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液壓缸結構
液壓缸結構
根據液壓缸的結構特點及功用，液壓缸結構基本上可以分為缸體組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置等五個部分。
1．缸體組件
缸體組件包括缸筒、前后缸蓋和導向套等。由于缸體組件要承受很大的液壓力，因此
要有足夠的強度和剛度，較高的表面質量和可靠的密封性。缸筒與缸蓋的常見聯接形式如
圖 4-7 所示。在設計過程中，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。
法蘭聯接，具有結構簡單、加工方便、易裝卸等優點，但重量和外形尺寸較大，常用
于鑄鐵、鑄鋼和鍛鐵制造的缸筒上。半環聯接是將卡環切成兩塊（半環）裝于缸筒環形槽
內，優點是結構緊湊、外形尺寸小、重量較輕、易裝卸，缺點是缸筒開槽后使缸筒強度削
弱，需加厚缸筒。半環聯接常用于無縫鋼管或鍛鋼制造的缸筒上。螺紋聯接的外形尺寸較
小、重量較輕，但缸筒端部結構復雜，裝卸時需用專門工具，常用于無縫鋼管或鍛鋼制造
的缸筒上。拉桿聯接是用四根拉桿（螺栓）將前、后端蓋緊固在缸筒兩頭，其零件通用性
大，缸筒加工、裝卸方便，但徑向尺寸和重量較大，只適用于長度短的液壓缸。焊接聯接
的結構尺寸小，但缸筒焊接易產生變形，缸底內徑不易加工，且只能用于缸筒的
一端，其多用于長度較短的液壓缸。
2．活塞組件
活塞組件由活塞、活塞桿和聯接件等組成。活塞在缸筒內在油壓作用下作往復運動，必須具有良好的耐磨性和一定的強度，一般用耐磨鑄鐵制造，在結構上有整體式和組合式
兩種。活塞桿是傳力零件，必須有足夠的強度和剛度，通常都用鋼料制造，其外圓表面應
耐磨并有防銹能力。活塞桿頭部有耳環式、球頭式和螺紋式等幾種。活塞和活塞桿聯接方
式很多，最常見的幾種形式是整體式和焊接式聯接、錐銷式聯接、螺紋式聯接和半環式聯
接。整體式和焊接式聯接優點是結構簡單、軸向尺寸小、工作可靠，但損壞后需整體更換，
常用于小直徑液壓缸。錐銷式聯接易加工、裝配簡單，但承載能力小，且需有防止錐銷脫
落的措施，適用于輕載液壓缸。螺紋式聯接（如圖 4-8（a）所示）裝卸方便，一般需備有
螺紋防松裝置，由于加工螺紋削弱了活塞桿的強度，因此適用于負載較小、受力較平穩的
液壓缸中。半環式聯接（如圖 4-8（b）所示）具有強度高、結構復雜、裝卸方便等優點，
常用于高壓和振動較大的液壓缸。
3．密封裝置
液壓缸的泄漏直接影響到液壓缸的工作性能和效率，因此必須合理地設置密封裝置來
防止和減少油液的泄漏。根據密封原理，密封形式可分為非接觸式密封和接觸式密封。對
密封裝置的基本要求是：具有良好的密封性能，其密封性能隨著壓力的升高能自動提高，
并在磨損后具有一定的自動補償能力，摩擦阻力要小，耐油抗腐蝕，磨損小，使用壽命長，
制造筒單，拆裝方便，成本低廉等。液壓缸常用的密封方法有間隙密封和密封圈密封。
間隙密封是靠相對運動部件之間很小的配合間隙來保證密封。為了提高其密封性能，
活塞表面上常開有幾個寬 0.3～0.5 mm 的環形溝槽，稱壓力平衡槽，如圖 4-9 所示。壓力
平衡槽的作用是使活塞上的徑向液壓力得到平衡，使活
塞能自動對中，從而減小活塞和缸筒配合表面間的摩擦
力，并減少泄漏量。間隙密封屬于非接觸式密封，結構
簡單、摩擦力小、壽命長，但對配合表面的加工精度和
表面粗糙度要求較高，且不能*消除泄漏，密封性能
也不能隨壓力的升高而提高，因此一般在液壓缸中較少
采用，而僅用于直徑小、運動速度快的低壓液壓缸中。
密封圈密封是液壓系統中應用較廣泛的一種密封方法。它是依靠裝配時的預壓縮力和
工作時液體壓力的作用產生彈性變形，通過彈性力緊壓在密封表面上實現接觸密封的。密
封圈結構簡單、制造方便、磨損后能自動補償、密封性能隨著壓力的升高而提高，因此密
封可靠，密封表面的加工要求也不高。常用密封圈按其斷面形狀可分為O 形密封圈、Y 形
密封圈、V 形密封圈等。
O 形密封圈的外側、內側及端部都能起密封作用。由于它是依靠裝配后產生的壓縮變
形來實現的（圖 4-10（a）所示），因此任何形狀的密封圈在安裝時必須保證足夠的預壓縮
量，預壓縮量過小不能密封，過大則摩擦力增大，易損壞。所以安裝密封圈的溝槽尺寸和
表面質量必須按有關手冊給出的數據嚴格保證。當動密封的壓力超過 10 MPa 或靜密封的
壓力超過32 MPa 時，密封圈有可能被擠入間隙，產生破損，降低密封性，因此，O 形密封
圈需要加密封擋圈保護，如圖4-10（b）所示。O 形密封圈密封的優點是簡單、可靠、體積
小、動摩擦阻力小、安裝方便、價格低，故應用極為廣泛。
Y 形密封圈在工作時受液壓力作用使唇張開，分別貼在配合表面上，起到密封作用。
當油壓升高時，唇邊與配合表面貼得更緊，密封性能更好，并在磨損后具有自動補償能力。
為此，在裝配時應注意使唇邊面對有壓力的油腔。當壓力變化較大、運動速度較高時，要
采用支承環來定位，以防發生翻轉現象，如圖 4-11（a）所示。Y 形密封圈的彈性比 O 形
密封圈差，伸張性小，在設計時，要考慮如何安裝和拆卸的問題。
V 形密封圈由三個不同截面的支撐環、V 形密封環和壓環組成，如圖4-11（b）所示，
其中密封環的數量由工作壓力大小而定。當工作壓力小于 10 MPa 時，使用三件一套已足
夠保證密封；當工作壓力高于 10 MPa 時，可增加密封環的數量，以提高密封效果。與 Y
形密封圈一樣，在裝配時也必須使唇邊開口面對壓力油作用方向。V 型密封圈耐高壓、密
封性能良好、壽命長，但密封裝置的摩擦力和結構尺寸較大，檢修、拆換不便。主要用于
大直徑、高壓、高速柱塞或活塞和低速運動活塞桿的密封。
4．緩沖裝置
液壓缸一般不考慮緩沖問題，但當活塞運動速度高或運動部件質量較大時，慣性力有
可能使活塞撞擊缸底或缸蓋，則必須設置緩沖裝置。緩沖裝置的作用是為了防止活塞在行
程終了時，由于慣性力的作用與缸蓋發生撞擊。緩沖原理是活塞在接近缸蓋時，增大回油
阻力，以降低活塞的運動速度，從而避免活塞撞擊缸蓋。常用的緩沖裝置是應用節流原理
來實現緩沖的。
在環狀縫隙節流緩沖裝置中，當緩沖柱塞進入緩沖孔時，封閉在緩沖孔中的油液只能
從緩沖柱塞與緩沖孔之間的環狀縫隙緩慢排出，使液壓缸產生背壓，迫使活塞運動速度降
低，實現緩沖。這種緩沖裝置結構簡單，開始作用時緩沖效果明顯，在背壓中引起的沖擊
壓力較高，隨后緩沖效果逐漸減弱。其適用于運動部件慣性不大，移動速度不高的場合。
軸向三角槽節流緩沖裝置是在活塞上開軸向三角槽，活塞與端蓋間的油液只能經軸向三角
槽排出，隨著活塞的運動，三角槽通流面積越來越小，緩沖作用逐漸增強，活塞被逐漸制
動，因而使緩沖作用均勻，沖擊壓力小，克服了在行程最后階段緩沖作用減弱的問題。
5．排氣裝置
液壓系統在安裝過程中或長期停止工作后，液壓缸及其回路不可避免地要滲入空氣。液壓系統中混入空氣后，會影響液壓缸運動的平穩性，如低速運動時易爬行，啟動時出現
沖擊、振動和噪聲，換向精度降低等，壓力過大時還會產生絕熱壓縮而造成局部高溫。對
于速度穩定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，為了排除積留在內的空氣，常在液壓缸的
最高部位設置專門的排氣裝置，如圖4-13 所示。
