油缸与活塞间隙(液压油缸的基础知识解析，值得收藏)

Posted 2023-05-31

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油缸与活塞间隙(液压油缸的基础知识解析，值得收藏)

液压油被压入液压筒内会产生很大的压力，这个压力已经应用到众多的机械设备中，这次我们来说说有关液压缸的内容！

液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动(或摆动运动)的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。

液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比;液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置与排气装置组成。缓冲装置与排气装置视具体应用场合而定，其他装置则必不可少。

01 液压缸的组成▼

液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成；为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧，还装有防尘装置；为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖，液压缸端部还设置缓冲装置；有时还需设置排气装置。

▲常用液压缸结构图

缸筒：缸筒是液压缸的主体零件，它与缸盖、活塞等零件构成密闭的容腔，推动活塞运动。

缸盖：缸盖装在液压缸两端，与缸筒构成紧密的油腔。通常有焊接、螺纹、螺栓、卡键和拉杆等多种连接方式，一般根据工作压力，油缸的连接方式，使用环境等因素选择。

活塞杆：活塞杆是液压缸传递力的主要元件。材料一般选择中碳钢（如45号钢）。油缸工作时，活塞杆受推力、拉力或弯曲力矩等，固保证其强度是必要的；并且活塞杆常在导向套中滑动，配合应合适。

活塞：是将液压能转为机械能的主要元件，它的有效工作面积直接影响液压缸的作用力和运动速度。活塞与活塞杆连接有多种形式，常用的有卡环型、轴套型和螺母型等。

导向套：导向套对活塞杆起导向和支撑作用，它要求配合精度高，摩擦阻力小，耐磨性好，能承受活塞杆的压力、弯曲力以及冲击振动。内装有密封装置以保证缸筒有杆腔的密封，外侧装有防尘圈，以防止杂质、灰尘和水分带到密封装置处，损坏密封。

缓冲装置：活塞和活塞杆在液压力的驱动下运动时具有很大的动量，当进入油缸的端盖和缸底部分时，会引起机械碰撞，产生很大的冲击压力和噪音。采用缓冲装置，就是为了避免这种碰撞。其工作原理是使缸筒低压腔内油液（全部或部分）通过节流把动能转换为热能，热能则由循环的油液带到液压缸外。缓冲装置的结构分为恒节流面积缓冲装置和变节流型缓冲装置两种。

液压传动原理

以油液作为工作介质，通过密封容积的变化来传递运动，通过油液内部的压力来传递动力。

动力部分：将原动机的机械能转换为油液的压力能（液压能）。例如：液压泵。
执行部分：将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能。例如：液压缸、液压马达。
控制部分：用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。例如：压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀。
辅助部分：将前面三部分连接在一起，组成一个系统，起贮油、过滤、测量和密封等作用。例如：管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等。

02 液压缸按结构分类▼

活塞式液压缸：单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。

伸缩式液压缸：具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。

摆动式液压缸：是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，也称摆动式液压马达。有单叶片和双叶片两种形式。定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。

03 液压缸的主要参数▼

液压缸的主要参数包括压力、流量、尺寸规格、活塞行程、运动速度、推拉力、效率和液压缸功率等。

压力：压力是油液作用在单位面积上的压强。计算公式p=F/A，即作用在活塞上的载荷除以活塞的有效工作面积。在同一个活塞的有效工作面积上，载荷越大，克服载荷所需要的压力就越大。

液压缸依照使用压力可分为下列规格：70kgf/cm平方(7Mpa)称低压液压缸，140kgf/cm平方(14Mpa)称中压液压缸，210kgf/cm平方(21Mpa)称高压液压缸。

流量：流量是单位时间内油液通过缸筒有效截面积的体积。计算公式Q=V/t=vA，其中V表示液压缸活塞一次行程中所消耗的油液体积，t表示液压缸活塞一次行程所需时间，v表示活塞杆运动速度，A表示活塞的有效工作面积。

活塞行程：活塞行程指活塞往复运动时在两极之间走过的距离。一般在满足了油缸的稳定性要求后，按实际工作行程选取与其相近似的标准行程。

活塞的运动速度：运动速度是单位时间内压力油液推动活塞移动的距离，可表示为v=Q/A。

尺寸规格：尺寸规格主要包括缸筒的内外径、活塞直径、活塞杆直径和缸盖尺寸等，这些尺寸根据液压缸的使用环境，安装形式，所需提供的推拉力以及行程等来计算，设计和校核。

04 液压缸的内部设计▼

设计宗旨：依据现场工作温度、工作介质及本厂加工情况而定。以机械设计手册为依据，计算出内部结构的尺寸。

1.密封的选用必须根据现场工作温度、环境污染情况、工作介质来选用。水-乙二醇介质不能使用聚氨酯密封。　

2.油缸的缸头尽量采用V型组合密封，这样可以弥补沟槽加工光洁度的误差。　

3.密封沟槽尺寸严格依据设计手册进行设计。　

4.油缸活塞密封一般选用格莱圈加导向带，格莱圈的耐高温和抗污染性比较好。　

5.气缸密封一般选用日本NOK系列，一定不要使用国产油缸密封，否则气缸启动阻力太大，动作不平稳甚至不工作。

6.油缸缸头缸底和缸筒之间的O型圈密封，最好加挡圈，这样可以弥补加工制作的误差。

7.缸筒和缸头缸底以及中摆的联接尽量不采用焊接的方式，因为焊接会造成缸筒变形，可用螺纹联接或其他连接方式。

05 液压缸常见问题及维修▼

液压缸漏油

外泄漏是指油液从各密封不严处泄漏到液压缸外面的大气中，最常见的外泄漏有以下三处：

（1）液压缸套与缸盖（或导向套）密封部位漏油（解决方法：更换新O型圈）；

（2）活塞杆与导向套面相对运动处向外漏油（解决方法：若活塞杆有损伤，可用汽油将其清洗干净，干燥后用金属胶涂抹在损伤处，再用活塞杆油封在活塞杆上来回移动刮去多余的胶，等胶完全固化后再投入使用。若导向套磨损，可加工一个内径略小的导向套来更换）；

（3）液压缸管接头密封不严引起的漏油（解决方法：除检查密封圈的密封情况外，还应检查接头是否正确装配，是否可靠拧紧以及接触面有无伤痕等，必要时更换或修复）

液压缸内泄漏是指在液压缸内部油液从高压腔通过各种间隙向低压腔泄漏。内泄漏较难发现，只有通过系统工作情况，如推力不足、速度下降、工作不稳定或油温升高等来判断。液压缸内泄漏一般有以下两处：

（1）活塞杆与活塞之间的静密封部分（解决方法：在两者密封表面加装O型圈）；

（2）缸套内壁与活塞之间的动密封部分（解决方法：发现内漏时，应首先对各配合零件进行严格检查。缸套的修复多采用镗内孔的方法，然后配以加大直径的活塞）