液壓缸的五大組成部分是:缸筒組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置、排氣裝置。

  缸筒組件

  缸筒組件包括缸筒和缸蓋(前后端蓋)。這一部分的結構問題,一是缸筒與缸蓋的聯接方式;二是液壓缸的安裝固定方式。

  (1)缸筒和端蓋的聯接方式

  缸筒和端蓋聯接的各種典型結構及其優缺點如圖4—1所示。缸筒和缸蓋的聯接方式與缸筒和缸蓋的材料及液壓缸的工作壓力等因素有關。工作壓力p較低(p<10MPa)時,常用鑄鐵材料做缸筒,其聯接方式多采用法蘭聯接,法蘭隨同缸筒同時鑄出。工作壓力較高時,常用無縫鋼管(10MPa< p <20MPa)和鑄鋼、鍛鋼(p >20MPa)。

  對圖4—1所示結構說明如下。

  拉桿聯接。前后端蓋裝在缸筒兩邊,用4根拉桿(螺栓)將其緊固。這種聯接通常只用于較短的液壓缸。

  法蘭聯接。當采用無縫鋼管做缸筒而又采用法蘭聯接時,需在無縫鋼管上焊上法蘭盤,再用螺釘與端蓋緊固[4—1(b)I]。此種結構應用最廣,特別是中壓液壓缸均采用這種結構。若工作壓力較小,缸壁又較厚時,可直接用螺釘將缸蓋與缸筒聯接起來。此時缸筒材料常為鑄鐵。

  卡環聯接。圖4—1(c)I為外卡環聯接;Ⅱ為內卡環聯接。圖中K為卡環,把卡環切成兩塊(半環)裝于缸筒槽內。當液壓缸軸向尺寸受到限制,又要獲得較大行程時,有時采用外卡環聯接。

  焊接聯接。這種聯接其內孔清洗、加工較困難,且易產生變形,故多應用于液壓缸較短的場合。

  螺紋聯接。圖中I為外螺紋聯接;Ⅱ為內螺紋聯接。

  鋼絲聯接。該結構適用于低工作壓力的場合。

  在上述結構中,焊接聯接只能用于缸筒的一端,另一端必須采用其他結構。對于法蘭聯接、螺紋聯接和焊接聯接則較為普遍地應用于自制的中小型非標準液壓缸中。

  (2)液壓缸的安裝固定方式

  液壓缸與機架的安裝方式如圖4-2所示。其中支座式、法蘭式適用于缸筒與機架間沒有相對運動的場合;軸銷式、耳環式、球頭式適用于缸筒與機架間有相對運動的場合。在液壓缸兩端都有底座時,只能固定一端,另一端浮動,以適應熱脹冷縮的需要(當液壓缸較長時這點尤為重要。采用法蘭或軸銷安裝定位時,法蘭或軸銷的軸向位置會影響活塞桿的壓桿穩定性。這點應予注意。

  活塞組件

  這部分包括活塞和活塞桿?;钊M件的結構包括活塞和活塞桿的聯接、活塞桿頭部的結構兩方面問題。根據工作壓力、安裝形式(缸定式還是桿定式)及工作條件的不同,活塞組件亦有多種結構形式。

  (1)活塞和活塞桿的聯接

  活塞和活塞桿的聯接方法多數采用如下形式:

  螺紋聯接。如圖4—3所示。這種聯接形式在機床上較因此這種形式不適合于高壓系統。

  非螺紋聯接。這種聯接適用于高壓系統。圖4—4為這種結構的幾種常見形式,圖4—4(a)為單半圓環式。半圓環3(切成兩半)放在活塞桿6的環形槽里,通過彎板4夾緊活塞5,并由軸套2套住,軸套又由彈簧圈1固定在活塞桿上。圖4—4(b)為雙半圓環式,活塞桿1上使用了2個半環4,它們分別由2個密封座2套住,然后在密封座之間塞人2個半環形活塞3,圖4-4(c)則是用錐銷1把活塞2固定在活塞桿3上。

  在小直徑的液壓缸中,也有將活塞和活塞桿做成整體結構的。這種結構雖然簡單、可靠,但加工比較復雜。當活塞直徑較大、活塞桿較長時尤其如此。

  (2)活塞桿頭部結構

  活塞桿頭部直接與工作機械聯系,根據與負載聯接的要求不同,活塞桿頭部主要有如圖4—5所示幾種結構供選擇。

  活塞組件的材料?;钊话愣加媚湍ヨT鐵制造,活塞桿則不論是實心的還是空心的,大多都用鋼料制成。

  液壓缸的泄漏途徑

  液壓缸在工作時,腔內壓力較腔外壓力(大氣壓)高得多;缸內進油腔壓力較回油腔壓力高得多。這樣,油液就可能通過固定件的聯接處(途徑之一),如端蓋和缸筒的聯接處,和有相對運動部件的配合間隙(途徑之二)而泄漏。如圖4—6所示。外泄不但使油液損失影響環境,而且有失火的危險。內泄則將使油液發熱、液壓缸容積效率降低,進而使液壓缸工作性能變壞。因此應最大限度地減少泄漏。

  橡膠密封圈的類型(O、Y、V)及應用場合、特點

  橡膠密封圈按其斷面形狀分為O形、Y型和V型三種形式。

  型密封圈。這種密封圈斷面呈圓形,如圖4—7所示。其材料用耐油橡膠制成,具有較強的抗腐蝕性。它既可以用于活塞、缸筒這樣有相對運動件之間的密封,又可以用于端蓋、缸筒這樣固定件之間的密封;既可用O型圈的內徑d或外徑D密封,又可用O型圈的端面密封。

  O型密封圈的密封作用是依靠裝配后產生的壓縮變形實現的。當壓力較高時,O型圈可能被壓力油擠進配合間隙,引起密封圈破壞,因此在O型圈的一側或兩側(決定于壓力油作用于一側或兩側)增加一個擋圈:對于固定密封,當壓力大于32MPa時就要用擋圈。

  這樣,密封壓力最高可達70MPa;對于運動密封,當壓力大于10MPa時也要用擋圈,此時密封壓力最高可達32MPa。為了保證密封性能,安裝O型圈的溝槽尺寸及表面粗糙度應符合要求(查閱有關手冊)。

  O型密封圈的形狀簡單、安裝尺寸小,摩擦力不大,密封性良好,故應用廣泛。但其使用壽命不很長,不宜在速度較高的滑動密封中使用。

  型密封圈。這種密封圈斷面呈Y型,如圖4—8所示。一般也用耐油橡膠制成。它依靠略為張開的唇邊貼于密封面而實現密封。油壓增加時,唇邊作用在密封面上的壓力也隨著增加,并在磨損后有一定的自動補償能力。故密封性能較好,且能保持較長的使用壽命。在裝配Y型密封圈時,可將它直接裝入溝槽內。但一定要使其唇邊面向高壓區才能起到密封作用,并且在工作壓力波動大、滑動速度較高的情況下,要采用支承環來定位。

  Y型密封圈密封可靠,壽命較長、摩擦力小,常用于速度較高的液壓缸。適用工作油溫為-40℃8013,工作壓力為20MPa。

  型密封圈。其斷面呈V型。如圖4—9所示。該圈用帶夾織物的橡膠制成,由支承環、密封環、壓環三部分疊合組成。當要求密封的壓力小于10MPa時,使用由3個圈組成的一套已足夠保證密封性;當壓力大于10MPa時,可增加中間環節的數量。在安裝V型圈時,也應注意使密封圈的唇邊面向高壓區。V型密封圈耐高壓,密封性能可靠,但密封處摩擦較大,在大直徑柱塞或低速運動的活塞桿上采用較多。

  其工作溫度為-400C800C,工作壓力可達50MPa。

  液壓缸的緩沖、排氣

  為了避免活塞在行程兩端沖撞缸蓋,產生噪聲,影響工件精度以至損壞機件,常在液壓缸兩端設置緩沖裝置。其作用是利用油液的節流原理來實現對運動部件的制動。

  常用的緩沖裝置(4—10所示)有環狀間隙式[4-10(a)]、節流口可調式[4-10(b)]、節流口可變式[4-10(c)]等三種形式。環狀間隙式:當緩沖柱塞d。進入與其相配的缸蓋上內孔時,液壓油(回油)必須通過間隙δ才能排出,使活塞速度降低。由于配合間隙不變,故緩沖作用不可調,且隨活塞速度的降低,其緩沖作用逐漸減弱。節流口可調式:當緩沖柱塞d,進入缸蓋上的內孔時,液壓油(回油)必須經過節流閥1才能排出。由于節流閥是可調的,故緩沖作用也可調,但這種調節是緩沖進行前的調節,在緩沖進行中,緩沖作用仍是固定不變的。節流口可變式:在活塞的軸向上開有三角溝槽1,其過流斷面越來越小,緩沖作用隨著速度的降低而增強。緩沖作用均勻,緩沖壓力較低,制動位置精度較高,解決了在行程最后階段緩沖作用過弱的問題。

  關于液壓缸的排氣。對于長期不用的液壓缸或新買進的液壓缸,常在缸內最高部位聚積空氣??諝獾拇嬖跁挂簤焊走\動不平穩,產生振動或爬行。為此,液壓缸上要設排氣裝置。