液压缸

操作

液压缸的动力来自于加压的液压油，通常是油。液压缸由一个缸筒组成，缸筒内的活塞与活塞杆相连，来回运动。油缸两端由气缸底部(也称为盖端)和活塞杆从气缸中出来的气缸盖关闭。活塞有滑动环和密封件。活塞将气缸内部分为两个腔室，底部腔室(盖端)和活塞杆侧腔室(杆端)。液压作用于活塞做线性功和运动。

法兰，耳轴，和/或开孔安装在缸体上。活塞杆也有安装附件，将气缸连接到它所推动的物体或机器部件。

液压缸是该系统的执行器或“马达”。液压系统的“发电机”一侧是液压泵，它将固定或调节流量的油输送到液压缸的底部，以使活塞杆向上移动。活塞将另一个腔室中的油推回储层。假设活塞杆腔内的油压近似为零，则活塞杆上的力F等于缸内的压力P乘以活塞面积A:

如果油被泵入活塞杆侧腔，油从活塞区无压力地流回储层，活塞就会向下运动。活塞杆区腔内压力为(拉力)/(活塞面积-活塞杆面积)。

液压缸的部件

液压缸由以下部分组成:

缸筒
气缸筒体大多是无缝厚壁锻造管，必须在内部加工。汽缸筒是地面和/或内部珩磨。

气缸底或缸盖
在大多数液压缸中，油筒和底部是焊接在一起的。如果做得不好，这可能会损坏枪管内部。因此，一些气瓶设计从气瓶端盖到筒体有一个螺纹或法兰连接。(见下面的“拉杆气缸”)在这种类型的桶可以拆卸和修理在未来。

气缸头
气缸盖有时用一种简单的锁(用于简单的气缸盖)连接到气缸盖上。一般来说，这种连接方式是螺纹连接或法兰连接。法兰连接是最好的，但也是最昂贵的。在加工前必须将法兰焊接到管道上。优点是这种连接是用螺栓连接的，拆卸起来总是很简单。对于较大的气缸尺寸，直径为300至600毫米的螺钉断开是一个巨大的问题，以及安装过程中的对准问题。

活塞
活塞是一个短的圆柱形金属部件，在内部将缸筒的两侧分开。活塞通常加工有凹槽，以适应弹性或金属密封。这些密封件通常是o形圈、u形杯或铸铁圈。它们阻止增压液压油通过活塞进入对面的腔室。活塞两侧的压力差导致气缸伸展和收缩。活塞密封的设计和材料根据气缸在使用过程中对压力和温度的要求而有所不同。一般来说，由丁腈橡胶或其他材料制成的弹性密封件最适合低温环境，而由Viton制成的密封件更适合高温环境。最好的高温密封件是铸铁活塞环。

活塞杆
活塞杆通常是一个硬镀铬的冷轧钢片连接到活塞和延伸从气缸通过杆端头。在双杆端气缸中，执行机构有一根从活塞两侧伸出的杆，并从筒体两端伸出。活塞杆将液压执行器连接到做功的机械部件上。这种连接可以采用机器螺纹或安装附件的形式，如杆-斜锥或杆-眼。这些安装附件可以螺纹或焊接到活塞杆，或在某些情况下，他们是杆端加工的一部分。

杆腺
气缸盖装有密封件，以防止压油泄漏超过杆和气缸盖之间的界面。这个区域叫做杆状腺。它通常有另一个密封称为棒雨刷，防止污染物进入气缸时，延长棒缩回气缸。杆压盖也有杆轴承。这个轴承支持活塞杆的重量，并引导它通过活塞杆压盖来回传递。在某些情况下，特别是在小型液压缸中，杆压盖和杆轴承是由单个整体加工部件制成的。

其他部分

• 气缸底部连接
• 海豹
• 垫子

液压缸只能用于推拉。不应将弯矩或侧载荷传递到活塞杆或气缸。由于这个原因，液压缸的理想连接是一个单一的clevis与球面球轴承。这使得液压执行器可以移动，并允许执行器和它所推动的负载之间的任何不对中。

液压缸设计

在工业中使用的液压缸结构主要有两种风格:拉杆式液压缸和焊接体式液压缸。

拉杆气缸
拉杆式液压缸采用高强度螺纹钢杆将两个端盖固定在缸筒上。这种施工方法在工业工厂应用中最常见。小口径气缸通常有4根拉杆，而大口径气缸可能需要多达16或20根拉杆，以便在产生的巨大力下保持端盖。拉杆式气缸可完全拆卸，进行维修和保养。
美国国家流体动力协会(NFPA)已经标准化了液压拉杆油缸的尺寸。这使得不同制造商的气缸可以在相同的底座内互换。

焊接体钢瓶
焊接体气缸没有拉杆。枪管直接焊接到端盖上。炮口焊接在枪管上。前杆压盖通常用螺纹插入或用螺栓固定在汽缸筒上。这样就可以拆卸活塞杆总成和活塞杆密封。
焊接体气缸比拉杆式气缸有许多优点。焊接气缸具有较窄的阀体，通常较短的总长度，使它们能够更好地适应机械的狭窄范围。焊接气缸不会因拉杆在高压和长冲程下拉伸而失效。焊接设计也适合定制。特殊功能很容易添加到缸体。这些可能包括特殊端口，自定义安装，阀门歧管，等等。

焊接气缸的光滑外体也使多级伸缩气缸的设计成为可能。

焊接体液压缸主导着移动液压设备市场，如建筑设备(挖掘机、推土机和道路平地机)和物料搬运设备(叉车、搬运机和升降门)。它们也用于重工业，如起重机、石油钻井平台和地面采矿中的大型越野车。

活塞杆结构

液压缸的活塞杆既在油缸内部也在油缸外部工作，因此既在液压油内部也在液压油外部和周围的大气中工作。

金属涂层
在活塞杆和滑环的外径上，光滑和坚硬的表面是可取的，以便进行适当的密封。耐腐蚀性也有优势。铬层可能经常应用于这些部件的外表面。然而，铬层可能是多孔的，从而吸引水分，最终导致氧化。在恶劣的海洋环境中，通常对钢进行镍层和铬层双重处理。通常要涂上40到150微米厚的涂层。有时使用实心不锈钢棒。高质量的不锈钢，如AISI 316可用于低应力应用。其他不锈钢如AISI 431也可用于应力较高，但腐蚀问题较低的地方。

陶瓷涂料
由于金属材料的不足，陶瓷涂层得到了发展。最初的陶瓷保护方案似乎很理想，但孔隙率比预期的要高。最近介绍了耐腐蚀半陶瓷lunac2 +涂料。这些硬涂层是无孔的，不受高脆性的影响。

长度
活塞杆的长度通常可以根据应用进行切割。由于普通棒有软或软钢芯，它们的末端可以焊接或加工成螺纹。

专用液压缸

伸缩筒
伸缩缸(ISO 1219符号)液压缸的长度是行程、活塞厚度、底部和头部厚度以及连接件长度的总和。这个长度通常不适合机器。在这种情况下，活塞杆也被用作活塞筒和第二个活塞杆被使用。这种圆柱体叫做伸缩圆柱体。如果我们称普通杆缸为单级，那么伸缩缸就是二级、三级、四级、五级甚至六级的多级单元。一般来说，伸缩缸要比普通缸贵得多。大多数伸缩缸是单作用(推)。双作用伸缩缸必须专门设计和制造。气缸筒体大多是无缝厚壁锻造管，必须在内部加工。汽缸筒是地面和/或内部珩磨。

柱塞缸
没有活塞或有活塞而没有密封的液压缸称为柱塞缸。柱塞缸只能作为推缸使用;最大的力是活塞杆面积乘以压力。这意味着一个活塞缸一般有一个相对较粗的活塞杆。

差动缸(ISO 1219符号)
差动油缸在拉动时的作用与普通油缸相同。然而，如果油缸必须推动，油缸活塞杆一侧的油就不会回到储油器中，而是流到油缸底部一侧。这样，气缸跑得快得多，但气缸能给的最大力就像一个柱塞气缸。差动油缸可以像普通油缸一样制造，只是增加了一个特殊的控制。

使重新定向缸
换相气缸是两个或两个以上的气缸串联或并联，当流体流向系统内的第一个或最后一个气缸时，孔和杆的大小使所有杆的伸展和/或收缩相等。
在“平行”应用中，孔和杆的尺寸总是相同的，并且气缸总是成对使用。在“串联”应用中，孔和杆的尺寸总是不同的，可以使用两个或两个以上的气缸。在这些应用中，钻孔和抽油杆的尺寸是这样的:当流体作用于系统内的第一个或最后一个气缸时，所有抽油杆的伸展或缩回相等。这种油杆位置的液压同步不需要液压系统中的分流器，也不需要在油杆之间进行任何类型的机械连接来实现同步。

位置感应“智能”液压缸
位置传感液压缸消除了空心油缸杆的需要。取而代之的是一个利用霍尔效应技术的外部感应“棒”来感应气缸活塞的位置。这是通过在活塞内放置永磁体来实现的。磁铁通过圆柱体的钢壁传播磁场，向传感器提供定位信号。

关于流行术语的说明
至少在美国，流行的用法有时把气缸、活塞和活塞杆(或更多)的整个总成统称为“活塞”，这是不正确的。请看，例如，“液压活塞将工作台从19(英寸)提高到26(英寸)。”Marine Tables, Inc.(在接近底部的8项中选择第3项。)