 

5．排氣裝置

液壓缸在安裝過(guò)程中或長(zhǎng)時(shí)間停放重新工作時(shí)，液壓缸里和管道系統(tǒng)中會(huì)滲入空氣，為了防止執(zhí)行元件出現(xiàn)爬行、噪聲和發(fā)熱等不正常現(xiàn)象，需把缸中和系統(tǒng)中的空氣排出。一般可在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口把氣帶走，也可在最高處設(shè)置圖Q (a)所示的排氣孔或?qū)ｉT的排氣閥，如圖Q(b)、(c)所示。工程機(jī)械液壓缸基本參數(shù)及連接形式如下表所示。

工程機(jī)械液壓缸基本參數(shù)及連接形式

液壓缸內(nèi)徑D(mm)	40  50  63  80	100  110  125	140  160  180  200  220  250
缸蓋連接形式	外螺紋連接
		法蘭連接
		內(nèi)卡環(huán)連接
速率比φ	1.33  1.46  2		1.46  2
行程L(mm)	(8～12)D