液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道


液压缸具备结构简单、工作可靠的优点。
用它来实现往复运动时,可免去减速装置,并且没有传动间隙,运动平稳,这使液压缸在各种机械的液压系统中得到广泛应用。





液压缸的组成



液压缸通常由后端盖、缸筒、活塞杆、活塞组件、前端盖等主要部分组成。

液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图1

液压缸的基本结构图
为防止油液向液压缸外泄漏或由高压腔向低压腔泄漏,在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有 密封装置
小小的活塞密封圈,可将液压缸的两个腔室( 无杆腔 有杆腔 )分成两个不同的压力区。
在前端盖外侧,还装有防尘装置。
为防止活塞快速退回到行程终端时撞击缸盖,液压缸端部还设置缓冲装置;
有时还需设置排气装置。
我们知道,液压缸产生的是直线运动。它由一个圆柱缸体和一个活塞杆组成,活塞杆在缸体内进进出出。活塞的运动范围受限于缸体的长度

活塞密封将缸体分为两个腔室:有杆腔和无杆腔。

液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图2

液压缸的伸出与回缩过程

如果 在无杆腔充入油液,那么活塞杆就会伸出。
向有杆腔充入油液,活塞杆就会回缩。
液压缸输出力和活塞有效面积及其两边的压差成正比。






液压缸工作原理



以油液作为工作介质,通过密封容积的变化来传递运动,通过油液内部的压力来传递动力就是液压传动原理

液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图3

液压传动原理本质上就是流体静力学中的帕斯卡定律,想要深入了解可以戳【 只需1分钟,液压的基本工作原理了如指掌

一个完整的液压系统由五个部分组成,即动力元件、执行元件、控制元件、辅助元件和液压油。
液压缸是 液压系统的 执行元件
1)动力部分:将原动机的机械能转换为油液的压力能(液压能)。例如:液压泵。
2)执行部分:将液压泵输入的油液压力能转换为带动工作机构的机械能。例如:液压缸、液压马达。
3)控制部分:用来控制和调节油液的压力、流量和流动方向。例如:压力控制阀、流量控制阀和方向控制阀
4)辅助部分:将前面三部分连接在一起,组成一个系统,起贮油、过滤、测量和密封等作用。例如:管路和接头、油箱、过滤器、蓄能器、密封件和控制仪表等。
5)液压油是工作介质,为系统传导压力。

关于液压油的特性和选用,可以查看往期相关文章:

张海平:为什么选择液压油作为普遍的压力介质?

液压系统应该加什么牌号的液压油?


在一定体积的液体上的任意一点施加的压力,能够大小相等地向各个方向传递。

这意味着当使用多个液压缸时,每个液压缸将按各自的速度拉或推,而这些速度取决于移动负载所需的压力。

在液压缸承载能力范围相同的情况下,承载最小载荷的液压缸会首先移动,承载最大载荷的液压缸最后移动。

为使液压缸同步运动,以达到载荷在任一点以同一速度被顶升,一定要在系统中使用控制阀或同步顶升系统元件。


关于多个液压缸精确同步,可以戳下方文章:

怎样让多个油缸同步精度≤ 0.1% ?





液压缸的内部空间




之所以选用液压油作为液压系统的工作介质,主要是看中液压油近似于不可压缩

(其实液压油在高压下还是会存在一定的可压缩量的,但可压缩量很小,基本都是忽略不计的)。

当你窥视处于工作状态中的液压缸内部时,缸体内都是充满油液的。

当然啦,活塞和活塞杆肯定是占据了缸体中的一部分空间的。


液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图4

你可以想象一下,如果把活塞和活塞杆强行插入装满液压油的缸筒内,那么为了给活塞和活塞杆腾出空间,留出足够的空间,肯定会有与活塞和活塞杆等体积的油液会溢出缸筒。如下图所示。
液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图5





活塞移动的条件




由于液压缸缸体内的总容积是固定的,在给缸体的某一腔室内不断充入油液的过程中,另一侧腔室内的油液肯定是要外流的。

换一种说法是,如果你想活塞在缸筒内能够发生移动,那么你就要提供一条液压油能够流进流出缸筒的路径,否则活塞是无法移动的。

举一个极端的例子,如果我把液压缸的两个油口都堵起来,在这种情况下,即使活塞杆上放了很重的物体(压力在液压缸的承压范围内),活塞也是无法向下移动的,如下图所示。

液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图6
油口封闭,油缸受重,活塞杆不动





活塞密封圈的作用



很多人会认为活塞上安装密封圈的目的是为了防止活塞杆下落(油缸垂直放置时)。不过,这种想法是有误的。

通过上文的学习,我们知道了要想使活塞杆移动的唯一方法就是提供一条油液流进、流出液压缸的路径。
那么活塞密封圈的作用到底是什么呢?
其实,密封圈的作用只有一个,就是在泵给液压缸供给恒定的流量时,能够 保证 活塞的 移动速度恒定
为什么这么说呢?因为,如果没有这个密封圈,那么会有一部分油液不是用来推动活塞运动,而是从间隙中绕过了活塞,流到另一侧腔室中去了。
这样一来,进入油缸的流量是恒定的,但是推动活塞移动的流量却减少了,那么活塞的移动速度肯定是无法保证恒定的了。
那么我们如何能证明上述观点呢?如下图所示,如果我们事先将液压缸两端堵上,再移除活塞上的密封圈,活塞杆是不会发生下降的。

液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图7

因为此时缸筒内充满了油液,且油液没有流出油缸的通道,因此油缸内是没有空间来容纳因为下降而进入缸筒中的那部分活塞杆的体积的。

如果你还未理解上述内容,可以看看以下三种情况。


液压缸活塞密封圈的真实作用,工厂老师傅都不一定知道的图8

将液压缸两端堵上,再移除活塞上的密封圈,在缸筒内充满油液时,不论油缸是树立放置,平稳放置还是倾斜放置,外力是从上还是从下方给予,活塞杆均不会移动。


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