液壓缸:機械設備-中文百科頻道

類型

根據常用液壓缸的結構形式，可将其分為三種類型：環衛垃圾車的液壓缸的結構形式多種多樣，其分類方法也有多種：按運動方式可分為直線往複運動式和回轉擺動式；按受液壓力作用情況可分為單作用式、雙作用式；按結構形式可分為活塞式、柱塞式、多級伸縮套筒式；、齒輪齒條式等；按安裝形式可分為拉杆、耳環、底腳、鉸軸等；按壓力等級可分為16Mpa、25Mpa、31.5Mpa等。

活塞式

單活塞杆液壓缸隻有一端有活塞杆。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進出口油口A和B都可通壓力油或回油，以實現雙向運動，故稱為雙作用缸。活塞僅能單向運動，其反方向運動需由外力來完成。

柱塞式

（1）柱塞式液壓缸是一種單作用式液壓缸，靠液壓力隻能實現一個方向的運動，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（2）柱塞隻靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故适于做長行程液壓缸；

（3）工作時柱塞總受壓，因而它必須有足夠的剛度；

（4）柱塞重量往往較大，水平放置時容易因自重而下垂，造成密封件和導向單邊磨損，故其垂直使用更有利。

活塞僅能單向運動，其反方向運動需由外力來完成。但其行程一般較活塞式液壓缸大。

伸縮式

伸縮式液壓缸具有二級或多級活塞，伸縮式液壓缸中活塞伸出的順序式從大到小，而空載縮回的順序則一般是從小到大。伸縮缸可實現較長的行程，而縮回時長度較短，結構較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機械和農業機械上。有對歌一次運動的活塞，各活塞逐次運動時，其輸出速度和輸出力均是變化的。

擺動式

擺動式液壓缸是輸出扭矩并實現往複運動的執行元件，有單葉片、雙葉片、螺旋擺動等幾種形式。葉片式式：定子塊固定在缸體上，而葉片和轉子連接在一起。根據進油方向，葉片将帶動轉子作往複擺動。螺旋擺動式又分單螺旋擺動和雙螺旋兩種，現在雙螺旋比較常用，靠兩個螺旋副降液壓缸内活塞的直線運動轉變為直線運動與自轉運動的複合運動，從而實現擺動運動。

工作原理

活塞式液壓缸可分為單杆式和雙杆式兩種結構，其固定方式由缸體固定和活塞杆固定兩種，按液壓力的作用情況有單作用式和雙作用式。在單作用式液壓缸中，壓力油隻供液壓缸的一腔，靠液壓力使缸實現單方向運動，反方向運動則靠外力（如彈簧力、自重或外部載荷等）來實現；而雙作用液壓缸活塞兩個方向的運動則通過兩腔交替進油，靠液壓力的作用來完成。

如圖所示為單杆雙作用活塞式液壓缸示意圖。它隻在活塞的一側設有活塞杆，因而兩腔的有效作用面積不同。在供油量相同時，不同腔進油，活塞的運動速度不同；在需克服的負載力相同時，不同腔進油，所需要的供油壓力不同，或者說在系統壓力調定後，環衛垃圾車液壓缸兩個方向運動所能克服的負載力不同。

緩沖裝置

在液壓系統中使用液壓缸驅動具有一定質量的機構，當液壓缸運動至行程終點時具有較大動能，如未作減速處理，液壓缸活塞與缸蓋将發生機械碰撞，産生沖擊、噪聲，有破壞性。為緩和及防止這種危害發生，因此可在液壓回路中設置減速裝置或在缸體内設緩沖裝置。

加工

缸筒作為液壓缸、礦用單體支柱、液壓支架、炮管等産品的主要部件，其加工質量的好壞直接影響整個産品的壽命和可靠性。缸筒加工要求高，其内表面粗糙度要求為Ra0.4～0.8µm，對同軸度、耐磨性要求嚴格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工一直困擾加工人員。更多技術可咨詢：甯波高新區鏡博士科技有限公司周剛。

采用滾壓加工，由于表面層留有表面殘餘壓應力，有助于表面微小裂紋的封閉，阻礙侵蝕作用的擴展。從而提高表面抗腐蝕能力，并能延緩疲勞裂紋的産生或擴大，因而提高缸筒疲勞強度。通過滾壓成型，滾壓表面形成一層冷作硬化層，減少了磨削副接觸表面的彈性和塑性變形，從而提高了缸筒内壁的耐磨性，同時避免了因磨削引起的燒傷。滾壓後，表面粗糙度值的減小，可提高配合性質。

油缸是工程機械最主要部件，傳統的加工方法是：拉削缸體——精镗缸體——磨削缸體。采用滾壓方法是：拉削缸體——精镗缸體——滾壓缸體，工序是3部分，但時間上對比：磨削缸體1米大概在1-2天的時間，滾壓缸體1米大概在10-30分鐘的時間。投入對比：磨床或绗磨機（幾萬——幾百萬），滾壓刀（1仟——幾萬）。滾壓後，孔表面粗糙度由幢滾前Ra3.2～6.3µm減小為Ra0.4～0.8µm，孔的表面硬度提高約30%，缸筒内表面疲勞強度提高25%。油缸使用壽命若隻考慮缸筒影響，提高2～3倍，镗削滾壓工藝較磨削工藝效率提高3倍左右。以上數據說明，滾壓工藝是高效的，能大大提高缸筒的表面質量。

油缸經過滾壓後，表面沒有鋒利的微小刃口，長時間的運動摩擦也不會損傷密封圈或密封件，這點在液壓行業特别重要。

優點

金屬工件在表面滾壓加工後，表層得到強化極限強度和屈服點增大，工件的使用性能、抗疲勞強度、耐磨性和耐腐蝕性都有明顯的提高。經過滾壓後，硬度可提高15～30%，而耐磨性提高15%。

滾壓加工可以使表面粗糙度從Ra6.3提高到Ra2.4～Ra0.2。并且有較高的生産效率，有些工件可在數分或數秒鐘内完成。

滾壓加工能解決目前某些工藝方法不易實現的關鍵問題。例如對特大形缸體的加工。同時它也适用于特小孔的精整加工或某些特殊材料的精整加工。

滾壓加工使用範圍廣，在各大、中及小型工廠均能使用。不論是從加工質量、生産效率，生産成本等方面來看，滾壓加工都是一項比較優越的加工方法。在某些方面，它完全可代替精磨、研磨、珩磨等光整加工。

目前，按外力傳遞到滾壓工具的加工方法可分為機械式、滾壓式和彈簧式三類。

按加工性質，可分為光精加工、強化加工兩類。

故障診斷

液壓缸是液壓系統中将液壓能轉換為機械能的執行元件。其故障可基本歸納為液壓缸誤動作、無力推動負載以及活塞滑移或爬行等。由于液壓缸出現故障而導緻設備停機的現象屢見不鮮，因此，應重視液壓缸的故障診斷與使用維護工作。

誤動作或動作失靈

原因和處理方法有以下幾種：

(1)閥芯卡住或閥孔堵塞。當流量閥或方向閥閥芯卡住或閥孔堵塞時，液壓缸易發生誤動作或動作失靈。此時應檢查油液的污染情況；檢查髒物或膠質沉澱物是否卡住閥芯或堵塞閥孔；檢查閥體的磨損情況。

(2)活塞杆與缸筒卡住或液壓缸堵塞。此時無論如何操縱，液壓缸都不動作或動作甚微。這時應檢查活塞及活塞杆密封是否太緊，是否進入髒物及膠質沉澱物：活塞杆與缸筒的軸心線是否對中，易損件和密封件是否失效。

(3)液壓系統控制壓力太低。控制管路中節流阻力可能過大，流量閥調節不當，控制壓力不合适，壓力源受到幹擾。此時應檢查控制壓力源，保證壓力調節到系統的規定值。

(4)液壓系統中進入空氣。主要是因為系統中有洩漏發生。此時應檢查液壓油箱的液位，液壓泵吸油側的密封件和管接頭，吸油粗濾器是否太髒。若如此，應補充液壓油，處理密封及管接頭，清洗或更換粗濾芯。

(5)液壓缸初始動作緩慢。在溫度較低的情況下，液壓油黏度大，流動性差，導緻液壓缸動作緩慢。改善方法是，更換黏溫性能較好的液壓油，在低溫下可借助加熱器或用機器自身加熱以提升啟動時的油溫。

工作時不能驅動負載

主要表現為活塞杆停位不準、推力不足、速度下降、工作不穩定等其原因是(1)液壓缸内部洩漏。液壓缸内部洩漏包括液壓缸體密封、活塞杆與密封蓋密封及活塞密封均磨損過量等引起的洩漏。

活塞杆與密封蓋密封洩漏的原因是，密封件折皺、擠壓、撕裂、磨損、老化、變質、變形等，此時應更換新的密封件。

活塞密封過量磨損的主要原因是速度控制閥調節不當，造成過高的背壓以及密封件安裝不當或液壓油污染。其次是裝配時有異物進入及密封材料質量不好。其後果是動作緩慢、無力，嚴重時還會造成活塞及缸筒的損壞，出現“拉缸”現象。處理方法是調整速度控制閥，對照安裝說明應做必要的操作和改進；清洗過濾器或更換濾芯、液壓油。

(2)液壓回路洩漏。包括閥及液壓管路的洩漏。檢修方法是通過操縱換向閥檢查并消除液壓連接管路的洩漏。

(3)液壓油經溢流閥旁通回油箱。若溢流閥進入髒物卡住閥芯，使溢流閥常開，液壓油會經溢流閥旁通直接流回油箱，導緻液壓缸沒油進入。若負載過大，溢流閥的調節壓力雖已達到最大額定值，但液壓缸仍得不到連續動作所需的推力而不動作。若調節壓力較低，則因壓力不足達不到仍載所需的椎力，表現為推力不夠。此時應檢查并調整溢流閥。

活塞滑移或爬行

液壓缸活塞滑移或爬行将使液壓缸工作不穩定。主要原因如下：

(1)液壓缸内部澀滞。液壓缸内部零件裝配不當、零件變形、磨損或形位公差超限，動作阻力過大，使液壓缸活塞速度随着行程位置的不同而變化，出現滑移或爬行。原因大多是由于零件裝配質量差，表面有傷痕或燒結産生的鐵屑，使阻力增大，速度下降。例如：活塞與活塞杆不同心或活塞杆彎曲，液壓缸或活塞杆對導軌安裝位置偏移，密封環裝得過緊或過松等。解決方法是重新修理或調整，更換損傷的零件及清除鐵屑。

(2)潤滑不良或液壓缸孔徑加工超差。因為活塞與缸筒、導軌與活塞杆等均有相對運動，如果潤滑不良或液壓缸孔徑超差，就會加劇磨損，使缸筒中心線直線性降低。這樣，活塞在液壓缸内工作時，摩擦阻力會時大時小，産生滑移或爬行。排除辦法是先修磨液壓缸，再按配合要求配制活塞，修磨活塞杆，配置導向套。

(3)液壓泵或液壓缸進入空氣。空氣壓縮或膨脹會造成活塞滑移或爬行。排除措施是檢查液壓泵，設置專門的排氣裝置，快速操作全行程往返數次排氣。

(4)密封件質量與滑移或爬行有直接關系。O形密封圈在低壓下使用時，與U形密封圈比較，由于面壓較高、動靜摩擦阻力之差較大，容易産生滑移或爬行；U型密封圈的面壓随着壓力的提高而增大，雖然密封效果也相應提高，但動靜摩擦阻力之差也變大，内壓增加，影響橡膠彈性，由于唇緣的接觸阻力增大，密封圈将會傾翻及唇緣伸長，也容易引起滑移或爬行，為防止其傾翻可采用支承環保持其穩定。

液壓缸缸體内孔表面劃傷的不良後果及快速修複方法

①劃傷溝槽擠出的材料屑沫會嵌人密封件，運行時在損壞密封件工作部位的同時，可能造成新的劃傷區域痕路。

②惡化缸筒内壁的表面粗糙度，增大摩擦力，易産生爬行現象。

③加重液壓缸的内洩漏，使液壓缸工作效率降低。引起缸體内孔表面劃傷的主要原因如下。

（1）裝配液壓缸時造成的傷痕

①裝配時混人異物造成傷痕液壓缸在總組裝前，所有零件必須充分去除毛刺并洗淨，零件上帶有毛刺或髒物進行安裝時，由于"别勁"及零件自重，異物易嵌進缸壁表面，造成傷痕。

②安裝零件中發生的傷痕液壓缸安裝時，活塞及缸蓋等零件質量大、尺寸大、慣性大，即使有起重設備輔助安裝，由于規定配合間隙都較小，無論怎樣均會别勁投人，因此，活塞的端部或缸蓋凸台在磕碰缸壁内表面時，極易造成傷痕。解決此問題的方法：對于數量多，上批量的小型産品，安裝時采用專制裝配導向工具；對重、粗、大的大、中型液壓缸，隻有細緻、謹慎操作才能竭力避免。

③測量儀器觸頭造成的傷痕通常采用内徑千分表測量缸體内徑時，測量觸頭是邊摩擦邊插人缸體内孔壁中的，測量觸頭多為髙硬度的耐磨硬質合金制成。一般地說，測量時造成深度不大的細長形劃傷是輕微的，不影響運行精度，但如果測量杆頭尺寸調節不當，測量觸頭硬行嵌人，會造成較為重度的傷痕。解決此問題的對策，首先是測量出調節好的測量頭的長短度，此外，用一張隻在測量位置上開孔的紙帶，貼在缸壁内表面，即不會産生上述形狀劃痕。測量造成的輕微劃痕，一般用舊砂布的反面或馬糞紙即可擦去。

（2）不嚴重的運行磨損痕迹

①活塞滑動表面的傷痕轉移活塞安裝之前，其滑動表面上帶有傷痕，未加處理，原封不動地進行安裝，這些傷痕将反過來使缸壁内表面劃傷。因此，安裝前，對這些傷痕必須做充分的修整。

②活塞滑動表面面壓過大造成的燒結現象因活塞杆自重作用使活塞傾斜，出現别勁現象，或者由于橫向載荷等的作用，使活塞滑動表面的壓力上升，将引起燒結現象。在液壓缸設計時必須研究它的工作條件，對于活塞和襯套的長度以及間隙等尺寸必須加以充分注意。

③缸體内表面所鍍硬鉻層發生剝離一般認為，電鍍硬鉻層發生剝離的原因如下。

a.電鍍層黏結不好。電鍍層黏結不好的主要原因是：電鍍前，零件的除油脫脂處理不充分；零件表面活化處理不徹底，氧化膜層未去除掉。

b.硬辂層磨損。電鍍硬鉻層的磨損，多數是由于活塞的摩擦鐵粉的研磨作用造成的，中間夾有水分時，磨損更快。因金屬的接觸電位差造成的腐蝕，隻發生在活塞接觸到的部位，而且腐蝕是成點狀發生的。與上述相同，中間夾有水分時，會促使腐蝕的發展。與鑄件相比，銅合金的接觸電位差要高，因此銅合金的腐蝕程度較嚴重。

c.因接觸電位差形成的腐蝕。接觸電位差腐蝕，對于長時間運轉的液壓缸來說，不易發生；對于長期停止不用的液壓缸來講是常見的故障。

④活塞環的損壞活塞環在運行中發生破損，其碎片夾在活塞的滑動部分，造成劃傷。

⑤活塞滑動部分的材料燒結鑄造活塞，在承受大的橫向載荷時将引起燒結現象。此種情況下，活塞的滑動部分應使用銅合金或者将此類材料焊接上去。

（3）缸體内有異物混入

液壓缸的故障當中，最成問題的是，不好判斷異物是在什麼時候進到液壓缸裡的。有異物進入後，活塞滑動表面的外側如裝有帶唇緣的密封件，那麼，工作時密封件的唇緣即可刮動異物，這對于避免劃傷是有利的。但是裝0形密封圈的活塞，其兩端是滑動表面，異物夾在此滑動表面之間，容易形成傷痕。

異物進入缸内的途徑有下列幾種。

①進入缸内的異物

a.由于保管時不注意使油口敞開着，将産生時刻接受異物的條件，這是絕對不允許的。保管時必須注入防鏽油或者工作油液，并且塞好。

b.缸體安裝時進入異物。進行安裝操作的場所，條件不好，無意識中即可進入異物。因此安裝地點周圍必須整理幹淨，尤其是安放零件的地方一定要清掃幹淨，不使其存在髒物。

c.零件上有"毛刺"，或擦洗不充分。缸蓋上的油口或緩沖裝置内常有鑽孔加工時留下的毛刺，應加以注意，在砂研去除後再行安裝。

②運行中産生的異物

a.由于緩沖柱塞别勁而形成的摩擦鐵粉或鐵屑。緩沖裝置的配合間隙很小，活塞杆上所受橫向載荷很大時，可能引起燒結現象。這些摩擦鐵粉或者因燒結而産生的已脫落掉的金屬碎片将留在缸内。

b.缸壁内表面的傷痕。活塞的滑動表面壓力高，引起燒結現象，于是缸體内表面發生擠裂，被擠裂的金屬脫落，留在缸内，會造成傷痕。

③從管路進入的異物從管路進入的異物，有多種情況。

a.清洗時不注意。管路安裝好以後進行清洗時，不應通過缸體，必須在缸體的油口前邊加裝旁通管路。這一點很重要。否則，管路中的異物将進入缸内，一旦進入，即難以向外排除，反而變成向缸體内輸送異物了。再者，清洗時要考慮安裝管路操作中所進異物的取出方法。此外，對管内的腐蝕等在管路安裝之前即應進行酸洗等手續，必須完全去掉鏽蝕。

b.管子加工時形成的切屑。管子在定尺加工之後，在做兩端去毛刺操作時，不應有遺留。再者，在做焊接管路操作的場地附近放置鋼管，是造成焊接異物混進的原因。在焊接操作地點附近放置的管子，管口都要封住。還必須注意的是，管件材料應在無塵土的工作台上備置齊全。

c.密封帶進入缸内。作為簡便的密封材料，在安裝和檢驗中經常采用聚四氟乙烯塑料密封帶，線形、帶形密封材料的纏繞方法如果不對，密封帶将被切斷，随着進人缸内。線帶形密封件對滑動部分的繞接不會造成什麼影響，但是會引起缸的單向閥動作不靈或造成緩沖調節閥不能調到底；對回路來說，可能引起換向閥、溢流閥和減壓閥的動作失靈。

液壓缸缸體内孔表面劃傷的不良後果及快速修複方法：

傳統的修複方法是将損壞的部件進行拆卸後的外協修複，或是進行刷鍍或是進行表面的整體刮研，修複周期液壓缸缸體劃傷修複長，修複費用高。

采用美嘉華應用技術在現象進行劃傷尺寸的恢複修複，其材料優異的附着力和良好的抗壓能力，不但能夠滿足上述的工況要求下的生産使用要求，而且操作工藝簡單易行，既無熱影響，塗層厚度又不受限制。同時塗層本身具有的優越的耐油耐腐蝕性能及自潤滑功能，确保了修複後的耐磨性能，保證了企業的正常生産，避免了設備部件的損壞加劇。