液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成

    1．液壓缸的典型結(jié)構(gòu)舉例

圖I所示為液壓滑臺(tái)系統(tǒng)的液壓缸結(jié)構(gòu)。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(guò)支架和滑臺(tái)固定在一起，活塞桿往復(fù)移動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)滑臺(tái)作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。

    為了防止油液的內(nèi)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(shè)置有密封圈。為防止臟物進(jìn)入液壓缸內(nèi)部，裝有防塵圈。為防止活塞快速退回封行程終端時(shí)撞擊后端蓋，液壓缸端部還設(shè)置了緩沖裝置。為了提高低速進(jìn)給時(shí)的工作穩(wěn)定性，防止由于空氣滲入而產(chǎn)生爬行現(xiàn)象，在缸筒上裝有排氣閥。為增加連接剛度和改善連接螺釘?shù)墓ぷ鳁l件，在支架和滑臺(tái)的結(jié)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(jié)構(gòu)中可以看到，液壓缸的結(jié)構(gòu)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(gè)部件組成。

    (l)缸體組件

    ①缸筒與缸蓋的連接方式在設(shè)計(jì)過(guò)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(jié)構(gòu)。如圖J(a)所示。

    b．半環(huán)式連接分外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種。半環(huán)連接裝拆方便，半環(huán)槽對(duì)缸筒強(qiáng)度有所削弱，需加厚筒壁，常用于無(wú)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(nèi)螺紋連接兩種。缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)要求保證內(nèi)外徑同軸，裝卸需專用工具，旋端蓋時(shí)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(jié)構(gòu)通用性好，缸筒加工方便，裝拆方便，但端蓋的體積較大，質(zhì)量也較大，拉桿受力后會(huì)拉伸變形，影響端部密封效果，只適用于長(zhǎng)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但焊接時(shí)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(dǎo)向套

    a. 缸筒是液壓缸的主體，它與缸蓋、活塞等零件構(gòu)成密閉的容腔，承受油壓，因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度。缸筒內(nèi)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(dòng)和保證密封效果，減少磨損。為了防止腐蝕，缸筒內(nèi)表面有時(shí)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(yīng)有足夠的強(qiáng)度。設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮強(qiáng)度，又要選擇工藝性較好的結(jié)構(gòu)形式。

    c. 導(dǎo)向套對(duì)活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用。有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用缸蓋孔導(dǎo)向，這種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)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(wú)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但損壞后需整體更換。對(duì)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸緊湊，但損壞后也需整體更換。對(duì)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但在高壓大負(fù)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(huán)式連接[圖K(f)、(g)]。強(qiáng)度高，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝拆不便，連接可靠。高壓和振動(dòng)較大時(shí)多用半環(huán)式連接。

    ②活塞和活塞桿

    a·活塞受油壓的作用，在缸筒內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，因此，活塞必須具備一定的強(qiáng)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(qiáng)度和剛度。活塞桿無(wú)論是實(shí)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(lái)防止液壓缸內(nèi)部和外部的泄漏。常見(jiàn)的密封方法有間隙密封、密封圈密封等。

    (4)緩沖裝置當(dāng)運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量較大，運(yùn)動(dòng)速度較高(如大于12m/min)時(shí)，由于慣性力較大，具有很大的動(dòng)量，因而在活塞運(yùn)動(dòng)到缸體的終端時(shí)，會(huì)與端蓋發(fā)生機(jī)械碰撞，產(chǎn)生很大的沖擊和噪聲，會(huì)引起液壓缸的損壞。為此，在大型、高速和高精度的液壓設(shè)備中，必須設(shè)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(shí)，在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。

    常見(jiàn)的緩沖裝置有以下幾種，

    ①環(huán)狀間隙式緩沖裝置圖L(a)所示為一種圓柱形環(huán)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(nèi)孔組成。當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入缸蓋的內(nèi)孔時(shí)，封閉在液壓腔內(nèi)的油液只能從環(huán)形間隙艿排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實(shí)現(xiàn)減速緩沖。這種裝置在緩沖過(guò)程中，由于回油通道的節(jié)流面積不變，故緩沖開(kāi)始時(shí)，產(chǎn)生緩沖制動(dòng)力很大，但很快就降低了，其緩沖效果較差，但這種裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于設(shè)計(jì)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(huán)隙式緩沖裝置。由于緩沖柱塞A為圓錐形，在緩沖過(guò)程中，由于節(jié)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(jié)流槽式緩沖裝置如圖L(c)所示，在緩沖柱塞A上開(kāi)有三角節(jié)流溝槽，節(jié)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(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置  如圖L(d)所示，當(dāng)緩沖柱塞A進(jìn)入到缸蓋內(nèi)孔時(shí)，回油口被柱塞堵住，只能通過(guò)節(jié)流閥C回油，調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開(kāi)度，可以控制回油量，從而控制活塞的緩沖速度。當(dāng)活塞反向運(yùn)動(dòng)時(shí)，壓力油通過(guò)單向閥D很快進(jìn)入到液壓缸內(nèi)，達(dá)到啟動(dòng)平穩(wěn)、迅速的目的。這種緩沖裝置可以根據(jù)負(fù)載情況調(diào)整節(jié)流閥開(kāi)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(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生爬行和前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)無(wú)法正常工作。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。

對(duì)于要求不高的液壓缸，往往不設(shè)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(duì)于速度穩(wěn)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(shè)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(dāng)松開(kāi)排氣塞螺釘時(shí)，讓液壓缸全行程空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)若干次，帶有氣泡的油液就會(huì)排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常工作。