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液压缸（又称油缸）是液压系统中常用的一种执行元件，是把液体的压力能转变为机械能的装置，主要用于实现机构的直线往复运动，也可以实现摆动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。
3.1 液压缸的类型及特点液压缸可按运动方式、作用方式、结构形式的不同进行分类，其常见种类如下。
3.1.1活塞式液压缸活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。
3.1.1.1双杆活塞液压缸双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图3．1所示。
图3.1 双活塞杆液压缸安装方式简图因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动速度和推力相等。
则缸的运动速度V 和推力F 分别为：)(422d D q A q v v -==πη （3.1）m p p d D F ηπ))((42122--= （3.2）式中: 1p 、2p --分别为缸的进、回油压力；v η、m η--分别为缸的容积效率和机械效率；D 、d--分别为活塞直径和活塞杆直径；q--输入流量；A--活塞有效工作面积。
这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。
3.1.1.2单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力，其简图及油路连接方式如图3.2所示。
(1)当无杆腔进油时[图3.2（a ）]，活塞的运动速度1v 和推力1F 分别为v v D q A q v ηπη2114==（3.3）m m p d D p D A p A p F ηπη])([4)(2221222111--=-= （3.4）(2)当有杆腔进油时[图3.2(b)]，活塞的运动速度2v 和推力2F 分别为v v d D q A q v ηπη)(42222-==（3.5）m m p D p d D A p A p F ηπη])[(4)(2212211222--=-= （3.6）式中符号意义同式（3.1）、式（3.2）。
液压缸的工作原理和结构●液压缸的工作：液压缸用于把液体转换成直线运动的大多数用途，有时也被称为直线执行器。
液压缸被制成不同的直径、行程长度和安装方式。
它们可按结构分成四种类型：拉杆式、螺纹式、焊接式和法兰式．有时也被制成使用卡坏．面积＝π／4xD2或面积：0.7854×D2当计算返回行程所建立的力时，压力么有作用在活塞的杆面积上，因而须从总活塞面积减去杆面积。
●液压缸基本结构：油缸的主要零件有缸头、缸盖、缸简、活塞、活塞杆、导向套、密封件和拉杆。
缸头和缸盖通常由轧钢或铸铁制作。
缸筒通常是采用无缝钢管，内孔加工到很高的表面光洁度，可减小内摩擦力和延长密封件寿命。
活塞大多数由铸铁或钢制作作，采用若干种方法把活塞固定于活塞杆上。
缓冲在大多数缸上是一个有货的选项并且往往可以加设而不改变轮廓尺寸。
活塞杆一般是高强度钢，经表面渗碳淬火、磨削、抛光和镀硬铬以便耐磨损和耐腐蚀。
腐蚀性气氛条件通常需要不锈钢的杆．该杆可以镀铬以便耐磨损。
导向套用以活塞杆前后移动时支承它，大多数用球墨铸铁制作而且通常无须拆开整个缸即可拆下。
杆密封装置通常在外侧包括一个防尘圈以便从杆上去除尘土和污染．并防止被吸入，一个主密封件用来密封缸压力，高压油缸还需在主密封前增加油压缓冲圈，降低主密封圈承受的油压，提高主密封圈的密封效果及寿命．密封件一般由丁晴橡胶、聚氨脂、氟橡胶或填充聚四氟乙烯（PTFE）制作。
一般来说，O形圈用于静密封场合如缸筒与导向套、活塞与杆等，Y形密封圈、V形密封圈或组合密封用来密封活塞和活塞杆。
活塞支撑环使用派克生产的特殊高分子材料产品。
拉杆通常是带有切削或搓制螺纹的高强度钢。
用适当的扭矩预应力处理以防承受压力是零件分离并降低对锁紧螺母的需要，尽管有时使用锁紧螺母。
●液压缸的基本作用形式：标准双作用：动力行程在两个方向并且用于大多数应用场合：单作用缸：当仅在一个方向需要推力时，可以采用一个单作用缸；双杆缸：当在活塞两侧需要相等的排量时，或者当把一个负载连接于每端在机械有利时采用，附加端可以用来安装操作行程开关等的凸轮．弹簧回程单作用缸：通常限于用来保持和夹紧的很小的短行程缸。
缓冲装置说明缓冲装置是利用缝隙式薄壁型小孔对油液的节流作用而工作的，当液压缸活塞或活塞杆运行到终端时，缓冲柱塞（凸肩）将回液通道逐渐遮盖，形成节流而建立起背压，以平衡惯性力，达到缓冲的目的。
缓冲装置的类型，可根据节流小孔（或缝隙）的通流面积在缓冲过程中是否自动（行）改变来分类，通常可分为恒节流型和变节流型。
当节流阀l的节流面积是可调节时，又称可调恒节流缓冲。
如图4-44所示，缓冲柱塞外径与缓冲凹槽内径的名义尺寸是相同的。
在行程末端，当缓冲柱塞尚未进入缓冲凹槽时，回液经回液口排出，回液压力p2 =0;当缓冲柱塞进入缓冲凹槽瞬间，回液通道被封死，油液只能经过节流阀1的节流口排回油箱，液压缸缓冲腔(缓冲面积为A)压力迅速升高，从而达到缓冲目的。
在缓冲节流过程中，节流面积保持恒定不变时，称恒节流缓冲装置。
在图4-45中，缓冲柱塞与凹槽构成环形节流缝隙，当缓冲柱塞进入凹槽后，回液阻力升高，从而达到缓冲目的。
使用节流阀的恒节流缓冲装置，由于节流面积与缓冲腔压力是可调节的，适用性强，因此是一种广泛使用的节流装置。
在具体使用中，节流阀一旦调定，就固定不变，除非液压缸工况发生变化。
必须指出，上述缓冲装置，只能在液压缸全行程终了时才起缓冲作用，当执行元件在行程中停止运动时，上述缓冲装置不起作用。
这时可在回油路上设置行程节流阀来实现缓冲。
液压缸调试规范1)排气装置调整。
先将缸内工作压力降到(0.5--1)MPa左右，然后使活塞杆往复运动，打开排气塞进行排气。
打开的方法是：当活塞到达行程末端，压力升高的瞬间打开排气塞，而在开始返回之前立即关闭。
排气塞排气时，可听到嘘嘘的气声，随后喷出白浊色的泡沫状油液，空气排尽时喷出的油呈澄清色。
可以用肉眼判别排气是否彻底。
2)缓冲装置调整。
在装有可调节缓冲装置的情况下，而活塞又在运动中，应先将节流阀放在流量较小的位置上，然后逐渐调节节流口大小，直到满足要求为止。
3)液压油缸各部位的检查。
液压缸的结构·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..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..1法兰式连接见图 a;结构简单;加工方便;连接可靠;但是要求缸筒端部有足够的壁厚;用以安装螺栓或旋入螺钉;它是常用的一种连接形式..2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;结构紧凑;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.. 3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;结构紧凑;但缸筒端部结构复杂;这种连接形式一般用于要求外形尺寸小、重量轻的场合..·4拉杆式连接见图 d;结构简单;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..5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、端盖和导向套的基本要求·缸筒是液压缸的主体;其内孔一般采用镗削、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造;要求表面粗糙度在 0.1～0.4μm;使活塞及其密封件、支承件能顺利滑动;从而保证密封效果;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..·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..3.2.2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;结构简单;装拆方便;但一般需备螺母防松装置；·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合..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 0.01～0.05mm;这就要求配合面有很高的加工精度..在活塞的外圆表面一般开几道宽 0.3~0.5mm、深 0.5~l mm、间距 2~5mm的环形沟槽;称平衡槽;其作用如下:a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；b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；c自润滑作用;油液储存在平衡槽内;使活塞能自动润滑..间隙密封的特点是结构简单、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靠装在活塞环形槽内的弹性金属环紧贴缸筒内壁实现密封;如图所示..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 O 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..·①O 形密封圈O 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..·O 形圈密封的原理如图所示;O 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;过小不能密封;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1.25～2.5mm;双向受高压时;两侧都要加挡圈;其结构如图所示..· ② V 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;提高密封效果..安装时;V 形圈的开口应面向压力高的一侧..·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;它适宜在工作压力 p>50MPa、温度-40~80℃的条件下工作..③ Y 形密封圈Y形密封圈的截面为 Y 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封;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 Y 形圈一般适用于工作压力 p<20MPa..窄断面 Y 形圈一般适用于工作压力 p<32MPa..图 3.15 所示为宽断面 Y 形密封圈..·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;从而达到密封的目的；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..Y 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;以固定密封圈;如图 3.15b所示..3.2.3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..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缸盖和缓冲活塞间形成缓冲油腔;被封闭油液能从环形间隙δ排出;产生缓冲压力;从而实现减速缓冲..这种缓冲装置在冲过程中;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;快就降低了..其缓冲效果较差;但这种装置结单;制造成本低;所以在系列化的成品液压缸中多采用这种缓冲装置..如图b;由于缓冲柱塞为圆锥形;所以缓冲环形间隙δ随位移量而改变；即节流面积随缓冲行程的增大而缩小;使机械能的吸收较均匀;其缓冲效果较好..如图 3.16c;在缓冲柱塞上开有由浅渐深的三角节流槽;节流面积随着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如图 3.16d;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;以适应液压缸不同的负载和速度工况对缓冲的要求;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..。
液压缸的缓冲原理你看啊，液压缸就像一个大力士，它推动着各种机械部件运动。
但是呢，这个大力士要是动作太猛，没有个缓冲，那就容易出问题啦。
比如说，一个活塞在液压缸里快速地移动，要是到了行程的尽头“哐”的一下就撞上去，那得多疼呀，就像人跑步的时候突然撞到墙上一样，肯定不好受。
而且呀，这样的撞击对液压缸本身也会造成很大的损伤，就像把自己给弄伤了一样。
那它是怎么缓冲的呢？这就像是给活塞安排了一个温柔的“小助手”。
在液压缸的结构里呀，有一些特殊的设计。
当活塞快要到达行程末端的时候，就会进入到一个特殊的区域。
这个区域的空间会逐渐变小，就像一个小胡同越走越窄一样。
那这时候呢，活塞前面的油液就没地方跑啦。
油液被挤压在这个狭小的空间里，就像一群小蚂蚁被挤在一个小角落里。
油液被挤压就会产生压力呀，这个压力就会反过来抵抗活塞的运动。
这就好比你用力推一个东西，但是那个东西也有一股力量在往回推你，这样活塞的速度就会慢慢降下来。
想象一下，活塞就像一个奔跑的小怪兽，它跑得可快了。
但是到了这个特殊的缓冲区域，就像是跑进了一片软软的棉花糖堆里。
棉花糖虽然软软的，但是很多很多的棉花糖挤在一起也能让小怪兽的速度慢下来呢。
油液就像那些棉花糖一样，起到了缓冲的作用。
还有一种情况哦。
在有些液压缸里，会有一些专门的节流装置。
这个节流装置就像是一个调皮的小门卫。
当活塞快到终点的时候，油液要通过这个小门卫才能流动。
这个小门卫呢，会让油液只能慢慢地通过。
就像在游乐园里，大家都想快点去玩下一个项目，但是门口有个工作人员，一次只让几个人进去，这样人流的速度就慢下来了。
油液的流速慢了，活塞的速度也就跟着慢下来啦。
你再想啊，如果没有这个缓冲原理，那些依靠液压缸工作的大型设备，像起重机呀，挖掘机呀，那得多危险。
起重机在吊起很重的东西的时候，要是液压缸没有缓冲，一下子就把起重臂顶到极限位置，那起重臂可能就会被弄坏，吊起来的东西也可能会掉下来，这可不得了。
挖掘机的挖掘臂也是一样，要是没有缓冲，挖掘臂的动作就会很生硬，挖起东西来也不顺畅，而且还容易把挖掘机自己给震坏了呢。
