一个典型的液压缸执行机构由缸体、缸盖、活塞、活塞杆、密封机构和活塞导向机构以及活塞杆导向机构组成。液压缸执行机构是针对各种不同的工作压力设计的。在一般的工业设备中,它的稳定工作压力可以达到3000 磅/平方英寸。在轧钢设备和挤压设备中,液压缸执行机构的工作压力可以高达5000磅/平方英寸。液压缸执行机构的行程可以达到10英尺,液压缸的缸径可以达到8英寸。如果有特殊应用需要,这些规格还可以设计得更大。
双作用液压缸是最常见的液压缸类型,它可以提供两个方向的行程输出。
工业用液压缸经常用活塞杆结构来锁定缸体、缸头和端盖。
根据液体压力和压强的基本关系(帕斯卡定律),液压缸产生的直线推力的大小等于系统的液体压强乘以液体压力所作用的活塞的有效面积,或者表示为:F =PA 。在实际情况下还需要从中减去摩擦力和其他力的损失。
多种多样的结构
最简单的执行机构结构形式是单作用液压缸执行机构,在这种结构中液体被导入
活塞的一侧,执行机构只能向一个方向产生推力和运动。当液体返回储液罐时www.cechina.cn,单作用液压缸执行机构需要依靠重力或是外部弹簧的弹力使活塞回到初始位置。在双作用液压缸执行机构中,当伸长和收回活塞杆时(见附图),液体被导入活塞的某一侧来产生推力/运动。此时活塞外边缘和缸体内壁间的密封结构必须对来自活塞两侧的液体压力都能起到密封作用。在这里还有另一个不同的地方控制工程网版权所有,双作用液压缸执行机构增加了一个通过缸体后侧缸盖的活塞杆延伸段。
在作用于活塞两边的液体压力一样的情况下,由于活塞两侧液体压力的有效作用面积不同,一个典型的双作用液压缸执行机构在伸长活塞杆时产生的力量大于在收回活塞杆时产生的力量。因为活塞杆一侧的有效活塞面积小于缸头一侧的有效活塞面积,根据帕斯卡定律,这使得收回活塞杆时产生的力量比较小。从原理上来说www.cechina.cn,一个具有双侧活塞杆的液压缸的活塞两侧的有效作用面积是一样的www.cechina.cn,因此不会造成两种行程力量不同的现象。
与上述两种不同的另一种液压缸执行机构被称为液压伸缩筒执行机构。这种执行机构设计了一个外径接近活塞直径的活塞杆www.cechina.cn,这样可以防止在长行程的水平应用中或是在大负荷的垂直应用中造成活塞杆弯曲。挤压机或是冲压机应用就是这种情况。
活塞被连接到一个由高强度的钢质活塞杆上,活塞杆的另一端可以被加工成各种连接方式(见附图)。表面经过硬化处理或是镀铬处理的活塞杆通常还需要经过超精细的表面加工,这是长期保持良好密封的关键。活塞的外径尺寸必须和液压缸的内径尺寸精确配合。两者都必须具有极佳的圆度和表面加工精度,这样才能保证产生平稳流畅的运动输出。
最新的工业液压缸还可以结合反馈传感器和电液伺服阀来实现精密复杂的速度和位置控制,而不是只能做简单的全行程输入/输出或是粗略的位置控制。其应用范围从产品机械工具、物料搬运一直到轧钢机控制、核电站控制以及客用和货用升降机等。■