液壓缸的典型結構和組成

    1．液壓缸的典型結構舉例

圖I所示為液壓滑臺系統的液壓缸結構。它由端蓋、缸筒、活塞、活塞桿等組成，液壓缸固定在滑座上，活塞桿通過支架和滑臺固定在一起，活塞桿往復移動時，帶動滑臺作進給運動。

    為了防止油液的內泄漏和外泄漏，在缸筒與端蓋、活塞與缸筒、活塞桿與端蓋之間均設置有密封圈。為防止臟物進入液壓缸內部，裝有防塵圈。為防止活塞快速退回封行程終端時撞擊后端蓋，液壓缸端部還設置了緩沖裝置。為了提高低速進給時的工作穩定性，防止由于空氣滲入而產生爬行現象，在缸筒上裝有排氣閥。為增加連接剛度和改善連接螺釘的工作條件，在支架和滑臺的結合面處放置了平鍵。

    2．液壓缸的組成

    從圖I所示液壓缸的典型結構中可以看到，液壓缸的結構由缸體組件（缸體和缸蓋等）、活塞組件（活塞、活塞桿等）、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五個部件組成。

    (l)缸體組件

    ①缸筒與缸蓋的連接方式在設計過程中，采用何種連接方式主要取決于液壓缸的工作壓力、缸筒的材料和具體工作條件。圖I為常用的缸筒和缸蓋的連接方式。

a. 法蘭式結構簡單，易于加工和裝拆。缸筒端部一般用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑，用以穿裝螺栓或旋入螺釘。由于外形尺寸大，大、中型液壓缸大部分采用此種結構。如圖J(a)所示。

    b．半環式連接分外半環連接和內半環連接兩種。半環連接裝拆方便，半環槽對缸筒強度有所削弱，需加厚筒壁，常用于無縫鋼管缸筒與端蓋的連接。如圖J(b)所示。

    c·螺紋式連接有外螺紋連接和內螺紋連接兩種。缸筒端部結構復雜，外徑加工時要求保證內外徑同軸，裝卸需專用工具，旋端蓋時易損壞密封圈，一般用于小型液壓缸。如圖J(c)、(d)所示。

    d．拉桿式連接結構通用性好，缸筒加工方便，裝拆方便，但端蓋的體積較大，質量也較大，拉桿受力后會拉伸變形，影響端部密封效果，只適用于長度不大的中低壓缸。如圖J(e)所示。

    e. 焊接式連接外形尺寸較小，結構簡單，但焊接時易引起缸筒變形，主要用于柱塞式液壓缸。如圖J(f)所示。

    ②缸筒、端蓋和導向套

    a. 缸筒是液壓缸的主體，它與缸蓋、活塞等零件構成密閉的容腔，承受油壓，因此要有足夠的強度和剛度。缸筒內孔一般采用精密加工工藝制造，以使活塞及其密封件、支承件能順利滑動和保證密封效果，減少磨損。為了防止腐蝕，缸筒內表面有時需鍍鉻。

    b．缸蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成密閉容腔，同樣承受很大的液壓力，因此它們及其連接部件都應有足夠的強度。設計時既要考慮強度，又要選擇工藝性較好的結構形式。

    c. 導向套對活塞桿或柱塞起導向和支承作用。有些液壓缸不設導向套，直接用缸蓋孔導向，這種結構簡單，但磨損后必須更換端蓋。

    (2)活塞組件

    ①活塞和活塞桿的連接活塞和活塞桿的連接方式很多，如圖K所示，無論采用何種連接方式，都必須保證連接可靠。

a. 整體式連接[圖K(a)]。用于缸徑較小的液壓缸中，結構簡單，但損壞后需整體更換。對于活塞與活塞桿比值D/d較小，行程較短或尺寸不大的液壓缸常用整體式。

    b．焊接式連接[圖K (b)]。結構簡單，軸向尺寸緊湊，但損壞后也需整體更換。對于活塞與活塞桿比值D/d較小，行程較短或尺寸不大的液壓缸常用焊接式。

    c．錐銷式連接[圖4K(c)]。加工容易，但承載能力小，需采取必要的防止脫落措施。在輕載情況下采用此種連接。

    d．螺紋式連接[圖K(d)、(e)]。結構簡單，裝拆方便，但在高壓大負載下需有螺母防松裝置。一般情況下使用螺紋式連接。

    e·半環式連接[圖K(f)、(g)]。強度高，結構較復雜，裝拆不便，連接可靠。高壓和振動較大時多用半環式連接。

    ②活塞和活塞桿

    a·活塞受油壓的作用，在缸筒內作往復運動，因此，活塞必須具備一定的強度和良好的耐磨性。活塞一般用鑄鐵制造。

    b．活塞桿是連接活塞和工作部件的傳力零件，它必須具有足夠的強度和剛度。活塞桿無論是實心還是空心，通常都用鋼料制造。

    (3)密封裝置  液壓缸的密封是指活塞、活塞桿和端蓋等處的密封，用來防止液壓缸內部和外部的泄漏。常見的密封方法有間隙密封、密封圈密封等。

    (4)緩沖裝置當運動部件的質量較大，運動速度較高(如大于12m/min)時，由于慣性力較大，具有很大的動量，因而在活塞運動到缸體的終端時，會與端蓋發生機械碰撞，產生很大的沖擊和噪聲，會引起液壓缸的損壞。為此，在大型、高速和高精度的液壓設備中，必須設置緩沖裝置。

    液壓缸中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，在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強迫它從小孔或細縫中擠出，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。

    常見的緩沖裝置有以下幾種，

    ①環狀間隙式緩沖裝置圖L(a)所示為一種圓柱形環隙式緩沖裝置。它由活塞的圓柱形柱塞A和液壓缸端蓋的內孔組成。當緩沖柱塞進入缸蓋的內孔時，封閉在液壓腔內的油液只能從環形間隙艿排出，產生緩沖壓力，從而實現減速緩沖。這種裝置在緩沖過程中，由于回油通道的節流面積不變，故緩沖開始時，產生緩沖制動力很大，但很快就降低了，其緩沖效果較差，但這種裝置結構簡單，便于設計和降低成本，所以在一般系列化的成品液壓缸中多采用這種緩沖裝置。圖L(b)所示為圓錐形環隙式緩沖裝置。由于緩沖柱塞A為圓錐形，在緩沖過程中，由于節流面積隨緩沖行程增大而減小，緩沖壓力均勻，其緩沖效果較好。

    ②可變節流槽式緩沖裝置如圖L(c)所示，在緩沖柱塞A上開有三角節流溝槽，節流面積隨著緩沖行程的增大而逐漸減小，其緩沖壓力變化較平緩。

    ③可調節流孔式緩沖裝置  如圖L(d)所示，當緩沖柱塞A進入到缸蓋內孔時，回油口被柱塞堵住，只能通過節流閥C回油，調節節流閥的開度，可以控制回油量，從而控制活塞的緩沖速度。當活塞反向運動時，壓力油通過單向閥D很快進入到液壓缸內，達到啟動平穩、迅速的目的。這種緩沖裝置可以根據負載情況調整節流閥開度的大小，改變緩沖壓力的大小，因此適用范圍較廣。

    (5)排氣裝置液壓系統往往會混入空氣，使系統工作不穩定，產生爬行和前沖等現象，嚴重時會使系統無法正常工作。因此，在設計液壓缸時，必須考慮空氣的排除。

對于要求不高的液壓缸，往往不設專門的排氣裝置，而是將油口布置在缸體兩端的最高處，由流出的液壓油將缸中的空氣帶走；對于速度穩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置專門的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥等。圖M所示為排氣塞，當松開排氣塞螺釘時，讓液壓缸全行程空載往復運動若干次，帶有氣泡的油液就會排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常工作。