液壓缸的基礎知識

1、液壓缸的結構

圖1為液壓缸的基本結構圖，其主要零件有：

• 缸體 Cylinder TubeCylinder Tube
• 密封端蓋 Gland
• 活塞桿 Cylinder Rod
• 活塞和活塞密封 Piston and Piston Seal

小小的活塞密封圈，可將液壓缸的兩個腔室（無桿腔和有桿腔）分成兩個不同的壓力區。

我們知道，液壓缸產生的是直線運動。它由一個圓柱缸體和一個活塞桿組成，活塞桿在缸體內進進出出。活塞的運動范圍受限于缸體的長度。活塞密封將缸體分為兩個腔室：有桿腔和無桿腔。如果在無桿腔充入油液，那么活塞桿就會伸出。向有桿腔充入油液，活塞桿就會回縮。圖2是液壓缸的伸出與回縮過程。

2、液壓缸的內部空間

記住一點，我之所以選用液壓油作為液壓系統的工作介質，主要是看中液壓油近似于不可壓縮（其實液壓油在高壓下還是會存在一定的可壓縮量的，但可壓縮量很小，基本都是忽略不計的）。當你窺視處于工作狀態中的液壓缸內部時，缸體內都是充滿油液的。當然啦，活塞和活塞桿肯定是占據了缸體中的一部分空間的。

你可以想象一下，如果把活塞和活塞桿強行插入裝滿液壓油的缸筒內，那么為了給活塞和活塞桿騰出空間，留出足夠的空間，肯定會有與活塞和活塞桿等體積的油液會溢出缸筒。 如下圖3所示。

3、活塞移動的條件

由于液壓缸缸體內的總容積是固定的，你在給缸體的某一腔室內不斷充入油液的過程中，另一側腔室內的油液肯定是要外流的。

換一種說法是，如果你想活塞在缸筒內能夠發生移動，那么你就要提供一條液壓油能夠流進和流出缸筒的路徑，否則活塞是無法移動的。

舉一個極端的例子，如果我把液壓缸的兩個油口都堵起來，在這種情況下，即使活塞桿上放了很重的物體（壓力在液壓缸的承壓范圍內），活塞也是無法向下移動的，如圖4所示。

4、活塞密封圈的作用

很多人會認為活塞上安裝密封圈的目的是為了防止活塞桿下落（油缸垂直放置時）。不過，這種想法是有誤的。

通過上文的學習，我們知道了要想使活塞桿移動的唯一方法就是提供一條油液流進、流出液壓缸的路勁。那么活塞密封圈的作用到底是什么呢？

其實，密封圈的作用只有一個，就是在泵給液壓缸供給恒定的流量時，能夠保證活塞的移動速度恒定。

為什么這么說呢？因為，如果沒有這個密封圈，那么會有一部分油液不是用來推動活塞運動，而是從間隙中繞過了活塞，流到另一側腔室中去了。這樣一來，進入油缸的流量是恒定的，但是推動活塞移動的流量卻減少了，那么活塞的移動速度肯定是無法保證恒定的了。

那么我們如何能證明上述觀點呢？如下圖5所示，如果我們事先將液壓缸兩端堵上，再移除活塞上的密封圈，活塞桿是不會發生下降的。因為此時缸筒內充滿了油液，且油液沒有流出油缸的通道，因此油缸內是沒有空間來容納因為下降而進入缸筒中的那部分活塞桿的體積的。

如果你還未理解上述內容，那么圖6會給你不錯的啟示。

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