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1、虽然液压缸的结构多种多样，但我们只要熟悉液压缸局部结构的基本类型，再根据其工况进行选择、组合、变型、派生，就可设计出所需的结构。一、缸体组件（由缸体与缸盖连接面成）缸体组件内充满了有压液体，相当于一个“压力容器”，要求它有一定强度、无外泄漏、结构紧凑，并且加工方便、拆装的工艺性好。（一）不可拆式缸体组件用于压机的大直径高压缸，缸体组件为一端开口，另一端封底（俗称缸底）的锻件或铸钢件。缸底形状有平底、椭圆底和球底见图-2-5（1）（2）（3），球底的受力情况比平底、椭圆底好，但锻造工艺性差，轴向尺寸大。用于行走机械的高压缸要求轻巧，常用无缝钢管作缸体，与缸盖焊接而成缸底图-2-5 （4）。（二）
2、可拆式缸体组件对于中高压、中低压的缸体组件，为便于加工和拆装，多用可拆式结构，缸盖用螺钉（或螺栓）、螺纹与缸体相连接，常见有以下几种类型：l缸盖螺钉式如图-2-5（5），缸体为铸铁件，在端部铸出凸缘，缸盖用螺钉与之紧固，广泛用于中低压缸。图-2-5（6）的缸体为35号无缝钢管，两端焊法兰。图-2-5（7） 缸体用圆钢坯直接车削而成，中段外圆直径车小，用于小直径短程缸，如夹紧缸、定位缸等。2缸盖螺栓（拉杆）式图-2-5（8）所示的缸体为标准的圆筒形无缝钢管，结构通用性大，但径向结构尺寸稍大，当用于高压长行2 / 17程时，螺栓易变形，缸盖易松动，可用于中低压短程液压缸或气缸。图-2-5（9）为另
3、一种结构，螺栓布置在方形缸盖的四角。3缸盖卡环式 图-2-5（10）所示用卡环（一般为半圆环）嵌入缸体的槽内，用螺钉将缸盖与法兰紧固。对于薄型钢管，沟槽将削弱缸体的强度，有时不允许加厚缸壁，可用凸台和衬套，适用于铝合金缸体如图-2-5（11）。连接强度要求不高时，可用弹性钢丝、弹性挡圈代替卡坏，如图-2-5（12）所示。卡坏也可置于缸壁内侧，图-2-5（13）为内卡环，分四段装入槽内，内孔为锥面，此结构轴向尺寸较大，活塞装入缸筒时，O形圈易切坏，但拆装方便，用于大直径中高压缸。图-2-5（14）为另一种内卡环结构。4缸盖螺纹式缸盖直接用螺纹与缸体连接，省去螺钉、螺检、卡环，结构紧凑，如图-2-
4、5（15）所示。但不便于在缸体上加工螺纹，而且若密封圈和管接头安装在缸盖上时，密封圈易拧扭，管接头难以定方位，螺纹面与密封表面也不易同心，长期使用后螺纹易“诱死”，不易拆卸。图-2-5（16）为内螺纹结构，0形圈置于端面，图-2-5（17）为一种派生结构，缸盖不带螺纹，由螺母将缸盖压紧，用螺钉紧定，就可避免图-2-5（15）的缺陷。（三）缸盖结构活塞杆若伸出缸体组件之外，则缸盖同时与缸体、活塞杆发生关系。往往为了简化缸体结构，宁可把许多结构（诸如活塞杆的导向、密封、防尘装置、缓冲、排气装置以及液压缸的进、出油口等）集中在缸盖内。缸盖是小件，即使结构稍复杂些，还是比较容易装夹和加工。这里仅介绍如
5、何在缸盖内安排活塞杆的导向装置（其它装置详见后）。当活塞杆的长径比较大、行程长、运动精度高并承受偏心负载时，必须要在缸盖内考虑活塞杆的导向，如图-2-6所示。（1）缸盖材料为灰铸铁时，可由缸盖本身导向，省去导向套（图-2-6（1）。（2）一般应设置导向套，便于在磨损后更换，其材料为铸造青铜、尼龙、灰铸铁等，其安装部位可在密封圈靠近压力油腔的内侧图-2-6（2）、（3）或在密封圈外侧图-2-6（4）。前者有利于导向套表面的润滑，但对于靠压力油作用于唇边使其张开的密封圈（如Y 形密封圈），应在导向套上开设贯穿的油槽图-2-6（2）。后者有利于提高活塞杆的支承刚性，可略为增加活塞杆的支承跨度。（3）
6、长行程时，可采用球面自位导向套图-2-6（5）二、活塞组件（由活塞与活塞杆连接而成）活塞组件将缸体组件分隔成高、低压两个工作腔，又与运动部件相接输出动力。因此，对活塞组件既有密封要求又有受力要求。一、不可拆式活塞组件图-2-7（l）、（2）为压机液压缸的活塞组件，因活塞与活塞杆直径差值小，用整体式，以简化结构，传递动力时又可提高结构刚性，用中空式以减小质量。图-2-7（3）为焊接式，适于活塞与活塞杆直径差值大，省却螺纹连接所需的防松装置，结构紧凑，用于活塞杆固定的组合机床滑台液压缸中。二、可拆式活塞组件这种结构的目的在于可合理选择活塞材料以及便于在活塞上安装密封圈。缸体与活塞为一对摩擦副，我们
7、知道，为提高其耐磨性，两者的材料匹配应为一硬一软的组合，避免材料的亲和性造成“咬死”。例如，缸体用钢、活塞用铸铁，或缸体用铸铁、活塞用钢，若两者都采用钢时，可在活塞上镶以铜套、尼龙套或布酚醛塑料等，有时也可用铝合金。图-2-7（4）（11）为常见的可拆式活塞组件的结构。其中（4）（7）为螺纹连接，拆装方便，连接稳固，无间隙，但在负载多变时仍容易松劲，必须考虑防松装置（如双螺母、锁紧垫片、开槽锁紧螺母甚至焊死），可用于中低压、中高压缸。图（8）（11）为非螺纹连接，适于负载多变场合，但存在径向和轴向间隙，不易卡紧，用于高压缸（图中所示的1 均为半环）。销钉（锥销、开口销）连接无间隙，仅限用于轻载
8、，如图-2-l、-2-2 所示。三、密封结构图-2-8为液压缸的密封结构简图，由缸体组件、活塞组件的静密封（密封圈1、2、4）以及两组件之间的动密封（密封圈3、5）组成。液压缸一般不允许有外泄漏，但有时在活塞杆外圆处需要一层油膜，在规定范围内允许有少量渗漏，以免增大密封阻力而使密封圈发热、磨损。有些场合，为了不使泄漏油液污染环境，可设计一条集油槽6。7为防尘圈。选择各种密封装置的注意点如下：（一）间隙密封常见于活塞与缸体孔之间的动密封。尺寸猜度高，往往单配间隙，互换性差，磨损后无法补偿，只能更换活塞用于摩擦力要求小、运动轻快的中高速液压缸和动作灵敏的伺服系统掖压缸。（二）O形圈密封1O形圈密封
9、的原理属于挤压型密封，因此，O形圈预压缩量的大小将直接影响其密封性。选定O形圈规格尺寸后，预压缩量也相应确定，如图-2-8中的O形圈1规格为100953.1，100外径为选择的依据，95即为安装O形圈的构槽底径，3.1为O形圈的截面直径，其预压缩量1= 100%=19.35%(2.5=）。同理，O形圈2 的规格尺寸为45403.1，内径40为选择依据，预压缩是2= 100%=19.35%。运动用O形圈3、5其规格为100905.7, 56503.5, 其预压缩量分别为3= 100%=12.28%，5= 100%=14.28%，由此可见，静密封的O形圈截面尺寸比动密封的小（也可与动密封相等），静
10、密封的O形圈预压缩量比动密封大。现在O形圈有新国标GB3452.1-82，在选择规格时也要注意有合适的预压缩量。2使用O形圈密封后，活塞与缸孔的配合公差比间隙密封的要求大大降低。这是O形圈密封的一个优点。3用于静密封的O形圈，可按需要布置在轴上、孔内、端面或角上，而以端面的密封效果最佳。构槽高度h确定后，预压缩量也相应确定，见图-2-8。4压力超过10MPa时，要增加挡圈。5装拆O形圈时，禁止通过锐边、螺纹表面甚至145的倒角棱面。因此，在液压缸的结构设计中，在缸口、孔口、槽口或轴端，均应有1030的导向锥面，以防割伤O形圈。6大直径、高速度、压力变动大的往复运动中，在摩擦力的作用下容易使O形
11、圈在沟槽内翻转扭曲，此时要用唇形密封圈代替。（三）唇形密封圈（U形、Y形、Yx形、V形等密封圈）1唇形圈的密封是靠压力油直接作用于唇边，使其充分张开，贴紧密封表面而成。但V形圈的唇边是在压环的压紧力作用下，由支承环迫使其张开的，其张开的程度由压紧力调节，如图-2-6（3）、（5）所示。2唇口要对着压力油的方向，不得反装。3U形密封圈的唇边长而软，必须要用支承环，如图-2-7（8）所示。Y 形密封圈一般可不用支承环，但高速、压力变动大时仍要使用，以固定住密封圈。Yx形密封圈因宽高之比等于或大于2，又设计成不等高唇（短唇作密封用，长唇作支承用），抗翻转性好，可取消一支承环。4大直径唇形圈可扩大直径
12、利用其弹性装入沟槽中，如图-2-7（9）所示。但对于小直径唇形圈，弹性较差，为减小初始的残余变形，要设计成直接套装结构，如图-2-7（8）、（10）所示。5U形圈的摩擦力小且稳定，可通过支承环来调节。Yx形圈的短唇刚性大、摩擦力大，不能调节。V形圈的摩擦力大小要视V形圈的数量、压环的压紧力而定。降低密封表面的粗糙度（如Ra0.2）和硬度（如液压，镀铬），可减小密封圈的摩擦力，但过高的光洁度（如镜面磨削）反而不能保持油膜而使密封圈发热和磨损。（四）活塞环密封1代替橡胶圈，用于高温、高速、高压，缸壁要镀硬铬。2活塞环接口处存在泄漏，为减少泄漏，相邻两个活塞环的接口要错开。一般不用于低速运动。四、缓
13、冲和排气结构缓冲的目的是防止活塞与缸盖撞击或提高活塞的重复定位精度，其原理是在活塞组件与缸体组件之间形成一个封闭油腔（即缓冲腔），腔内油液的压力作用于活塞（或缸体）克服惯性力，实现减速制动。（一）缓冲结构的关键是形成一个缓冲腔，用腔内的油液通过液压阻尼（间隙、三角沟槽、节流口等）。（二）图-2-9为缓冲时活塞速度u和缓冲腔内油液压力p的曲线。OA、AB、BC分别为起动、匀速、缓冲的时间。在刚开始缓冲的B点，缓冲腔油液的压力很高。液压缸应该按此压力值来校核缸体组件的连接强度。制动时的速度最好呈匀减速曲线，缓冲行程的终点速度应为零，但实际结构中，由于各种参数的影响，终点速度可能并不等于零（见图-2
14、-9的虚线所示），因此常常设计成可调式缓冲结构。（三）要防止能够缓冲，但不能反向迅速起步的弊病。（四）如果不在液压缸最大行程的两端缓冲，而在行程的中途某一点处缓冲，则可在液压缸出口的液压线路中安置行程节流阀，实现减速制动。排气目的是提高液压缸的传动刚性或速度平稳性。对于中低速液压缸，要设置专用排气装置，如放气螺塞、放气阀。对于速度平稳性要求不高的高速缸、高压缸，可不必设排气装置，但液压缸的进、出口应在缸的最高位置上。2-4 液压缸的技术条件由于液压缸的应用面广，对速度、压力、行程及工作性能的要求均不尽相同。因此，设计液压缸时要依具体要求，在装配图上和零件图上制订相应的技术条件。一、装配图上技术
15、条件（一）标明液压缸工作的公称参数：最大输出推力（或最大工作压力）、最高最低速度（最大最小流量）、有效工作行程、工作液品种和工作温度；（二）液压缸的空载试验：在空载压力作用下，全程往复510次，应移动乎稳、灵活，无阻滞现象。空载压力流取决于密封型式，一般可取p =（1.53） 10Pa ；（三）液压缸的负载试验：缸在承受最大负载力时（此时缸内压力为最大工作压力）, 全程往复510次，应移动乎稳、灵活，各零部件无永久变形；（四）液压缸的强度试验。在试验压力（视用途而异，一般为最大工作压力的1.51.75 倍）作用下，试压2分钟，无永久变形和强度破坏。对某些高压缸，要求抽样进行压力容器的爆破试验；（五）泵漏试验：在最大负载力作用下，活塞在某行程位置上保持10分钟，位移不大于0.5毫米（这是指采用橡胶密封圈的活塞），也可用泄漏流量（单位为ml/min）的大小来评定内泄漏的质量指标。对于外泄漏，在1.31.5倍的最大工作压力作用下，活塞全程往复510次，各密封、焊缝处，不得漏油，但在活塞杆处允许少量渗出；（六）缓冲试验：在公称负载力作用下，行程端点应有明显缓冲，无撞缸现象；（七）试验结束，各零件表面要涂上防锈油、缸体外壁涂
