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液壓缸的組成與作用
點擊次數：4416 發布時間：2016-11-9
威斯特小編給大家普及一下關于液壓缸種類，按其結構形式可分為活塞缸、柱塞缸和擺動缸3類；按作用方式不同又可分為單作用式和雙作用式兩種。單作用式液壓缸中液壓力只能使活塞（或柱塞）單方向運動，反方向運動必須靠外力（如彈簧力或白重等）實現；雙作用式液壓缸可由液壓力實現兩個方向的運動。由于液壓缸結構簡單、工作可靠，除可單獨使用外，還可以通過多缸組合或與杠桿、連桿、齒輪齒條、輪爪等機構組合起來完成某種特殊功能，因此液壓缸的應用十分廣泛。
液壓缸與其他機構相匹配時，可完成各種運動，如圖A所示。
從上面所述的液壓缸典型結構中可以看到，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
一般來說，缸筒和缸蓋的結構形式和其使用的材料有關。工作壓力p＜10MPa時，使用鑄鐵；p＜20MPa時，使用無縫鋼管；p＞20MPa時，使用鑄鋼或鍛鋼。
圖M所示為缸筒和缸蓋的常見結構形式。圖M(a)所示為法蘭連接式，結構簡單，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)所示為半環連接式，它的缸筒外壁因開了環形槽而削弱了強度，為此有時要加厚缸壁，它容易加工和裝拆，重量較輕，常用于無縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上。圖M(c)所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結構復雜，外徑加工時要求保證內外徑同心，裝拆要使用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上。圖M(d)所示為拉桿連接式，結構的通用性大，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，結構簡單，尺寸小，但缸底處內徑不易加工，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zui簡單的形式。但當行程較長時，這種整體式活塞組件的加工較費事，所以常把活塞與活塞桿分開制造，然后連接成一體。圖N所示為幾種常見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，它適用負載較小、受力無沖擊的液壓缸中。螺紋連接雖然結構簡單，安裝方便可靠，但在活塞桿上車螺紋將削弱其強度。圖N(b)和(c)所示為半環式連接方式。圖N(b)中活塞桿5上開有一個環形槽，槽內裝有兩個半環3以夾緊活塞4，半環3由軸套2套住，而軸套2的軸向位置用彈簧卡圈1來固定。圖N(c)中的活塞桿，使用了兩個半環4，它們分別由兩個密封圈座2套住，半圓形的話塞3安放在密封圈座的中間。半環連接一般用在高壓大負荷的場合，特別是當工作設備有較大振動的情況下。圖N (d)所示是一種徑向錐銷式連接結構，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，嚴重時使系統壓力上不去，甚至無法工作；并且外泄漏還會污染環境。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。
設計和選用密封裝置的基本要求是；密封裝置應具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高；動密封處運動阻力要小；密封裝置要耐油抗腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、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，間隙密封是依靠兩運動件配合面間保持一很小的間隙，使其產生液體摩擦阻力來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小的環形槽，其尺寸為0.5mm×0.5mm，槽間距為3～4mm，這些環形槽的作用有兩方面，一是提高間隙密封的效果，當油液從高壓腔向低壓腔泄漏時，由于油路截面突然改變，在小槽中形成旋渦而產生阻力，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，保證潤滑效果，減少活塞與缸壁的磨損，增強間隙密封性能。它的結構簡單，摩擦阻力小，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無法恢復原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對運動速度較高的缸筒和活塞間使用。
(2)摩擦環密封。如圖O(b)所示，摩擦環密封依靠套在活塞上的摩擦環（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，摩擦阻力較小且穩定，可耐高溫，磨損后有自動補償能力，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形圈貼緊在靜、動配合面之間來防止泄漏。它結構簡單，制造方便，磨損后有自動補償能力，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。對于活塞桿外伸部分來說，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
液壓缸一般都設置緩沖裝置，特別是對大型、高速或要求高的液壓缸，為了防止活塞在行程終點時和缸蓋相互撞擊，引起噪聲、沖擊，必須設置緩沖裝置。
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封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強迫它從小孔或細縫中擠出，以產生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，達到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。常見緩沖裝置的結構有環狀間隙式、節流口面積可變式和節流口面積可調式等，如圖P所示。
(1)環狀間隙式。如圖P(a)、(b)所示，當緩沖柱塞進入與其相配的缸蓋上的內孔時，孔中的液壓油只能通過間隙8排出，使活塞速度降低。圖P(b)所示的活塞設計成錐形，使間隙逐漸減小，從而使阻力逐漸增大，緩沖效果更好。
(2)節流口面積可變式緩沖裝置。如圖P(c)所示，在緩沖柱塞上開有三角槽，隨著柱塞逐漸進入配合孔中，其節流面積越來越小，使活塞運動速度逐漸減慢而實現制動緩沖作用。
(3)節流口面積可調式緩沖裝置。如圖P(d)所示，在端蓋上裝有節流閥，當緩沖凸臺進入凹腔c后，活塞與端蓋（a腔）間的油液經節流閥2的開口流人c腔而排出，于是回油阻力增大，形成緩沖液壓阻力，使活塞運動速度減慢，實現制動緩沖。節流閥2的開口可根據負載情況調節，從而改變緩沖的速度。當活塞1反向運動時，壓力油由c腔經單向閥3進人a腔，使活塞迅速啟動。
5．排氣裝置
液壓缸在安裝過程中或長時間停放重新工作時，液壓缸里和管道系統中會滲入空氣，為了防止執行元件出現爬行、噪聲和發熱等不正常現象，需把缸中和系統中的空氣排出。一般可在液壓缸的zui高處設置進出油口把氣帶走，也可在zui高處設置圖Q (a)所示的排氣孔或專門的排氣閥，如圖Q(b)、(c)所示。工程機械液壓缸基本參數及連接形式如下表所示。
工程機械液壓缸基本參數及連接形式
液壓缸內徑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 | |||
內卡環連接 | |||
速率比φ | 1.33 1.46 2 | 1.46 2 | |
行程L(mm) | (8～12)D | ||