液壓缸基本結(jié)構(gòu)

1、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(shí)撞擊缸蓋，液壓缸端部還設(shè)置緩沖裝置；有時(shí)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(dǎo)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密封，在相應(yīng)位置設(shè)置了密封圈3、5、9、11和防塵圈12。下面對(duì)液壓缸的結(jié)構(gòu)具體分析

2、。   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(qiáng)度，較高的表面精度可靠的密封性。   .1 缸筒與端蓋的連接形式    常見(jiàn)的缸體組件連接形式如圖3.10所示。 (1)法蘭式連接（見(jiàn)圖a），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jiàn)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，但削弱了缸筒強(qiáng)度。半環(huán)連接應(yīng)用十分普遍，常用于無(wú)縫鋼管缸筒與端蓋的連接中。  

3、;(3)螺紋式連接（見(jiàn)圖f、c），有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種，其特點(diǎn)是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這種連接形式一般用于要求外形尺寸小、重量輕的場(chǎng)合。    (4)拉桿式連接（見(jiàn)圖d），結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，通用性強(qiáng)，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會(huì)拉伸變長(zhǎng)，影響效果。只適用于長(zhǎng)度不大的中、低壓液壓缸。 (5)焊接式連接（見(jiàn)圖e），強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但焊接時(shí)易引起缸筒變形。  .2 缸筒、端蓋和導(dǎo)向套的基本要求 缸筒是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙度在 0.10.4m，使活塞及其密封

4、件、支承件能順利滑動(dòng)，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(yīng)具有足夠的強(qiáng)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(yīng)有足夠的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮強(qiáng)度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。    導(dǎo)向套對(duì)活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但磨損后必須更換端蓋。    缸筒、端蓋和導(dǎo)向套的材料選擇和技術(shù)要求可參考液壓工程手冊(cè)。   活塞組件 活塞組件由活塞、活塞桿和連接

5、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。  .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(xiāo)式結(jié)構(gòu)等。   螺紋式連接如圖(a)所示，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(qiáng)度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆不便，半環(huán)連接多用于高壓和振動(dòng)較大的場(chǎng)合。 .2 活塞組件的密封     活塞裝置主要用來(lái)防止液壓油的泄漏，良

6、好的密封是液壓缸傳遞動(dòng)力、正常動(dòng)作的保證，根據(jù)兩個(gè)需要密封的耦合面間有無(wú)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可把密封分為動(dòng)密封和靜密封兩大類(lèi)。    設(shè)計(jì)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(dòng)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(zhǎng)、制造簡(jiǎn)單、拆裝方便。     常見(jiàn)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(duì)運(yùn)動(dòng)零件配合面間的微小間隙來(lái)防止泄漏，由環(huán)形縫隙軸向流動(dòng)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(lái)減小泄漏。一

7、般間隙為0.010.05mm，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(kāi)幾道寬0.30.5mm、深0.5lmm、間距25mm的環(huán)形溝槽，稱(chēng)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(duì)稱(chēng)分布將形成一個(gè)徑向不平衡力，稱(chēng)為液壓卡緊力，它使摩擦力增大，開(kāi)平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，使活塞能夠自動(dòng)對(duì)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(duì)中減少了油液的泄漏量，提高了密封性能； (c)自潤(rùn)滑作用，油液儲(chǔ)存在平衡槽內(nèi)，使活塞

8、能自動(dòng)潤(rùn)滑。   間隙密封的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、摩擦力小、耐用，但對(duì)零件的加工精度要求較高，且難以完全消除泄漏。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(shí)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(dòng)補(bǔ)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(zhǎng)，但不能完全密封?；钊h(huán)的加工復(fù)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(chǎng)合。 (3) 密封圈密封    密封圈密封是液壓系統(tǒng)中

9、應(yīng)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。  O形密封圈 O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和速度較低的滑動(dòng)密封，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，安裝方便，價(jià)格便宜，可在-40120°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(jī)械部分的精度要求高，啟動(dòng)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(wú)液壓力時(shí)，靠O形圈的彈性對(duì)接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，實(shí)現(xiàn)初始密封，當(dāng)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

10、。 任何形狀的密封圈在安裝時(shí)，必須保證適當(dāng)?shù)念A(yù)壓縮量，過(guò)小不能密封，過(guò)大則摩擦力增大，且易于損壞，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和表面精度必須按有關(guān)手冊(cè)給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)格保證。 在動(dòng)密封中，當(dāng)壓力大于10MPa時(shí)，O形圈就會(huì)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1.252.5mm，雙向受高壓時(shí)，兩側(cè)都要加擋圈，其結(jié)構(gòu)如圖所示。    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(dāng)工作壓力高于10MPa時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開(kāi)口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。   

11、0;   V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長(zhǎng)，通過(guò)調(diào)節(jié)壓緊力，可獲得最佳的密封效果，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(fù)運(yùn)動(dòng)密封，它適宜在工作壓力p>50MPa、溫度-4080的條件下工作。 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(zhǎng)的密封圈，故應(yīng)用很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封，根據(jù)截面長(zhǎng)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

12、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邊對(duì)耦合圓的緊密接觸程度，在壓力油作用下，唇邊對(duì)耦合面產(chǎn)生較大的接觸壓力，從而達(dá)到密封的目的；當(dāng)液壓力升高時(shí)，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(shí)，唇口端面應(yīng)對(duì)著壓力高的一側(cè)，當(dāng)壓力變化較大、滑動(dòng)速度較高時(shí)，要使用支承環(huán)，以固定密封圈，如圖3.15(b)所示。  緩沖裝置 當(dāng)液壓缸拖動(dòng)負(fù)載的質(zhì)量較大、速度較高時(shí)，一般應(yīng)在液壓缸中設(shè)緩沖裝置，必

13、要時(shí)還需在液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中設(shè)緩沖回路，以免在行程終端發(fā)生過(guò)大的機(jī)械碰撞，導(dǎo)致液壓缸損壞。緩沖的原理是當(dāng)活塞或缸筒接近行程終端時(shí)，在排油腔內(nèi)增大回油阻力，從而降低液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度，避免活塞與缸蓋相撞。 液壓缸中常用的緩沖裝置如圖所示。      .1 圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置 （播放動(dòng)畫(huà)）    如圖(a)，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入缸蓋上的內(nèi)孔時(shí)，缸蓋和緩沖活塞間形成緩沖油腔，被封閉油液只能從環(huán)形間隙排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實(shí)現(xiàn)減速緩沖。這種緩沖裝置在緩沖過(guò)程中，由于其節(jié)流面積不變，故緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生的緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低了。其緩沖效

14、果較差，但這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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。 .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)形間隙隨位移量而改變；即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而縮小，使機(jī)械能的吸收較均勻，其緩沖效果較好。.3 可變節(jié)流槽式緩沖裝置    如圖3.16(c)，在緩沖柱塞上開(kāi)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。 .4 可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置    如圖3.16(d)，在緩沖過(guò) 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(yīng)液壓缸不同的負(fù)載和速度工況對(duì)緩沖的要求，同時(shí)當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，高壓油從單向閥進(jìn)入液壓缸內(nèi)，活塞也不會(huì)因推力不足