对于液压油缸的基本认识

液压油缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（摆动缸做摆动运动）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。

1、液压缸的工作原理

液压缸一般有两个油腔，每个油腔中都通有液压油，液压缸工作依靠帕斯卡原理（静压传递原理：在密闭容器内，施加于静止液体上的压力将以等值同时传递到液体各点）。当液压缸两腔通有不同压力的液压油时，其活塞两个受压面承受的液体压力总和（矢量和）输出一个力，这个力克服负载力使液压缸活塞杆伸出或缩回。

图一液压缸工作原理

以图一为例，当液压缸左腔通高压油时，活塞左侧受压力，油腔油液通油箱，活塞右侧不受压力，则此时活塞左侧所受压力与负载相等（油压由液体压缩提供，即负载力提供压力）。用公式表达如下

p1A1 -p2A2 F

式中 p1 ————液压缸左腔油压；

A1 ————液压缸活塞左侧受压面积；

p2 ————液压缸油腔油压；

A1 ————液压缸活塞右侧受压面积；

F ------- 负载力

2、液压缸的常见结构

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。

图二液压缸结构图

上图给出了双作用单活塞杆液压缸的结构图，该液压缸主要由缸底1、缸筒6、缸盖10、活塞4、活塞杆7和导向套8等组成；缸筒一端与缸底焊接，另一端与缸盖采用螺纹连接。活塞与活塞杆采用卡键连接，为了保证液压缸的可靠密封，在相应位置设置了密封圈3、5、9、11和防尘圈12。

3、液压缸的分类

液压缸分为单作用液压缸、双作用液压缸、组合液压缸和摆动液压缸。

单作用缸又分为柱塞式液压缸、单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸和伸缩液压缸。

双作用液压缸分为单活塞杆液压缸、双活塞杆液压缸、伸缩液压缸。

组合液压缸分为弹簧复位液压缸、串联液压缸、增压缸、齿条传动液压缸。

摆动液压缸：输出轴直接输出扭矩，其往复回转的角度小于360°，也称摆动马达。

表1 液压缸的分类

4、液压缸的应用

液压传动在各类机械行业中的应用非常广泛，甚至达到“非液压

不可实现”的地步，常见的应用范围有：

A、工程机械：挖掘机、装载机、推土机、压路机、铲运机；

B超重运输机械：汽车吊、港口龙门吊、装载机械、皮带运输机;

C矿山机械：凿石机、开掘机、开采机、破碎机、提升机、液压

支架；

D建筑机械：打桩机、液压千斤顶、平地机；

E农业机械：联合收割机、拖拉机、农具悬挂系统；

F、冶金机械：电炉炉顶及电极升降机、轧钢机、压力机；

G轻工机械：打包机、注塑机、校直机、橡胶硫化机、造纸机；

H汽车工业：自卸式汽车、平板车、高空作业车、汽车中的转向

器、减震器；

I 、智能机械：折臂式小汽车装卸器、数字式体育锻炼机、模拟驾驶舱、机器人等。

5、液压缸的密封类型及其结构原理

A、0型圈

0型圈可以说是最原始的密封元件，其余密封元件大多都是基于0型圈的基础上进行一定的改进，从而使其适应不同的场合，及拥有不同的特性。

0型圈是一种截面形状为圆形的橡胶圈。其具有良好的密封性能，即可用于静密封，也可用于动密封；不仅可以单独使用，而且是许多组合式密封装置中的基本组成部分。它的使用范围很广泛，如果材料选择得当，可以满足各种介质和各种运动条件的要求。

0型圈是一种挤压型密圭寸，挤压型密圭寸的基本工作原理是依靠密封件发生弹性变形，在密封接触面上造成接触压力，接触压力大于被密封介质内压，则不发生泄漏，反之则发生泄漏。

密封原理图三为0型圈结构和工作原理，很好的表示了0型圈的特性：0型圈截面为0形，安装在活塞上的密封槽内，当液压缸内通入压力油时，0型圈高压侧受挤压，将其向低压侧推动，此时0型圈紧紧的压在低压侧，产生弹性变形，在密封面（活塞密封槽与0型圈接触面及液压缸内壁与0型圈接触面）产生接触压力，此压力大于油压时，不发生泄漏（液压油无法把0型圈挤

回原形）。基于以上原因，0型圈安装时一般会配合0型圈挡圈（起到抗间隙挤出的作用）。

同时0型圈具有以下特点：

尺寸小，安装方便;

动静密封均可使用；静密封几乎没有泄漏；

单件使用双向密封；

动摩擦力小；

价格低廉。

图三O 型圈结构及工作原理

B U型圈

当某些工况需要密封件具有单向密封，且成本较低，密封效果良好时，O 型圈就无法满足人们的要求（想拥有更良好的密封效果会导致材料及加工成本增加），因此基于0型圈的基础上进行改进，得到了密封元件截面形状为U型的密封圈。其结构如图四。

密圭寸原理：U型圈密圭寸是一种挤压型密圭寸，当U型圈的开口侧通有高压油时，油压会导致U 型开口变大，向密封接触面进行挤压，形成接触压力，当接触压力大于油压时，则不产生泄漏。同时由于U型圈是开口形式，当产生磨损时，可以自行补偿磨损量。当U 型圈闭口侧通高压油时不产生密封作用（几乎没有密封效果）。

当某些工况需要密封件具有单向密封，且成本较低，密封效果良好，同时又具有良好的往复运动性能时，U 型圈就无法满足人们的要求（想拥有更良好的往复运动性能会导致材料及加工成本增加）,因此基于U型圈的基础上进行改进，得到了密封元件截面形状为Y型的密封圈。其结构如图五。

密封原理：Y型圈密封是一种挤压型密封，其依靠张开的唇边贴于密封副耦合面，并呈线性接触，在介质压力作用下产生“峰值”接触压力，压力越高，应力越大。当耦合件以工作速度相对运动时，在密封唇与耦合面之间形成一层密封液膜，从而产生密封作用。密封唇边磨损后，由于介质压力的作用而具有一定的自动补偿能力。

U型圈与Y型圈有以下不同之处：Y型圈广泛应用于往复动密封装置中，其使用寿命高于0型圈。丫型圈的适用工作压力不大于40MPa工作温度为-30 C ~+80C。特点是：1、密封性能可靠；

2、摩擦阻力小，运动平稳；

3、耐压性好，适用压力范围广；

4、结构简单，价格低廉；

5、安装方便。U型密封圈具有对称配置的密封唇，用于活塞杆或者活塞的单作用或双作用的标准液压缸。

适用温度-30 C ~+110C,适用材料：PU夹布NBR等。特点是：1、耐高温；

2、耐腐蚀；

3、耐磨损。

U型圈与丫型圈的结构区别如图五

图五U 型圈与Y 型圈