液压缸的典型结构和组成

液压缸的典型结构和组成

    1．液压缸的典型结构举例

图I所示为液压滑台系统的液压缸结构。它由端盖、缸筒、活塞、活塞杆等组成，液压缸固定在滑座上，活塞杆通过支架和滑台固定在一起，活塞杆往复移动时，带动滑台作进给运动。

    为了防止油液的内泄漏和外泄漏，在缸筒与端盖、活塞与缸筒、活塞杆与端盖之间均设置有密封圈。为防止脏物进入液压缸内部，装有防尘圈。为防止活塞快速退回封行程终端时撞击后端盖，液压缸端部还设置了缓冲装置。为了提高低速进给时的工作稳定性，防止由于空气渗入而产生爬行现象，在缸筒上装有排气阀。为增加连接刚度和改善连接螺钉的工作条件，在支架和滑台的结合面处放置了平键。

    2．液压缸的组成

    从图I所示液压缸的典型结构中可以看到，液压缸的结构由缸体组件（缸体和缸盖等）、活塞组件（活塞、活塞杆等）、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部件组成。

    (l)缸体组件

    ①缸筒与缸盖的连接方式在设计过程中，采用何种连接方式主要取决于液压缸的工作压力、缸筒的材料和具体工作条件。图I为常用的缸筒和缸盖的连接方式。

a. 法兰式结构简单，易于加工和装拆。缸筒端部一般用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的外径，用以穿装螺栓或旋入螺钉。由于外形尺寸大，大、中型液压缸大部分采用此种结构。如图J(a)所示。

    b．半环式连接分外半环连接和内半环连接两种。半环连接装拆方便，半环槽对缸筒强度有所削弱，需加厚筒壁，常用于无缝钢管缸筒与端盖的连接。如图J(b)所示。

    c·螺纹式连接有外螺纹连接和内螺纹连接两种。缸筒端部结构复杂，外径加工时要求保证内外径同轴，装卸需专用工具，旋端盖时易损坏密封圈，一般用于小型液压缸。如图J(c)、(d)所示。

    d．拉杆式连接结构通用性好，缸筒加工方便，装拆方便，但端盖的体积较大，质量也较大，拉杆受力后会拉伸变形，影响端部密封效果，只适用于长度不大的中低压缸。如图J(e)所示。

    e. 焊接式连接外形尺寸较小，结构简单，但焊接时易引起缸筒变形，主要用于柱塞式液压缸。如图J(f)所示。

    ②缸筒、端盖和导向套

    a. 缸筒是液压缸的主体，它与缸盖、活塞等零件构成密闭的容腔，承受油压，因此要有足够的强度和刚度。缸筒内孔一般采用精密加工工艺制造，以使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动和保证密封效果，减少磨损。为了防止腐蚀，缸筒内表面有时需镀铬。

    b．缸盖装在缸筒两端，与缸筒形成密闭容腔，同样承受很大的液压力，因此它们及其连接部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形式。

    c. 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，直接用缸盖孔导向，这种结构简单，但磨损后必须更换端盖。

    (2)活塞组件

    ①活塞和活塞杆的连接活塞和活塞杆的连接方式很多，如图K所示，无论采用何种连接方式，都必须保证连接可靠。

a. 整体式连接[图K(a)]。用于缸径较小的液压缸中，结构简单，但损坏后需整体更换。对于活塞与活塞杆比值D/d较小，行程较短或尺寸不大的液压缸常用整体式。

    b．焊接式连接[图K (b)]。结构简单，轴向尺寸紧凑，但损坏后也需整体更换。对于活塞与活塞杆比值D/d较小，行程较短或尺寸不大的液压缸常用焊接式。

    c．锥销式连接[图4K(c)]。加工容易，但承载能力小，需采取必要的防止脱落措施。在轻载情况下采用此种连接。

    d．螺纹式连接[图K(d)、(e)]。结构简单，装拆方便，但在高压大负载下需有螺母防松装置。一般情况下使用螺纹式连接。

    e·半环式连接[图K(f)、(g)]。强度高，结构较复杂，装拆不便，连接可靠。高压和振动较大时多用半环式连接。

    ②活塞和活塞杆

    a·活塞受油压的作用，在缸筒内作往复运动，因此，活塞必须具备一定的强度和良好的耐磨性。活塞一般用铸铁制造。

    b．活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它必须具有足够的强度和刚度。活塞杆无论是实心还是空心，通常都用钢料制造。

    (3)密封装置  液压缸的密封是指活塞、活塞杆和端盖等处的密封，用来防止液压缸内部和外部的泄漏。常见的密封方法有间隙密封、密封圈密封等。

    (4)缓冲装置当运动部件的质量较大，运动速度较高(如大于12m/min)时，由于惯性力较大，具有很大的动量，因而在活塞运动到缸体的终端时，会与端盖发生机械碰撞，产生很大的冲击和噪声，会引起液压缸的损坏。为此，在大型、高速和高精度的液压设备中，必须设置缓冲装置。

    液压缸中缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时，在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。

    常见的缓冲装置有以下几种，

    ①环状间隙式缓冲装置图L(a)所示为一种圆柱形环隙式缓冲装置。它由活塞的圆柱形柱塞A和液压缸端盖的内孔组成。当缓冲柱塞进入缸盖的内孔时，封闭在液压腔内的油液只能从环形间隙艿排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种装置在缓冲过程中，由于回油通道的节流面积不变，故缓冲开始时，产生缓冲制动力很大，但很快就降低了，其缓冲效果较差，但这种装置结构简单，便于设计和降低成本，所以在一般系列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置。图L(b)所示为圆锥形环隙式缓冲装置。由于缓冲柱塞A为圆锥形，在缓冲过程中，由于节流面积随缓冲行程增大而减小，缓冲压力均匀，其缓冲效果较好。

    ②可变节流槽式缓冲装置如图L(c)所示，在缓冲柱塞A上开有三角节流沟槽，节流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，其缓冲压力变化较平缓。

    ③可调节流孔式缓冲装置  如图L(d)所示，当缓冲柱塞A进入到缸盖内孔时，回油口被柱塞堵住，只能通过节流阀C回油，调节节流阀的开度，可以控制回油量，从而控制活塞的缓冲速度。当活塞反向运动时，压力油通过单向阀D很快进入到液压缸内，达到启动平稳、迅速的目的。这种缓冲装置可以根据负载情况调整节流阀开度的大小，改变缓冲压力的大小，因此适用范围较广。

    (5)排气装置液压系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生爬行和前冲等现象，严重时会使系统无法正常工作。因此，在设计液压缸时，必须考虑空气的排除。

对于要求不高的液压缸，往往不设专门的排气装置，而是将油口布置在缸体两端的最高处，由流出的液压油将缸中的空气带走；对于速度稳定性要求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。图M所示为排气塞，当松开排气塞螺钉时，让液压缸全行程空载往复运动若干次，带有气泡的油液就会排出，空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常工作。