PAGE PAGE # 液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前 端盖等主要部分所组成；为防止油液向液压缸外泄漏或 由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞 杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有 密封 装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞 快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置 缓冲装置；有时还需设置排气装置5136图3.9双作用单活塞杆液压缸结构图 缓冲装置；有时还需设置排气装置 5 13 6 图3.9双作用单活塞杆液压缸结构图 1-缸底2-卡键3. 5、9、11-密封圈4-活塞6-缸筒 卩-活塞杆8-导向套10-缸盖12-防尘圈 上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该 液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活 塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另 一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连 接，为了能够更好的保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了 密封圈3、5、9、11和防尘圈12。下面对液压缸的结 构具体分析。 3.2.1 缸体组件 缸体组件与活塞组件形成的 密封容腔承受油压作用，因此， 缸体组件要有足够的强度，较高 的表面精度可靠的密封性。 缸筒与端盖的连接形式 常见的缸体组件连接形式如图3.10所示 法兰式连接(见图a)，结构相对比较简单，加工方便，连 接可靠，但是要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装 (b)半环式连接螺栓或旋入螺钉，它是常用 的一种连接形式。 (b)半环式连接 半环式连接(见图b), 分为外半环连接和内半环连 接两种连接形式，半环连接 工艺性好，连接可靠，结构紧密相连，但削弱了缸筒强度 半环连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与端盖 的连接中。 螺纹式连接(见图f、c)，有外螺纹连接和内 螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧密相连, 但缸筒端部结构较为复杂，这种连接形式通常用于要求外 形尺寸小、重量轻的场合。 (f)内螺纹连接(c)外螺纹连接 (f)内螺纹连接 (c)外螺纹连接 拉杆式连接(见图d)，结构相对比较简单，工艺性好，通 用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉 伸变长，影响效果。只适用于长度不大的中、低压液 压缸。 焊接式连接(见图e)，强度高，制造简单，但 焊接时易引起缸筒变形。 缸筒、端盖和导向套的基础要求 ? 缸筒是液压缸的主体，其内孔一般都会采用镗 肖I」、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造，要 求表面粗糙度在0.1?0.4卩m使活塞及其密封 件、支承件能顺利滑动，来保证密封效果，减 少磨损；缸筒要承受很大的液压力，因此，应具 有足够的强度和刚度。 图3* 9双作用单活塞杆液压缸结构图 1-缸底2-卡键3. 5、9、11-密封圈4-活塞6-缸筒 7-活塞杆8-导向套10-缸盖12-防尘圈 端盖装在缸筒两端，与缸筒形成封闭油腔，同样承 受很大的液压力，因此，端盖及其连接件都应有足够 的强度。设计时既要考虑强度，又要选择工艺性较好 的结构及形式。 导向套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用，有 些液压缸不设导向套，直接用端盖孔导向，这种结构 简单，但磨损后必须更换端盖。 缸筒、端盖和导向套的材料选择和技术要求可参考 《液压工程手册》 322 活塞组件 活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。随液 压缸的工作压力、安装方式和工作条件的不同，活塞 组件有多种结构形式。 活塞与活塞杆的连接形式 如图3.11所示，活塞与活塞杆的连接 最常用的 有螺纹连接和半环连接形式，除此之外还有整体式结 构、焊接式结构、锥销式结构等。 螺纹式连接如图(a)所示，结构相对比较简单，装拆方便， 但一般需备螺母防松装置； (a)—活塞杆：2-活塞工3-密封團 4- (a) —活塞杆：2-活塞工3-密封團 4-垫片：5-螺母；6-开口销 螺纹式连接 (b) 1-米环辽-套环皿-弾簧卡圈 半环式连接 半环式连接如图(b)所示，连接强度高，但结构复 杂，装拆不便，半环连接多用于高压和振动较大的场 活塞组件的密封 活塞装置主要用来防止液压油的泄漏， 良好的 密封是液压缸传递动力、正常动作的保证，根据 两个需要密封的耦合面间有无相对运动，可把密 封分为动密封和静密封两大类。 设计或选用密封装置的基本要求是 具有良好的密 封性能，并随压力的增加能自动提高密封性，除此以 外，摩擦阻力要小、耐油、抗腐蚀、耐磨、寿命长、 制造简单、拆装方便。 ? 常见的密封方法有以下几种。 (1)间隙密封 间隙密封是一种常用的密封方法，它依靠相对运动 零件配合面间的微小间隙来防止泄漏，由环形缝隙轴 向流动理论可知，泄漏量与间隙的三次方成正比，因 此可用减小间隙的办法来减小泄漏。一般间隙为 1 2间隙密封0.01?0.05 mm，这就要求配 合面有很高的加工精度。 1 2 间隙密封 在活塞的外圆表面一 般开几道宽 0.3 ~0.5 mm、深 0.5 T mm、间距2~5mm的环 形沟槽，称平衡槽，其作用如 使活塞具有自位性能，由于活塞的几何形状和同 轴度误差，工作所承受的压力油在密封间隙中的不对称分布将 形成一个径向不平衡力，称为液压卡紧力，它使摩擦 力增大，开平衡槽后，使得径向油压力趋于平衡， 使 活塞能够自动对中，减小了摩擦力； 由于同心环缝的泄漏要比偏心环缝小得多，活塞 的对中减少了油液的泄漏量， 提高了密封性能； 自润滑作用，油液储存在平衡槽内，使活塞能 动润滑 间隙密封的特点是结构相对比较简单、摩擦力小、耐用, 但对零件的加工精度要求较高，且难以完全消除泄 漏。故只适用于低压、小直径的快速液压缸。 (2)活塞环密封 活塞环密封依 活塞 环密封依 靠装在活 图h 12活塞坏密封 图h 12活塞坏密封 它的密封效果较间隙密封好，适用的压力和温度 范围很宽，能自动补偿磨损和温度变化的影响，能在 高速条件下工作，摩擦力小，工作可靠，寿命长，但 不能完全密封。 活塞环的加工复杂，缸筒内表面加工精度要求 高，一般用于高压、高速和高温的场合。 (3)密封圈密封 密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密 封，密封圈有0形、V形、Y形及组合式等数种，其 材料为耐油橡胶、尼龙、聚氨酯等。 ①0形密封圈 普通型0 普通型 形密 封圈 的截 面为 圆形，主要用于静密封和速度较低的滑动密封，其结 构简单紧凑，安装方便，价格便宜，可在-40?120°C 的温度范围内工作。但与唇形密封圈相比，其寿命较 短，密封装置机械部分的精度要求高，启动阻力较大 0形圈密封的原理如图所示，0形圈装入密 封槽后，其截面受到压缩后变形。 在无液压力时，靠 O形圈的弹性对接触面产生 预接触压力，实现初始密封，当密封腔充入压力油后， 在液压力的作用下，O形圈挤向槽一侧，密封面上的 接触压力上升，提高了密封效果。 ? 任何形状的密封圈在安装时，必须保证适当 的预压缩量，过小不能密圭寸，过大则摩擦力增大， 且易于损坏，因此，安装密封圈的沟槽尺寸和表 面精度必须按有关手册给出的数据严格保证。 在动密封中，当压力大于10MPa时，O形圈就会 被挤入间隙中而损坏，为此需在 O形圈低压侧设置聚 四氟乙烯或尼龙制成的挡圈，其厚度为1.25? 2.5 mm，双向受高压时，两侧都要加挡圈，其结构如 图所示。 挡圈型 ?②V形密封圈 ? V形圈的截面为V形，如图所示，V形密封 装置是由压环、V形圈和支承环组成。当工作压 力高于10MPa时，可增加V形圈的数量，提高 密圭寸效果。安装时，V形圈的开口应面向压力高 的一侧。 挡圈型i压环V型圈 挡圈型 i 压环 V型圈 V形圈密封性能良好，耐高压，寿命长，通过 调节压紧力，可获得最佳的密封效果，但 V形密 封装置的摩擦阻力及结构尺寸较大，主要用于活 塞杆的往复运动密封，它适宜在工作所承受的压力 p50MPa、温度-40 ~80°C的条件下工作。 ③丫形密封圈 Y形密封圈的截面为丫形，属唇形密封圈。它 是一种密封性、稳定性和耐压性较好，摩擦阻力小， 寿命较长的密封圈，故应用很普遍。 Y形圈主要用于 往复运动的密圭寸，根据截面长宽比例的不同， Y形圈 可分为宽断面和窄断面两种形式；宽断面 丫形圈一般 适用于工作压力p20MPa。 窄断面丫形圈一般适用于工作压力 p32MPa 图3.15所示为宽断面丫形密封圈。 (GY型圈 (b)带支撐的Y型圈 Y形圈的密封作用取决于它的唇边对耦合圆的紧密接 触程度，在压力油作用下，唇边对耦合面产生较大的 接触压力，从而达到密圭寸的目的；当液压力升高时， 唇边与藕合面贴得更紧，接触压力更高，密封性能更 好。 丫形圈安装时，唇口端面应对着压力高的一 侧，当压力变化较大、滑动速度较高时，要使用支承 环，以固定密圭寸圈，如图3.15(b)所示。 323 缓冲装置 当液压缸拖动负载的质量较大、速度较高 时，一般应在液压缸中设缓冲装置，必要时还需 在液压传动系统中设缓冲回路，以免在行程终端 发生过大的机械碰撞，导致液压缸损坏。缓冲的 原理是当活塞或缸筒接近行程终端时，在排油腔 内增大回油阻力，从而降低液压缸的运动速度， 避免活塞与缸盖相撞。 液压缸中常用的缓冲装置如图所示。 PAGE PAGE # G)圆林形坏隙式(I”圆锥形环隙式(巧对变节流槽式(1)可调节流孔式 G)圆林形坏隙式 (I”圆锥形环隙式 (巧对变节流槽式 (1)可调节流孔式 ⑺)圆林形环隙式图3. 16液压缸缓冲装置 ⑺)圆林形环隙式 圆柱形环隙式缓冲装 置(播放动画) 如图(a),当缓冲柱塞 进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔， 被封闭油液只能从环形间隙 S排出，产生缓冲压力，从而 实现减速缓冲。这种缓冲装置在缓冲过程中，由于其节流 面积不变，故缓冲开始时，产生的缓冲制动力很大，但很 ()圆锥形环隙式快就降低了。其缓冲效果较 差，但这种装置结构相对比较简单，制 造成本低，所以在系列化的成 ()圆锥形环隙式 品液压缸中多采用这种缓冲装置 圆锥形环隙式缓冲装置 如图(b),由于缓冲柱塞为圆锥形，所以缓冲环 形间隙S随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的 (巧可变节流槽式增大而缩小，使机械能的吸收较均匀，其缓冲效果较 (巧可变节流槽式 好。 可变节流槽式缓冲装置 如图3.16(c)，在 缓冲柱塞上开有由浅渐 深的三角节流槽，节流面积随看缓冲行程的增大而逐 渐减小，缓冲压力变化平缓。 可调节流孔式缓冲装置 ?1)可调节流孔式如图3.16(d)，在 缓冲过程中，缓冲腔油 液经小孔节流排出，调节 节流孔的大小，可控制缓 冲腔内缓冲压力的大小， ?1)可调节流孔式 同时当活塞反向运动时，高压油从单向阀进入液压缸 内，活塞也不会因推力不足而产生启动缓慢或困难等 现象 3.2.4 排气装置 液压传动系统中往往会混入空气，使系统工作不 稳定，产生振动、爬行或前冲等现象；严重时会使系 统不能正常工作。因此，设计液压缸时，必须考虑空 气的排除，对于要求不高的液压缸，往往不设计专门 的排气装置，而是将油口布置在缸筒两端的最高处， 这样也能使空气随油液排往油箱，再从油箱溢出； 对 于速度稳定性要求比较高的液压缸和大型液压缸，常在 液压缸的 最高处设置专门的排气装置 ，如排气塞、排 气阀等。

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