液壓缸結構設計及運行特點分析

摘 要：液壓缸作為液壓傳統系統中最為重要的元件，其工作效能對液壓傳動系統有著非常重要的影響。文章基于此，首先對液壓缸的結構設計做了分析與研究，重點分析了液壓缸的缸體、活塞桿、端蓋與套筒的設計，繼而借助仿真實驗，從多個角度分析了液壓缸結構的運行特點。

關鍵詞：液壓缸；結構設計；運行特點

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.042

隨著機械工藝的不斷發展與提升，液壓傳統系統已經被廣泛地應用于各種不同類型的機械中，而液壓缸則是液壓傳統系統中的核心部件，發揮著最為重要的作用。液壓缸的主要職責是借助液壓油完成能量的傳遞，而能量的傳遞則是液壓傳統系統的中心環節，且借助于液壓缸的運動，能夠使液壓轉變為機械動能，從而使傳動系統中的各個環節執行相應的運動指令。

1 液壓缸結構設計

在液壓傳統系統中，液壓缸是非常重要的能源執行元件，在特定功能的實現中發揮著關鍵性的作用，不僅如此，液壓缸對液壓傳統系統的影響是全方位的，任何層面的問題，比如結構尺寸、性能等，都會對液壓傳動系統帶來非常大的影響，甚至使得液壓傳統系統難以實現預期功能，因此，液壓缸設計，特別是液壓缸的結構設計就顯得尤為必要。在液壓缸結構設計中重點需要處理好以下幾點內容：第一、當液壓缸沒有活塞桿，直接連通油箱時，需要將活塞向右斷開，同樣的情形也表現在當有活塞桿但沒有與高壓油側通時；第二、當活塞的兩側與高壓油同時連通，在設計中需要根據兩側實際的承壓面積，將活塞向左關閉；第三、活塞桿作為結構設計中的重點，在實際應用中經常出現滑動的現象，而導致此種現象的主要因素則是活塞桿的直徑存在問題，因此，在活塞桿設計時，需要根據實際情況與需求，合理的設計活塞桿的直徑，避免故障的發生。不僅如此，在液壓缸的結構設計中，還要做好直徑計算與校核、厚度計算與校核、長度計算與校核的工作。

2 液壓缸輔件設計

除了結構設計以外，液壓缸的輔件設計同樣非常重要，輔件設計主要包括端蓋和套筒兩項內容。首先，就端蓋而言，端蓋在液壓缸結構中有著突出的地位與作用，不僅活塞桿、導向套以及防塵圈等都必須安裝于端蓋之中，且端蓋對壓力容腔的完整性以及密閉性同樣有著非常突出的作用。這些都要求液壓缸的端蓋必須具有較強的連接強度，如此才能保證液壓傳動系統的正常運轉。在端蓋的設計中，通常采用拉桿連接的方式來連接缸體端部，這種操作方式不僅很好地簡化了操作中的具體流程，而且有效地提升了液壓缸的通用性以及操作中的便捷性，具有非常突出的價值；其次，就套筒而言，套筒在液壓缸中的主要作用是支撐活塞桿，此外，它同樣是保證缸筒等部件發揮自身作用的重要配件，有著特殊的作用。套筒伸出液壓缸的時候，會與缸筒的表面發生接觸作用，因此，技術人員在設計套筒的時候，需要盡可能采用O型的密封圈將套筒外圓以及缸體內壁有效地的密封起來，確保其性能與作用得到充分的發揮。

3 液壓缸運行特點分析

在液壓缸進行往復運動時，速度是表示液壓缸運行特點最為有效的指標。本文主要借助仿真實驗來探討液壓缸的運行特點，實驗結果顯示：在液壓缸處于開斷狀態時，液壓缸的活塞運動離不開桿側系統工作的油壓作用，此時油壓箱提供的無桿側油壓基本等同于大氣壓，但比系統工作壓力要小。而當液壓缸處于閉合狀態時，兩側活塞將同時與高壓油連通，而活塞的運動狀態則和承壓面積密切相關，且根據活塞極限速度的最高值可以看出，閉合狀態下的液壓缸速度值明顯低于開斷狀態，由此我們可以得出液壓缸如下運行特點：速度越大、加速越大而動作時間則越短。

借助仿真實驗，我們探討了影響液壓缸活塞速度以及時間特性的因素，實驗中將變化對象設定為與活塞聯動的運動系統歸化質量，結果卻顯示，極限速度的最高值與運動系統歸化質量之間沒有任何關系，其始終處于穩定的狀態，沒有發生波動。但加速度卻會隨著歸化質量的變化而發生變動，具體來說，便是隨著歸化質量的增加，加速度則不斷減小，使得液壓缸的工作時間變相的增加。

仿真實驗同樣探討了活塞直徑與液壓缸運行速度以及時間的關系，結果表明，在閥口同流面積固定的前提條件下，隨著活塞承壓面積的增加，液壓缸的驅動力以及速度也會顯著提升，且液壓缸活塞的背壓阻力會隨著閥口通流量的增加而增加，在此種條件下，極限速度的最高值會被控制在特定的范圍內，從中我們可以歸納出液壓缸如下運行特點：加速度與液壓缸的直徑成正比，但與極限速度的最小值成反比。

4 結語

液壓缸主要是由缸體、活塞桿、端蓋以及套筒等組合而成，任何一個環節出現設計問題，或者質量問題，都有可能對液壓傳統系統帶來負面影響，因此，完善液壓缸的結構設計就極為必要。

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作者簡介：李成平（1990-），男，陜西安康人，碩士研究生，助教，研究方向：機電一體化技術。