液压缸结构设计及运行特点分析

摘 要：液压缸作为液压传统系统中最为重要的元件，其工作效能对液压传动系统有着非常重要的影响。文章基于此，首先对液压缸的结构设计做了分析与研究，重点分析了液压缸的缸体、活塞杆、端盖与套筒的设计，继而借助仿真实验，从多个角度分析了液压缸结构的运行特点。

关键词：液压缸；结构设计；运行特点

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

随着机械工艺的不断发展与提升，液压传统系统已经被广泛地应用于各种不同类型的机械中，而液压缸则是液压传统系统中的核心部件，发挥着最为重要的作用。液压缸的主要职责是借助液压油完成能量的传递，而能量的传递则是液压传统系统的中心环节，且借助于液压缸的运动，能够使液压转变为机械动能，从而使传动系统中的各个环节执行相应的运动指令。

1 液压缸结构设计

在液压传统系统中，液压缸是非常重要的能源执行元件，在特定功能的实现中发挥着关键性的作用，不仅如此，液压缸对液压传统系统的影响是全方位的，任何层面的问题，比如结构尺寸、性能等，都会对液压传动系统带来非常大的影响，甚至使得液压传统系统难以实现预期功能，因此，液压缸设计，特别是液压缸的结构设计就显得尤为必要。在液压缸结构设计中重点需要处理好以下几点内容：第一、当液压缸没有活塞杆，直接连通油箱时，需要将活塞向右断开，同样的情形也表现在当有活塞杆但没有与高压油侧通时；第二、当活塞的两侧与高压油同时连通，在设计中需要根据两侧实际的承压面积，将活塞向左关闭；第三、活塞杆作为结构设计中的重点，在实际应用中经常出现滑动的现象，而导致此种现象的主要因素则是活塞杆的直径存在问题，因此，在活塞杆设计时，需要根据实际情况与需求，合理的设计活塞杆的直径，避免故障的发生。不仅如此，在液压缸的结构设计中，还要做好直径计算与校核、厚度计算与校核、长度计算与校核的工作。

2 液压缸辅件设计

除了结构设计以外，液压缸的辅件设计同样非常重要，辅件设计主要包括端盖和套筒两项内容。首先，就端盖而言，端盖在液压缸结构中有着突出的地位与作用，不仅活塞杆、导向套以及防尘圈等都必须安装于端盖之中，且端盖对压力容腔的完整性以及密闭性同样有着非常突出的作用。这些都要求液压缸的端盖必须具有较强的连接强度，如此才能保证液压传动系统的正常运转。在端盖的设计中，通常采用拉杆连接的方式来连接缸体端部，这种操作方式不仅很好地简化了操作中的具体流程，而且有效地提升了液压缸的通用性以及操作中的便捷性，具有非常突出的价值；其次，就套筒而言，套筒在液压缸中的主要作用是支撑活塞杆，此外，它同样是保证缸筒等部件发挥自身作用的重要配件，有着特殊的作用。套筒伸出液压缸的时候，会与缸筒的表面发生接触作用，因此，技术人员在设计套筒的时候，需要尽可能采用O型的密封圈将套筒外圆以及缸体内壁有效地的密封起来，确保其性能与作用得到充分的发挥。

3 液压缸運行特点分析

在液压缸进行往复运动时，速度是表示液压缸运行特点最为有效的指标。本文主要借助仿真实验来探讨液压缸的运行特点，实验结果显示：在液压缸处于开断状态时，液压缸的活塞运动离不开杆侧系统工作的油压作用，此时油压箱提供的无杆侧油压基本等同于大气压，但比系统工作压力要小。而当液压缸处于闭合状态时，两侧活塞将同时与高压油连通，而活塞的运动状态则和承压面积密切相关，且根据活塞极限速度的最高值可以看出，闭合状态下的液压缸速度值明显低于开断状态，由此我们可以得出液压缸如下运行特点：速度越大、加速越大而动作时间则越短。

借助仿真实验，我们探讨了影响液压缸活塞速度以及时间特性的因素，实验中将变化对象设定为与活塞联动的运动系统归化质量，结果却显示，极限速度的最高值与运动系统归化质量之间没有任何关系，其始终处于稳定的状态，没有发生波动。但加速度却会随着归化质量的变化而发生变动，具体来说，便是随着归化质量的增加，加速度则不断减小，使得液压缸的工作时间变相的增加。

仿真实验同样探讨了活塞直径与液压缸运行速度以及时间的关系，结果表明，在阀口同流面积固定的前提条件下，随着活塞承压面积的增加，液压缸的驱动力以及速度也会显著提升，且液压缸活塞的背压阻力会随着阀口通流量的增加而增加，在此种条件下，极限速度的最高值会被控制在特定的范围内，从中我们可以归纳出液压缸如下运行特点：加速度与液压缸的直径成正比，但与极限速度的最小值成反比。

4 结语

液压缸主要是由缸体、活塞杆、端盖以及套筒等组合而成，任何一个环节出现设计问题，或者质量问题，都有可能对液压传统系统带来负面影响，因此，完善液压缸的结构设计就极为必要。

参考文献：

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[2]成晓军，魏向晶，吴秀英.液压缸结构设计及运行特性[J].现代制造技术与装备，2017（09）：59-60.

[3]刘晓明，叶玮.液压缸结构设计及运行特性分析[J].液压气动与密封，2013（07）：44-45.

作者简介：李成平（1990-），男，陕西安康人，硕士研究生，助教，研究方向：机电一体化技术。