浅谈液压油缸的结构及相关设计

液压缸是一种配置灵活、设计制造比较容易而应用广泛的液压执行元件。尽管液压缸有系列化标准的产
品和专用系列产品，但由于用户对液压机械的功能要求千差万别，因而非标准液压元件的设计是不可
避免的。相对其他液压元件而言，液压缸的设计是极为常见的，对于刚踏入液压行的工程技术人员来说，
掌握液压缸设计的基本技能是十分必要的。做好液压缸设计的基础条件是熟知液压设计的准备工作：设
计依据、设计原则和一般步骤等。
1 设计的依据
液压缸与机器及机器上的机构直接相联系．对于不同的机构，液压缸的具体用途和工作性能也不同，
因此设计之前，要进行全面地分析和研究，收集和整理必要的原始资料作为设计的依据。
      (1)了解和掌握液压缸在机器上的用途和工作要求满足机构的动作要求和用途是设计液压缸的主要目
的。比如，液压翻斗汽车用液压缸的作用是将翻斗举升成倾斜状态，使所载的物料自动卸掉，其回程可
在翻斗的重力作用下而完成。这种情况下的液压缸可设计成单(活塞)杆单作用液压缸，也可设计成柱塞
缸。再如汽车起重机的液压缸，为适应不同的起吊高度和工作场地的转换，其吊臂用的液压缸必须采用
伸缩式多级液压缸，具体结构形式可以是单作用的柱塞式多级液压缸或活塞式多缩液压缸，或末级活
塞式的多级液压缸，要视具体情况而定。
       (2)了解液压缸工作环境条件
      工作环境条件不同，液压缸的结构和设计参数也不尽相同。比如用于采煤工作面的液压支架上的立
(支)柱缸，工作条件恶劣，粉尘大，支护(工作)压力变化大(负载变化大)，要求立(支)柱缸绝对安全可靠，
不允许有泄漏。针对这种工作条件，设计时要考虑防尘措施；缸体和柱塞的强度和稳定性要绝对可靠，
安全系数就要取大些，密封性能要好。象精密外(内)圆磨床用的液压缸，工作环境比较清洁，负载稳定
并且较小，结构和设计参数就应当适应它的工作条件。
      (3)了解外部负载情况
      主要指外部负载的质量、几何形状、空间体积大小、运动轨迹、摩擦阻力及连接部位的连接形式等。例
如液压翻斗汽车，液压缸的外负载是翻斗(车厢)和所装的货物，翻斗上升倾斜时，液压缸的轴线
      发生摆动，这就要求活塞杆头部与翻斗的联接采用耳环式或销轴式，液压缸底座与车身的安装形式
也
      要采用耳环式或耳轴式。
      (4)了解液压缸运动形态及安装约束条件包括了解液压缸的最大行程、运动速度或时间，安装空间所
允许的外形尺寸及液压缸的运动形式，如液压缸轴线固定或摆动，作往复直线运动或往复摆动，连续
运动还是间歇周期运动．缸体运动或活塞杆运动。以作用力为主要要求的液压缸与以运动速度或时间为
主要要求的液压缸，设计考虑的出发点也是不同的。
      (5)了解液压系统的情况
      液压缸的设计是液压系统的一部分。设计已知液压系统的液压缸，应了解液压泵的工作压力和流量
大小，管路的通径和布置情况，各种液压阀的安装和控制情况等。
      (6)了解有关国家标准、技术规定和其他参考资料。借鉴已有的液压缸的设计是十分必要的。
2 设计的一般原则
      (1)保证液压缸的输出力(推力、拉力或转矩)、行程和往返运动速度，液压缸的额定工作压力(输出力的
折算值)以液压泵的额定工作压力的 70％为宜。
      (2)保证液压缸的每个零件有足够的强度、刚度和耐用性(寿命)。
      (3)在保证上述 2 个条件的前提下，尽量减小液压缸的外形尺寸和重(质)量。在外负载一定的条件下，
提高液压缸的额定工作压力可减小液压缸的外形尺寸。
      (4)在保证液压缸性能的前提下，尽量减少零件数量。简化结构。
      (5)尽量避免液压缸承受横(侧)向负载和偏心负载，活塞杆工作时最好受拉力，以免产生纵向弯曲而
引发稳定问题。