液压缸结构

根据液压缸的结构特点及功用，液压缸结构基本上可以分为缸体组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等五个部分。

1．缸体组件

缸体组件包括缸筒、前后缸盖和导向套等。由于缸体组件要承受很大的液压力，因此

要有足够的强度和刚度，较高的表面质量和可靠的密封性。缸筒与缸盖的常见联接形式如

图 4-7 所示。在设计过程中，采用何种连接方式主要取决于液压缸的工作压力、缸筒的材

料和具体工作条件。

法兰联接，具有结构简单、加工方便、易装卸等优点，但重量和外形尺寸较大，常用

于铸铁、铸钢和锻铁制造的缸筒上。半环联接是将卡环切成两块（半环）装于缸筒环形槽

内，优点是结构紧凑、外形尺寸小、重量较轻、易装卸，缺点是缸筒开槽后使缸筒强度削

弱，需加厚缸筒。半环联接常用于无缝钢管或锻钢制造的缸筒上。螺纹联接的外形尺寸较

小、重量较轻，但缸筒端部结构复杂，装卸时需用专门工具，常用于无缝钢管或锻钢制造

的缸筒上。拉杆联接是用四根拉杆（螺栓）将前、后端盖紧固在缸筒两头，其零件通用性

大，缸筒加工、装卸方便，但径向尺寸和重量较大，只适用于长度短的液压缸。焊接联接

的结构尺寸小，但缸筒焊接易产生变形，缸底内径不易加工，且只能用于缸筒的

一端，其多用于长度较短的液压缸。

2．活塞组件

活塞组件由活塞、活塞杆和联接件等组成。活塞在缸筒内在油压作用下作往复运动，必须具有良好的耐磨性和一定的强度，一般用耐磨铸铁制造，在结构上有整体式和组合式

两种。活塞杆是传力零件，必须有足够的强度和刚度，通常都用钢料制造，其外圆表面应

耐磨并有防锈能力。活塞杆头部有耳环式、球头式和螺纹式等几种。活塞和活塞杆联接方

式很多，最常见的几种形式是整体式和焊接式联接、锥销式联接、螺纹式联接和半环式联

接。整体式和焊接式联接优点是结构简单、轴向尺寸小、工作可靠，但损坏后需整体更换，

常用于小直径液压缸。锥销式联接易加工、装配简单，但承载能力小，且需有防止锥销脱

落的措施，适用于轻载液压缸。螺纹式联接（如图 4-8（a）所示）装卸方便，一般需备有

螺纹防松装置，由于加工螺纹削弱了活塞杆的强度，因此适用于负载较小、受力较平稳的

液压缸中。半环式联接（如图 4-8（b）所示）具有强度高、结构复杂、装卸方便等优点，

常用于高压和振动较大的液压缸。

3．密封装置

液压缸的泄漏直接影响到液压缸的工作性能和效率，因此必须合理地设置密封装置来

防止和减少油液的泄漏。根据密封原理，密封形式可分为非接触式密封和接触式密封。对

密封装置的基本要求是：具有良好的密封性能，其密封性能随着压力的升高能自动提高，

并在磨损后具有一定的自动补偿能力，摩擦阻力要小，耐油抗腐蚀，磨损小，使用寿命长，

制造筒单，拆装方便，成本低廉等。液压缸常用的密封方法有间隙密封和密封圈密封。

间隙密封是靠相对运动部件之间很小的配合间隙来保证密封。为了提高其密封性能，

活塞表面上常开有几个宽 0.3～0.5 mm 的环形沟槽，称压力平衡槽，如图 4-9 所示。压力

平衡槽的作用是使活塞上的径向液压力得到平衡，使活

塞能自动对中，从而减小活塞和缸筒配合表面间的摩擦

力，并减少泄漏量。间隙密封属于非接触式密封，结构

简单、摩擦力小、寿命长，但对配合表面的加工精度和

表面粗糙度要求较高，且不能*消除泄漏，密封性能

也不能随压力的升高而提高，因此一般在液压缸中较少

采用，而仅用于直径小、运动速度快的低压液压缸中。

密封圈密封是液压系统中应用较广泛的一种密封方法。它是依靠装配时的预压缩力和

工作时液体压力的作用产生弹性变形，通过弹性力紧压在密封表面上实现接触密封的。密

封圈结构简单、制造方便、磨损后能自动补偿、密封性能随着压力的升高而提高，因此密

封可靠，密封表面的加工要求也不高。常用密封圈按其断面形状可分为O 形密封圈、Y 形

密封圈、V 形密封圈等。

O 形密封圈的外侧、内侧及端部都能起密封作用。由于它是依靠装配后产生的压缩变

形来实现的（图 4-10（a）所示），因此任何形状的密封圈在安装时必须保证足够的预压缩

量，预压缩量过小不能密封，过大则摩擦力增大，易损坏。所以安装密封圈的沟槽尺寸和

表面质量必须按有关手册给出的数据严格保证。当动密封的压力超过 10 MPa 或静密封的

压力超过32 MPa 时，密封圈有可能被挤入间隙，产生破损，降低密封性，因此，O 形密封

圈需要加密封挡圈保护，如图4-10（b）所示。O 形密封圈密封的优点是简单、可靠、体积

小、动摩擦阻力小、安装方便、价格低，故应用极为广泛。

Y 形密封圈在工作时受液压力作用使唇张开，分别贴在配合表面上，起到密封作用。

当油压升高时，唇边与配合表面贴得更紧，密封性能更好，并在磨损后具有自动补偿能力。

为此，在装配时应注意使唇边面对有压力的油腔。当压力变化较大、运动速度较高时，要

采用支承环来定位，以防发生翻转现象，如图 4-11（a）所示。Y 形密封圈的弹性比 O 形

密封圈差，伸张性小，在设计时，要考虑如何安装和拆卸的问题。

V 形密封圈由三个不同截面的支撑环、V 形密封环和压环组成，如图4-11（b）所示，

其中密封环的数量由工作压力大小而定。当工作压力小于 10 MPa 时，使用三件一套已足

够保证密封；当工作压力高于 10 MPa 时，可增加密封环的数量，以提高密封效果。与 Y

形密封圈一样，在装配时也必须使唇边开口面对压力油作用方向。V 型密封圈耐高压、密

封性能良好、寿命长，但密封装置的摩擦力和结构尺寸较大，检修、拆换不便。主要用于

大直径、高压、高速柱塞或活塞和低速运动活塞杆的密封。

4．缓冲装置

液压缸一般不考虑缓冲问题，但当活塞运动速度高或运动部件质量较大时，惯性力有

可能使活塞撞击缸底或缸盖，则必须设置缓冲装置。缓冲装置的作用是为了防止活塞在行

程终了时，由于惯性力的作用与缸盖发生撞击。缓冲原理是活塞在接近缸盖时，增大回油

阻力，以降低活塞的运动速度，从而避免活塞撞击缸盖。常用的缓冲装置是应用节流原理

来实现缓冲的。

在环状缝隙节流缓冲装置中，当缓冲柱塞进入缓冲孔时，封闭在缓冲孔中的油液只能

从缓冲柱塞与缓冲孔之间的环状缝隙缓慢排出，使液压缸产生背压，迫使活塞运动速度降

低，实现缓冲。这种缓冲装置结构简单，开始作用时缓冲效果明显，在背压中引起的冲击

压力较高，随后缓冲效果逐渐减弱。其适用于运动部件惯性不大，移动速度不高的场合。

轴向三角槽节流缓冲装置是在活塞上开轴向三角槽，活塞与端盖间的油液只能经轴向三角

槽排出，随着活塞的运动，三角槽通流面积越来越小，缓冲作用逐渐增强，活塞被逐渐制

动，因而使缓冲作用均匀，冲击压力小，克服了在行程最后阶段缓冲作用减弱的问题。

5．排气装置

液压系统在安装过程中或长期停止工作后，液压缸及其回路不可避免地要渗入空气。液压系统中混入空气后，会影响液压缸运动的平稳性，如低速运动时易爬行，启动时出现

冲击、振动和噪声，换向精度降低等，压力过大时还会产生绝热压缩而造成局部高温。对

于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，为了排除积留在内的空气，常在液压缸的

最高部位设置专门的排气装置，如图4-13 所示。