液压缸基本结构

液压缸通常由后端盖 缸筒 活塞杆 活塞组件 前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杆 活塞与缸筒 活塞杆与前端盖之间均设置有密封密封 装置装置 在前端盖外侧 还装有 在前端盖外侧 还装有防尘装置防尘装置 为防止活塞 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 缓冲装置缓冲装置 有时还需设置 有时还需设置排气装置排气装置 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 液压缸主要由缸底液压缸主要由缸底 1 1 缸筒 缸筒 6 6 缸盖 缸盖 1010 活塞 活塞 4 4 活 活 塞杆塞杆 7 7 和导向套和导向套 8 8 等组成 缸筒一端与缸底焊接 另等组成 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 在相应位置设置了接 为了保证液压缸的可靠密封 在相应位置设置了 密封圈密封圈 3 3 5 5 9 9 1111 和防尘圈和防尘圈 1212 下面对液压缸的 下面对液压缸的 结构具体分析 结构具体分析 3 2 13 2 1 缸体组件缸体组件 缸体组件与活塞组件形成的缸体组件与活塞组件形成的 密封容腔承受密封容腔承受油压作用 因此 油压作用 因此 缸体组件要有足够的强度 较缸体组件要有足够的强度 较 高的表面精度可靠的密封性 高的表面精度可靠的密封性 3 2 1 13 2 1 1 缸筒与端盖的连接缸筒与端盖的连接 形式形式 常见的缸体组件连接形式如图常见的缸体组件连接形式如图 3 103 10 所示 所示 1 法兰式连接 见图法兰式连接 见图 a a 结构简单 加工方便 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 它是常装螺栓或旋入螺钉 它是常 用的一种用的一种连接形式 连接形式 2 2 半环式连接 见图半环式连接 见图 b b 分为外半环连接和内半环连分为外半环连接和内半环连 接两种连接形式 半环连接接两种连接形式 半环连接 工艺性好 连接可靠 结构紧凑 但削弱了缸筒强度 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 的连接中 3 3 螺纹式连接 见图螺纹式连接 见图 f f c c 有外螺纹连接和内 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 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 形尺寸小 重量轻的场合 4 4 拉杆式连接 见图拉杆式连接 见图 d d 结构简单 工艺性好 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 低压拉伸变长 影响效果 只适用于长度不大的中 低压 液压缸 液压缸 5 5 焊接式连接 见图焊接式连接 见图 e e 强度高 制造简单 但 强度高 制造简单 但 焊接时易引起缸筒变形 焊接时易引起缸筒变形 3 2 1 23 2 1 2 缸筒 端盖和导向套的基本要求缸筒 端盖和导向套的基本要求 缸筒缸筒是液压缸的主体 其内孔一般采用镗削 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 要求表绞孔 滚压或珩磨等精密加工工艺制造 要求表 面粗糙度在面粗糙度在 0 10 1 0 4 m0 4 m 使活塞及其密封件 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 够的强度和刚度 端盖端盖装在缸筒两端 与缸筒形成封闭油腔 同样装在缸筒两端 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 好的结构形式 导向套导向套对活塞杆或柱塞起导向和支承作用 有些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 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缸筒 端盖和导向套的材料选择和技术要求可参 考考 液压工程手册液压工程手册 3 2 23 2 2 活塞组件活塞组件 活塞组件由活塞 活塞杆和连接件等组成 随液活塞组件由活塞 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 组件有多种结构形式 3 2 2 13 2 2 1 活塞与活塞杆的连接形式活塞与活塞杆的连接形式 如图如图 3 113 11 所示 活塞与活塞杆的连接所示 活塞与活塞杆的连接最常用的最常用的 有螺纹连接和半环连接形式有螺纹连接和半环连接形式 除此之外还有整体式结 除此之外还有整体式结 构 焊接式结构 锥销式结构等 构 焊接式结构 锥销式结构等 螺纹式连接螺纹式连接如图如图 a a 所示 结构简单 装拆方便 所示 结构简单 装拆方便 但一般需备螺母防松装置 但一般需备螺母防松装置 半环式连接半环式连接如图如图 b b 所示 连接强度高 但结构所示 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复杂 装拆不便 半环连接多用于高压和振动较大的 场合 场合 3 2 2 23 2 2 2 活塞组件的密封活塞组件的密封 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 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设计或选用密封装置的基本要求是具有良好的密具有良好的密 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 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 制造简单 拆装方便 常见的密封方法有以下几种 常见的密封方法有以下几种 1 1 间隙密封间隙密封 间隙密封是一种常用的密封方法 它依靠相对运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 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 一般间隙为因此可用减小间隙的办法来减小泄漏 一般间隙为 0 010 01 0 050 05mm 这就要求配 这就要求配 合合面有很高的加工精度 面有很高的加工精度 在活塞的外圆表面一般在活塞的外圆表面一般 开几道宽开几道宽 0 30 3 0 50 5mm 深 深 0 50 5 l lmm 间距 间距 2 2 5 5mm 的环的环 形沟槽 称形沟槽 称平衡槽平衡槽 其 其作用作用 如下如下 a a 使活塞具有自位性能使活塞具有自位性能 由于活塞的几何形状和同 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 力增大 开平衡槽后 使得径向油压力趋于平衡 使使 活塞能够自动对中 减小了摩擦力活塞能够自动对中 减小了摩擦力 b b 由于由于同心环缝的泄漏要比偏心环缝小得多 活塞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 的对中减少了油液的泄漏量 提高了密封性能提高了密封性能 c c 自润滑作用自润滑作用 油液储存在平衡槽内 使活塞能自 油液储存在平衡槽内 使活塞能自 动润滑 动润滑 间隙密封的特点是结构简单 摩擦力小 耐用 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 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 故只适用于低压 小直径的快速液压缸 2 2 活塞环密封活塞环密封 活塞活塞 环密封依环密封依 靠装在活靠装在活 塞环形槽塞环形槽 内的弹性内的弹性 金属环紧贴缸筒内壁实现密封 如图所示 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 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 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 一般用于高压 高速和高温的场合 3 3 密封圈密封密封圈密封 密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封 密封圈密封是液压系统中应用最广泛的一种密封 密封圈有密封圈有 O O 形 形 V V 形 形 Y Y 形及组合式等数种 其材料形及组合式等数种 其材料 为耐油橡胶 尼龙 聚氨酯等 为耐油橡胶 尼龙 聚氨酯等 O O 形密封圈形密封圈 O O 形密形密 封圈封圈 的截的截 面为面为 圆圆形 主要用于静密封和速度较低的滑动密封 其结形 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 可在构简单紧凑 安装方便 价格便宜 可在 40 40 120120 C 的温度范围内工作 但与唇形密封圈相比 其寿命的温度范围内工作 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 启动阻力较较短 密封装置机械部分的精度要求高 启动阻力较 大 大 O O 形圈密封的原理如图所示 形圈密封的原理如图所示 O O 形圈装入密形圈装入密 封槽后 其截面受到压缩后变形 封槽后 其截面受到压缩后变形 在无液压力时 靠在无液压力时 靠 O O 形圈的弹性对接触面产生预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 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 在液压力的作用下 O O 形圈挤向槽一侧 密封面上的形圈挤向槽一侧 密封面上的 接触压力上升 提高了密封效果 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 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 面精度必须按有关手册给出的数据严格保证 在动密封中 当压力大于在动密封中 当压力大于 1010MPa 时 时 O O 形圈就形圈就 会被挤入间隙中而损坏 为此需在会被挤入间隙中而损坏 为此需在 O O 形圈低压侧设置形圈低压侧设置 聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈 其厚度为聚四氟乙烯或尼龙制成的挡圈 其厚度为 1 251 25 2 52 5mm 双向受高压时 两侧都要加挡圈双向受高压时 两侧都要加挡圈 其结构如图所示 其结构如图所示 V V 形密封圈形密封圈 V 形圈的截面为形圈的截面为 V V 形 如图所示 形 如图所示 V 形密封形密封 装置是由压环 装置是由压环 V 形圈和支承环组成 当工作压形圈和支承环组成 当工作压 力高于力高于 1010MPa 时 可增加时 可增加 V V 形圈的数量 提高形圈的数量 提高 密封效果 密封效果 安装时 安装时 V V 形圈的开口应面向压力高形圈的开口应面向压力高 的一侧 的一侧 V 形圈密封性能良好 耐高压 寿命长 通形圈密封性能良好 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 它适宜在工作压力于活塞杆的往复运动密封 它适宜在工作压力 p p 50 50MPa 温度 温度 40 40 80 80 的条件下工作 的条件下工作 Y Y 形密封圈形密封圈 Y 形密封圈的截面为形密封圈的截面为 Y Y 形 属唇形密封圈 它是形 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 命较长的密封圈 故应用很普遍 Y 形圈主要用于往形圈主要用于往 复运动的密封 根据截面长宽比例的不同 复运动的密封 根据截面长宽比例的不同 Y Y 形圈可形圈可 分为宽断面和窄断面两种形式 宽断面分为宽断面和窄断面两种形式 宽断面 Y Y 形圈一般适形圈一般适 用于工作压力用于工作压力p p 20 20MPa 窄断面窄断面 Y Y 形圈一般适用于工作压力形圈一般适用于工作压力p p 32 32MPa 图图 3 153 15 所示为宽断面所示为宽断面 Y Y 形密封圈 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 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 密封性能更唇边与藕合面贴得更紧 接触压力更高 密封性能更 好 好 Y Y 形圈安装时 唇口端面应对着压力高的一侧形圈安装时 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 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 如图以固定密封圈 如图 3 15 b 3 15 b 所示 所示 3 2 33 2 3 缓冲装置缓冲装置 当液压缸拖动负载的质量较大 速度较高时 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 活塞与缸盖相撞 液压缸中常用的缓冲装置如图所示 液压缸中常用的缓冲装置如图所示 3 2 3 13 2 3 1 圆柱形环隙圆柱形环隙 式缓冲装置式缓冲装置 播放动播放动 画画 如图如图 a a 当缓冲柱 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 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被封闭油液只能从环形间隙 排出 产生缓冲压力 从排出 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 但流面积不变 故缓冲开始时 产生的缓冲制动力很大 但 很快就降低了 其缓冲效果较差 但这种装置结构简单 很快就降低了 其缓冲效果较差 但这种装置结构简单 制造成本低 所以在系列化制造成本低 所以在系列化 的成品液压缸中多采用这种的成品液压缸中多采用这种 缓冲装置 缓冲装置 3 2 3 23 2 3 2 圆锥形环隙式圆锥形环隙式 缓冲装置缓冲装置 如图如图 b b 由于缓冲柱塞为圆锥形 所以缓冲环 由于缓冲柱塞为圆锥形 所以缓冲环 形间隙形间隙 随位移量而改变 即节流面积随缓冲行程随位移量而改变 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 其缓冲效果的增大而缩小 使机械能的吸收较均匀 其缓冲效果 较好 较好 3 2 3 33 2 3 3 可变节流槽式可变节流槽式 缓冲装置缓冲装置 如图如图 3 16 c 3 16 c