缸的结构和计算

缸的结构

缸的结构

典型结构：缸体组件、活塞组件、密封件、连接件、缓冲装置、排气装置等。

设计依据：缸工作压力、运动速度、工作条件、加工工艺及拆装检修等。

4、3、1 缸体组件

缸体组件：包括缸体、端盖、连接件等

缸体组件的连接形式∵压力、缸体材料、工作条件不同

∴ 连接形式很多

低压，铸铁缸体，外形尺寸大

（1） 法兰连接〈

高压，需焊接法兰盘，较复杂。

内半环 结构简单、紧凑、装卸方便，但因缸体上开了环行槽， （2） 半环连接〈 强度削弱。

外半环

内螺纹 重量轻，外径小，单端部

（3） 螺纹连接〈

外螺纹 复杂，装卸不便，需专用工具

（4） 拉杆连接： 通用性好，缸体加工方便，装拆方便，但端盖体积大，重量也大拉杆 受力后会拉 伸变形，影响端部密封效果， 只适于低压场合。 ∵ 活塞等零件构成密闭的容腔，承受油压。

∴ 要有足够的强度和刚度，以便抵抗液压力和其它外力的影响。

加工方法：镗削、饺孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造。要求表面粗糙度Ra为0.1-0.4μm

有时还需镀铬。

端盖：∵ 与缸体形成密闭容腔，同样承受很大液压力

∴ 和连接部件一起都应有足够的强度。

导向套：对活塞和活塞杆或柱塞起导向和支承作用，也可直接用端盖孔导向，结构简单， 但磨损后必须更换端盖。

4.3.2 活塞组件

活塞组件： 活塞、活塞杆和连接件等

∵ 工作压力、安装方式、工作条件的不同。

∴ 活塞组件有多种结构形式。

1 活塞组件的连接形式

整体式：常用于小直径液压缸，结构简单，轴向尺寸紧凑，但损坏后需整体更换。

焊接式：同上

锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配简单，但承载能力小，且需防止脱落。

螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆方便，但需防止螺母松动。

半环式：常用于高压大负载或振动比较大的场合，强度高，但结构复杂，装拆方便。 2 活塞和活塞杆 活塞： 必须具有足够的强度和良好的耐磨性，一般用

整体式

铸铁制造，通常可分为〈

组合式

活塞杆：连接活塞和工作部件传力零件，须有足够的强度和刚度，一般用钢料制成 ，且需镀铬

3 活塞的密封形式

功用：防止液压油的泄漏。

要求：良好的密封性、耐磨性、经济性

常见的密封形式：

1） 间隙密封

密封原理：利用相对运动零件配合面之间的微小间隙来防止泄漏。

平衡槽作用：1） 自动对中心，减小摩擦力

2） 增大了泄漏阻力，减小了偏心量，提高了密封性能。

3） 储存油液，自动润滑。

特点应用： ∵ 结构简单，摩擦阻力小，耐高温，但泄漏较大，并且随着时间增加而增加，

加工要求高。

∴ 主要用于尺寸小，压力低，速度高的液压缸或各种阀。

2） 活塞环密封

密封原理：利用装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴在缸体内实现密封。

特点应用：密封效果好，适应压力和温度范围宽，自动补偿磨损和温度变化的影响，在高速

条件下工作，摩擦力小，工作可靠，寿命长，但因活塞环与其相对应滑动面间为

金属接触，不能完全密封，且活塞环加工复杂，缸体内表面加工精度高，一般用

于高压、高速、高温场合。

3） 密封圈密封

密封圈类型： O型、LX型、Y型、 V型和组合式等

材料： 耐油橡胶、尼龙

（1） O型密封圈

密封原理：利用密封圈的安装变形来密封

特点应用：∵ O型圈截面为圆形，结构简单，制造方便，密封性能好，摩擦力小。

∴ 一般安装在外圆或内圆上截面为距形的沟槽内以实现密封。

又∵ O型圈一般为橡胶制成

运动密封（动）-p>10Mpa

∴ 压力高时〈

固定密封（静）-p>32Mpa，

时，应设置挡圈（塑料、尼龙）

既可用于动密封

故 O型圈应用相当广泛〈 又可用于静密封

（2） Y型密封圈

密封原理： 密封圈受油压作用使两唇张开并贴紧在轴或孔的表面实现密封。

宽断面

分类： 根据截面长宽比例不同〈

窄断面

特点应用： ∵ Y型圈靠唇边张开后实现密封

∴ 安装时唇边必须对着压力油腔

又∵ Y型圈密封可靠，摩擦力小，寿命长

∴ 常用于速度较高的液压缸

宽断面Y型密封圈：p<20MpaT在-300-+1000

通常 v<0.5/s〈

窄断面Y型密封圈：p<32MpaT在-300-+1000

（3） V型密封圈

结构： 截面为V型，由支承环、密封环、压紧环叠合而成，开口面向高压侧。

密封原理：当压紧环压紧密封环时，支承环使密封环产生变形而实现密封。

特点应用：∵ V型密封圈是组合装置

∴ 密封效果良好，耐高压，寿命长，增加密封环可提高密封效果，但摩擦阻

力增大，尺寸大，成本高。常用于压力较高（p<50Mp），温度为-400

-+800，运动速度较低的场合实现密封。

（4） 组合式密封 滑环

结构：由包括密封圈在内的两个以上零件组成〈

孔用 密封圈

分类：按使用场合不同〈

轴用

密封原理：利用滑环实现密封

特点应用：∵ 滑环用塑料做成

∴ 摩擦阻力小，且比较稳定，但抗倾侧能力差，安装不够方便。

p<40Mp

故 一般用于〈 往复，速度可达15m/s

速度〈

旋转，速度可达5m/s

（5） 防尘圈

功用：设置在活塞杆或柱塞密封圈的外部，防止外界灰尘、沙粒进入液压缸内。

分类：骨架式、无骨架式。

4 活塞杆伸出端端部结构

4、3、3 缓冲装置 必要性：∵在质量较大、速度较高（v>12m/min），由于惯性力较大，活塞运动到终端时会

撞击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至使液压缸损坏。

∴常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。

缓冲原理： 利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。

缓冲装置类型：

（1） 圆柱形环隙式缓冲装置

（2） 圆锥形环隙式缓冲装置

（3） 可变节流槽式缓冲装置

（4） 可调节流孔式缓冲装置

4、3、4 排气装置

必要性：∵ 系统在安装或停止工作后，常会渗入空气

∴ 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。

故 必须设置排气装置。

排气方法：1 排气孔 油口设置在液压缸最高处

2 排气塞 象螺钉（如暖气包上的放气阀）

3 排气阀 使液压缸两腔经该阀与油箱相通启动时，拧开排气阀使液压缸

空载往复运动几次即可。

液压缸的设计计算

液压缸的设计与计算

一 液压缸的主要尺寸

液压缸的主要尺寸包括： 液压缸内径D、活塞杆直径d、液压缸缸体长度l。

（一） 液压缸内径D

1 根据最大总负载和选取的工作压力来确定

以单杆缸为例：无杆腔进油时 D =√4F1/π(p1-p2)-d2p2/p1-p2

有杆腔进油时 D =√4F2/π(p1-p2)+d2p1/p1-p2

若初步选取回油压力p2=0，则上面两式简化为：

无杆腔进油时 D =√4F1/πp1

有杆腔进油时 D =√4F2/πp1+d2

2 根据执行机构的速度要求和选定的液压泵流量来确定

无杆腔进油时： D=√4qv/πv1

有杆腔进油时： D=√4qv/πv1+ d2

计算所得液压缸的内径（即活塞直径）应圆整为标准系列值。

（二） 活塞杆直径d

原则：活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取当液压缸的往复速度比有一定 要求时 d = D√λv-1/λv

计算所得活塞杆直径d亦应圆整为标准系列值。

（三） 液压缸缸体长度L

原则：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特 殊要求的其它长度确定

其中：活塞宽度=（0。6--1。0）；

D<80mm时，C=(0.6-10)D

导向套长度C〈

D≥80mm时，C=(0.6-1)d

为减小加工难度，一般液压缸缸体长度不应大于内径的20--30倍。

二 液压缸的校核

1 缸体壁厚δ的校核

中低压系统，无需校核

原则〈

高压大直径时，必须校核δ

校核方法：

1） 薄壁缸体（无缝钢管）

当δ/ D≤0.08时： δ≥pmaxD/2[б]

2） 厚壁缸体（铸造缸体）