液壓缸的基礎知識

隨著現代工業的發展，液壓傳動技術在全球許多行業得到極大應用和發展，例如工程機械的裝載機、推土機和壓路機等；起重運輸機械的叉車、皮帶運輸機和汽車吊等；建築機械的打樁機、液壓千斤頂和平地機等；農業機械，汽車工業，礦山機械，冶金機械……

液壓傳動設備通常由動力、執行、控製和輔助等四種元件組成。並且液壓缸作為實現直線往複運動或小於360。 往複擺動運動的液壓機構，結構簡單，工作可靠，也是液壓系統中應用極廣泛的主要執行元件，它是將原動機以機械能形式驅動液壓泵產生的液體壓力能，再變成可直接驅動負載進行往複運動或小於360。往複擺動運動的機械能的一種能量轉換裝置。我們要了解液壓缸，就必須知道下列的基礎知識。

一、液壓缸的分類和組成

液壓缸按結構形式，可分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸和特殊缸四類；按額定壓力分為高壓和超高壓液壓缸、中高壓液壓缸與中低壓液壓缸……。

1、缸筒：缸筒是液壓缸的主體零件，它與缸蓋、活塞等零件構成密閉的容腔，推動活塞運動。常用的缸筒結構有8類，通常根據缸筒與端蓋的連接形式選用。材料一般要求有足夠的強度和衝擊韌性，對焊接的還要有良好的焊接性能，所以常用材料有：25，45，ZG200~400，1Cr18Ni9等等。缸筒毛坯多采用冷拔或熱紮無縫鋼管，因此工序通常是調質（保證缸筒的強度，使其能承受油壓不會變形和破壞）→珩磨或鏜滾壓（保證缸筒內徑的粗糙度、圓度、圓柱度和直線度等，使活塞密封性在長期往複運動後不變）→車（保證缸筒全長等設計尺寸要求）→鑽（加工出油口孔，保證進出油路）→鉗

2、缸蓋：缸蓋裝在液壓缸兩端，與缸筒構成緊密的油腔。通常有焊接、螺紋、螺栓、卡鍵和拉杆等多種連接方式，一般根據工作壓力，油缸的連接方式，使用環境等因素選擇。

3、活塞杆：活塞杆是液壓缸傳遞力的主要元件。材料一般選擇中碳鋼（如45號鋼）。油缸工作時，活塞杆受推力、拉力或彎曲力矩等，固保證其強度是必要的；並且活塞杆常在導向套中滑動，配合應合適，太緊了，摩擦力大，太鬆了，容易引起卡滯現象和單邊磨損，這就要求其表面粗糙度、直線度和圓度等合適。所以，活塞杆的工藝通常是粗車→調質→半精車→淬火→鍍前磨→鍍鉻→鍍後磨→精車。

4、活塞：活塞是將液壓能轉為機械能的主要元件，它的有效工作面積直接影響液壓缸的作用力和運動速度。活塞與活塞杆連接有多種形式，常用的有卡環型、軸套型和螺母型等。當無導向環時，活塞用高強度鑄鐵HT200~300或球墨鑄鐵；當有導向環時，活塞用優質碳素鋼20號、35號和45號。

5、導向套：導向套對活塞杆起導向和支撐作用，它要求配合精度高，摩擦阻力小，耐磨性好，能承受活塞杆的壓力、彎曲力以及衝擊振動。內裝有密封裝置以保證缸筒有杆腔的密封，外側裝有防塵圈，以防止雜質、灰塵和水分帶到密封裝置處，損壞密封。金屬導向套一般采用摩擦系數小、耐磨性好的青銅、灰鑄鐵、球墨鑄鐵和氧化鑄鐵等；非金屬導向套可采用聚四氟乙烯和聚三氟氯乙烯等。

6、緩衝裝置：活塞和活塞杆在液壓力的驅動下運動時具有很大的動量，當進入油缸的端蓋和缸底部分時，會引起機械碰撞，產生很大的衝擊壓力和噪音。采用緩衝裝置，就是為了避免這種碰撞。其工作原理是使缸筒低壓腔內油液（全部或部分）通過節流把動能轉換為熱能，熱能則由循環的油液帶到液壓缸外。緩衝裝置的結構分為恒節流面積緩衝裝置和變節流型緩衝裝置兩種。

二、液壓缸的主要參數

液壓缸的主要參數包括壓力、流量、尺寸規格、活塞行程、運動速度、推拉力、效率和液壓缸功率等。

1、壓力：壓力是油液作用在單位面積上的壓強。計算公式p=F/A，即作用在活塞上的載荷除以活塞的有效工作面積。從上式可知，壓力值的建立是由載荷的存在而產生的。在同一個活塞的有效工作面積上，載荷越大，克服載荷所需要的壓力就越大。換句話說，如果活塞的有效工作面積一定，油液壓力越大，活塞產生的作用力就越大。平常我們說的額定壓力，是液壓缸能以長期工作的壓力。按額定壓力，液壓缸壓力分級見下表：單位 MPa

***允許壓力指液壓缸在瞬間所能承受的極限壓力；而耐壓試驗壓力是指檢查液壓缸質量時需承受的試驗壓力，這兩種壓力各國多數規定小於等於1.5倍額定壓力。

2、流量：流量是單位時間內油液通過缸筒有效截面積的體積。計算公式Q=V/t=vA，其中V表示液壓缸活塞一次行程中所消耗的油液體積，t表示液壓缸活塞一次行程所需時間，v表示活塞杆運動速度，A表示活塞的有效工作面積。

3、活塞行程：活塞行程指活塞往複運動時在兩極之間走過的距離。一般在滿足了油缸的穩定性要求後，按實際工作行程選取與其相近似的標準行程。

4、活塞的運動速度：運動速度是單位時間內壓力油液推動活塞移動的距離，可表示為v=Q/A。

5、尺寸規格：尺寸規格主要包括缸筒的內外徑、活塞直徑、活塞杆直徑和缸蓋尺寸等，這些尺寸根據液壓缸的使用環境，安裝形式，所需提供的推拉力以及行程等來計算，設計和校核。

三、液壓缸常見問題及維修

液壓缸作為一種元件、一種工作裝置，與所有機械設備一樣，在長期運行過程中不可避免地在其結構零部件中會產生不同程度的磨損、疲勞、腐蝕、鬆動、老化變質甚至損壞等現象，使得液壓缸工作性能、技術狀況惡化，進而直接造成整台液壓設備的故障，甚至失效。因此，對液壓缸日常工作中常見問題的排除和維修是非常重要的。

四、液壓缸的發展動態

隨著液壓技術的深入普及和應用領域、場合的日益擴大，對液壓缸的工作性能、構造、使用範圍、製造精度、外觀、材料、試驗方法都不斷提出新的要求，因此不斷推動著液壓缸的發展和進步。

其總的趨勢為：

1、高壓化、小型化。高壓化是減少液壓缸徑向尺寸和減輕重量，並縮小整套液壓裝置體積的有效途徑。

2、新材質、輕量化。隨著高壓化、小型化，液壓缸使用環境的考驗等，新材質、輕量化也成了解決辦法之一。

3、新穎結構複合化。為了適應液壓缸應用範圍的擴大，各種新穎結構的液壓缸不斷出現，如自控液壓缸、自鎖液壓缸、鋼纜式液壓缸、蠕動式液壓缸和複合化液壓缸等。

4、高性能、多品種。

5、節能化與耐腐蝕。