美國Vickers™ 威格士液壓缸的工作原理及分類(lèi)

概述
液壓缸是將液壓能轉變?yōu)闄C械能的、做直線(xiàn)往復運動(dòng)（或擺動(dòng)運動(dòng)）的液壓執行元件。它結構簡(jiǎn)單、工作可靠。用它來(lái)實(shí)現往復運動(dòng)時(shí)，可免去減速裝置，并且沒(méi)有傳動(dòng)間隙，運動(dòng)平穩，因此在各種機械的液壓系統中得到廣泛應用。液壓缸輸出力和活塞有效面積及其兩邊的壓差成正比；液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置與排氣裝置組成。緩沖裝置與排氣裝置視具體應用場(chǎng)合而定，其他裝置則*。

分類(lèi)

液壓缸的結構形式多種多樣，其分類(lèi)方法也有多種：按運動(dòng)方式可分為直線(xiàn)往復運動(dòng)式和回轉擺動(dòng)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桿、耳環(huán)、底腳、鉸軸等；按壓力等級可分為16Mpa、25Mpa、31.5Mpa等。

活塞式

單活塞桿液壓缸只有一端有活塞桿。如圖所示是一種單活塞液壓缸。其兩端進(jìn)出口油口A(yíng)和B都可通壓力油或回油，以實(shí)現雙向運動(dòng)，故稱(chēng)為雙作用缸。

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

活塞式液壓缸可分為單桿式和雙桿式兩種結構，其固定方式由缸體固定和活塞桿固定兩種，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，壓力油只供液壓缸的一腔，靠液壓力使缸實(shí)現單方向運動(dòng)，反方向運動(dòng)則靠外力（如彈簧力、自重或外部載荷等）來(lái)實(shí)現；而雙作用液壓缸活塞兩個(gè)方向的運動(dòng)則通過(guò)兩腔交替進(jìn)油，靠液壓力的作用來(lái)完成。

如圖所示為單桿雙作用活塞式液壓缸示意圖。它只在活塞的一側設有活塞桿，因而兩腔的有效作用面積不同。在供油量相同時(shí)，不同腔進(jìn)油，活塞的運動(dòng)速度不同；在需克服的負載力相同時(shí)，不同腔進(jìn)油，所需要的供油壓力不同，或者說(shuō)在系統壓力調定后，環(huán)衛垃圾車(chē)液壓缸兩個(gè)方向運動(dòng)所能克服的負載力不同。

柱塞式

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

（2）柱塞只靠缸套支承而不與缸套接觸，這樣缸套極易加工，故適于做長(cháng)行程液壓缸；

（3）工作時(shí)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(shí) 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。

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(shí)現較長(cháng)的行程，而縮回時(shí)長(cháng)度較短，結構較為緊湊。此種液壓缸常用于工程機械和農業(yè)機械上。有多個(gè)一次運動(dòng)的活塞，各活塞逐次運動(dòng)時(shí)，其輸出速度和輸出力均是變化的。

雙作用單活塞桿式液壓缸

擺動(dòng)式

擺動(dòng)式液壓缸是輸出扭矩并實(shí)現往復運動(dòng)的執行元件，有單葉片、雙葉片、螺旋擺動(dòng)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(jìn)油方向，葉片將帶動(dòng)轉子作往復擺動(dòng)。螺旋擺動(dòng)式又分單螺旋擺動(dòng)和雙螺旋兩種，現在雙螺旋比較常用，靠?jì)蓚€(gè)螺旋副降液壓缸內活塞的直線(xiàn)運動(dòng)轉變?yōu)橹本€(xiàn)運動(dòng)與自轉運動(dòng)的復合運動(dòng)，從而實(shí)現擺動(dòng)運動(dòng)。

緩沖裝置

在液壓系統中使用液壓缸驅動(dòng)具有一定質(zhì)量的機構，當液壓缸運動(dòng)至行程終點(diǎn)時(shí)具有較大動(dòng)能，如未作減速處理，液壓缸活塞與缸蓋將發(fā)生機械碰撞，產(chǎn)生沖擊、噪聲，有破壞性。為緩和及防止這種危害發(fā)生，因此可在液壓回路中設置減速裝置或在缸體內設緩沖裝置。

缸筒加工

缸筒作為液壓缸、礦用單體支柱、液壓支架、炮管等產(chǎn)品的主要部件，其加工質(zhì)量的好壞直接影響整個(gè)產(chǎn)品的壽命和可靠性。缸筒加工要求高，其內表面粗糙度要求為Ra0.4～0.8&um，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。

采用滾壓加工，由于表面層留有表面殘余壓應力，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產(chǎn)生或擴大，因而提高缸筒疲勞強度。通過(guò)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，從而提高了缸筒內壁的耐磨性，同時(shí)避免了因磨削引起的燒傷。滾壓后，表面粗糙度值的減小，可提高配合性質(zhì)。

油缸是工程機械主要部件，傳統的加工方法是：拉削缸體——精鏜缸體——磨削缸體。采用滾壓方法是：拉削缸體——精鏜缸體——滾壓缸體，工序是3部分，但時(shí)間上對比：磨削缸體1米大概在1-2天的時(shí)間，滾壓缸體1米大概在10-30分鐘的時(shí)間。投入對比：磨床或絎磨機（幾萬(wàn)——幾百萬(wàn)），滾壓刀（1仟——幾萬(wàn)）。滾壓后，孔表面粗糙度由幢滾前Ra3.2～6.3um減小為Ra0.4～0.8&um，孔的表面硬度提高約30%，缸筒內表面疲勞強度提高25%。油缸使用壽命若只考慮缸筒影響，提高2～3倍，鏜削滾壓工藝較磨削工藝效率提高3倍左右。以上數據說(shuō)明，滾壓工藝是的，能大大提高缸筒的表面質(zhì)量。

油缸經(jīng)過(guò)滾壓后，表面沒(méi)有鋒利的微小刃口，長(cháng)時(shí)間的運動(dòng)摩擦也不會(huì )損傷密封圈或密封件，這點(diǎn)在液壓行業(yè)特別重要。

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