液壓缸的結構
液壓缸通常由後端蓋、缸筒、活塞桿、活塞元件、前端蓋等主要部分組成；為防止油液向液壓缸外洩漏或由高壓腔向低壓腔洩漏，在缸筒與端蓋、活塞與活塞桿、活塞與缸筒、活塞桿與前端蓋之間均設定有密封裝置，在前端蓋外側，還裝有防塵裝置；為防止活塞快速退回到行程終端時撞擊缸蓋，液壓缸端部還設定緩衝裝置；有時還需設定排氣裝置。
上圖給出了雙作用單活塞桿液壓缸的結構圖，該液壓缸主要由缸底1、缸筒6、缸蓋10、活塞4、活塞桿7和導向套8等組成；缸筒一端與缸底焊接，另一端與缸蓋採用螺紋連線。活塞與活塞桿採用卡鍵連線，為了保證液壓缸的可靠密封，在相應位置設定了密封圈3、5、9、11和防塵圈12。
下面對液壓缸的結構具體分析。
3.2.1 缸體元件
缸體元件與活塞元件形成的密封容腔承受油壓作
用，因此，缸體元件要有足夠的強度，度可靠的密封性。
3.2.1.1 缸筒與端蓋的連線形式常見的缸體元件連線形式如圖3.10(1)法蘭式工方便筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘，
它是常用的一種連線形式。
半環連線接可靠，結構緊湊，但削弱了缸筒強度。半環連
接應用十分普遍，常用於無縫鋼管缸筒與端蓋的連線中。
(3)螺紋式連線（接兩種，其特點是體積小，重量輕，結構緊湊，但缸筒端部結構複雜，這種連線形式一般
用於要求外形尺寸小、重量輕的場合。
較高的表面精
所示。連線（見圖a），結構簡單，加，連線可靠，但是要求缸(2)半環式連線（見圖b），分為外半環連線和內
兩種連線形式，半環連線工藝性好，連
見圖f、c），有外螺紋連線和內螺紋連
工藝性好，(4)拉桿式連線（見圖d），結構簡單，通用性強，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力後會拉伸變長，影響效果。只適用於長度不大的
3.2.1.2 缸筒、端蓋和導向套的基本要求
缸筒是液壓缸的主體，其內孔一般採用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝製造，要求表面粗糙度在 0.1～0.4μm，使活塞及其密封件、支承件能順利滑動，從而保證密封效果，減少磨損；缸筒要
承受很大的液壓力，因此，應具有足夠的強度和剛度。
中、低壓液壓缸。
(5)焊接式連線（見圖e），強度高，製造簡單，但焊接時易引起缸筒變形。
此，端蓋要選擇
3.2.2 活塞元件
活塞元件由活塞、活塞桿和連線件等組成。隨液壓缸的工作壓力、安
裝方式和工作條件的不同，活塞元件有多種結構形式。
3.2.2.1 活塞與活塞桿的連線形式
如圖示，活塞與活塞桿的連線最常用的有螺紋連線和半環連線形式，除此之外還有整體式結構、焊接式結構、錐銷式結構等。 端蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因及其連線件都應有足夠的強度。設計時既要考慮強度，又工藝性較好的結構形式。
導向套對活塞桿或柱塞起導向和支承作用，有些液壓缸不設導向套，
直接用端蓋孔導向，這種結構簡單，但磨損後必須更換端蓋。 缸筒、端蓋和導向套的材料選擇和技術要求可參考《液壓工程手冊》。
3.11所螺紋式連線如圖(a)所示，結構簡單，裝拆方便，但一般需備螺母防鬆
裝置；半環式連線如圖(b)所示，連線強度高，但結構複雜，裝拆不便，半環
3.2.2.2 活塞元件的密封
封效能，並隨壓力的增油、抗腐蝕、耐磨、
封方法有以下幾種。
連線多用於高壓和振動較大的場合。
活塞裝置主要用來防止液壓油的洩漏，良好的密封是液壓缸傳遞動力、正常動作的保證，根據兩個需要密封的耦合面間有無相對運動，
可把密封分為動密封和靜密封兩大類。
設計或選用密封裝置的基本要求是具有良好的密加能自動提高密封性，除此以外，摩擦阻力要小、耐壽命長、製造簡單、拆裝方便。 常見的密(1)間隙密封
間隙密封是一種常用的密封方法，它依靠相對運動零件配合面間的微小形縫隙軸向流動理論可知，洩間隙來防止洩漏，由環漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的辦法來減小洩漏。一般間隙為0.01～0.
05mm ，這就要求配合面有很高的加工精度。
深0.5~l mm 、
間距2~5mm 的環形溝槽，其作用如下:
活塞的間隙中布將形成乙個徑向不平衡力，稱為液壓卡緊力，它
使摩擦力增大，開平衡槽後，使得徑向油壓力趨於平衡，使活塞能夠自動
對中，減小了摩擦力； (b)由於同心環縫的洩漏要比偏心環縫小得多，活塞的對中減少了油液的
洩漏量，提高了密封效能； (c)自潤滑作用，油液儲存在平衡槽內，使活塞能自動潤滑。
間隙密封的特點是結構簡單、摩擦力小、耐用，但對零件的加工精度要求較高，且難以完全消除洩漏。故只適用於低壓、小直徑的快速液壓缸。
在活塞的外圓表面一般開幾道寬0.3~0.5mm 、
稱平衡槽，幾何形狀和
的不對稱分
(a)使活塞具有自位效能，由於同軸度誤差，工作壓力油在密封
(2)活塞環密封
活塞環密封依靠裝在活環形槽內的彈性金屬環緊貼缸
筒內壁實現密封，如圖所示。 它的密封效果較間隙密封
好，適用的壓力和溫度範圍很
寬，能自動補償磨損和溫度變化的影響，能在高速條件下工作，摩擦力小，塞
工作可靠，壽命長，但不能完全密封。
y 形及組合式等數種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨酯等。
①o 形密封圈
o 形密封圈的截面為圓
形，主要用於靜密封和速度
較低的滑動密封，其結構簡
單緊湊，宜，可在-40～120°c 的溫度
範圍內工作。但與唇形密封圈相比，其壽命較短，密封裝置機械部分的精
度要求高，啟動阻力較大。
活塞環的加工複雜，缸筒內表面加工精度要求高，一般用於高壓、高
速和高溫的場合。
(3) 密封圈密封
密封圈密封是液壓系統中應用最廣泛的一種密封，密封圈有o 形、v 形、
安裝方便，**便
o 形圈密封的原理如圖所示，o 形圈裝入密封槽後，其截面受到
壓縮後變形。
在無液壓力時，靠o 形圈的彈性對接觸面產生預接觸壓力，實現初始密封，當密封腔充入壓力油後，在液壓力的作用下，o 形圈擠向槽一側，
密封面上的接觸壓力上公升，提高了密封效果。
任何形狀的密封當的預壓縮量，過小不在動密封中，當壓力大於10mpa 時，o 形圈就會被擠入間隙中而損壞，為此需在o 形圈低壓側設定聚四氟乙烯或尼龍製成的擋圈，其厚度為
1.25～
2.5mm ，雙向受高壓時，兩側都要加擋圈，其結構如圖所示。
圈在安裝時，必須保證適能密封，過大則摩擦力增大，且易於損壞，因此，安裝密封圈的溝槽
尺寸和表面精度必須按有關手冊給出的資料嚴格保證。
② v 形密封圈 v 形圈的截面為v 形形密封裝置是由壓環、v 形，如圖所示，v 圈和支承環組成。當工作壓力高於10mpa 時，可增加v 形圈的數量，
提高密封效果。安裝時，v 形圈的開口應面向壓力高的一側。
v 形圈密封效能良好，耐高壓，壽命長，通過調節壓緊力，可獲得最佳的密封效果，但v 形密封裝置的摩擦阻力及結構尺寸較大，主要用於活塞桿的往復運動密封，它適宜在工作壓力p >50mpa 、溫度
-40~80℃的條件下工作。
③ y 形圈
主圖3.1封圈。
密封 y 形密封圈的截面為y 形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩定性和耐壓性較好，摩擦阻力小，壽命較長的密封圈，故應用很普遍。y 形圈要用於往復運動的密封，根據截面長寬比例的不同，y 形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式；寬斷面y 形圈一般適用於工作壓力p <20mpa 。
窄斷面y 形圈一般適用於工作壓力p <32mpa 。
5所示為寬斷面y 形密
y形圈的密封作用取決於它的唇邊對耦合圓的緊密接觸程度，在壓力油作用下，唇邊對耦合面產生較大的接觸壓力，從而達到密封的目的；當液壓力公升高時，唇邊與藕合麵貼得更緊，接觸壓力更高，密封效能更好。
y形圈安裝時，唇口端麵應對著壓力高的一側，當壓力變化較大、滑動速度較高時，要使用支承環，以固定密封圈，如圖3.15(b)所示。
3.2.3 緩衝裝置
當液壓缸拖動負載的質量較大、速度較高時，一般應在液壓缸中設緩衝裝置，必要時還需在液壓傳動系統中設緩衝迴路，以免在行程終端發生過大的機械碰撞，導致液壓缸損壞。緩衝的原理是當活塞或缸筒接近行程終端時，在排油腔內增大回油阻力，從而降低液壓缸的
蓋相撞。
運動速度，避免活塞與缸
液壓缸中常用的緩衝裝置如圖所示。
3.2.3.1 圓柱形環隙式緩衝裝置（**動
畫）如圖(a)，當緩衝柱塞進入缸蓋上的內孔
缸蓋和緩衝活塞間形成緩衝油腔，被封閉油液
能從環形間隙δ排出，產生緩衝壓力，從而實現減速緩衝。這種緩衝裝置在衝過程中，由於其節流面積不變，故緩衝開始時，產生的緩衝制動力很大，array快就降低了。其緩衝效果較差，但這種裝置結
單，製造成本低，所以在系列化的成品液壓缸
中多採用這種緩衝裝置。
3.2.3.2 圓錐形環隙式緩衝裝置
如圖(b)，由於緩衝柱塞為圓錐形，所以緩衝環形間隙δ隨位移量而改
變；即節流面積隨緩衝行程的增大而縮小，使機械能的吸收較均勻，其緩
衝效果較好。
3.2.3.3 可變節流槽式緩衝裝置
如圖3.16(c)，在緩衝柱塞上開有由淺漸
深的三角節流槽，節流面積隨著緩衝行程的
增大而逐漸減小，緩衝壓力變化平緩。
3.2.3.4 可調節流孔式緩衝裝置
如圖3.16(d)，在緩衝過程中，緩衝腔
油液經小孔節流排出，調節節流孔的大小，
可控制緩衝腔內緩衝壓力的大小，以適應液
壓缸不同的負載和速度工況對緩衝的要求，
同時當活塞反向運動時，高壓油從單向閥進
入液壓缸內，活塞也不會因推力不足而產生啟動緩慢或困難等現象。
3.2.4 排氣裝置
液壓傳動系統中往往會混入空氣，使系統工作不穩定，產生振動、爬行或前衝等現象；嚴重時會使系統不能正常工作。因此，設計液壓缸時，必須考慮空氣的排除，對於要求不高的液壓缸，往往不設計專門的排氣裝置，而是將油口布置在缸筒兩端的最高處，這樣也能使空氣隨油液排往油箱，再從油箱溢位；對於速度穩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定專門的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥等。
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