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液压传动是职业教育机械、汽车、自动化等专业的一门重要的专业基础课。在本课程的教学中，学生会对液压系统的各类元件以及液压系统的性能有更深的认识。液压缸是液压传动系统的执行元件，它工作性能的好坏直接影响液压系统的工作性能和效率。液压缸在工作中常见的一些不良性能有：活塞碰撞缸盖使运动不平稳，进而影响到负载运动的平稳性；运动部件产生低速爬行和震动现象，严重时系统将不能正常工作；液压油推力不足，运动件速度逐渐下降，甚至停止。改善液压缸的性能的装置包括密封装置、缓冲装置和排气装置，下面就改善液压缸性能的装置以及液压缸常见故障和排除方法进行如下分析：
一、液压缸的密封装置
液压缸在工作时，缸内压力较缸外压力（大气压力）大，一般进油腔压力较回油腔压力大得多，因此在配合表面将会产生泄漏。液压缸是依靠密封腔的容积变化进行工作的，密封性能的好坏直接影响液压缸的工作性能和效率（其它液压元件也存在同样问题），甚至使整个系统无法工作，外泄漏还会污染设备和环境，造成油液的浪费。因此，要求液压缸在一定的工作压力下具有良好的密封性能，且性能应随着工作压力的升高而自动增强。此外，还要求密封元件结构简单、寿命长、摩擦力小、成本低等。
1、油缸中需要密封的部位有：活塞与缸体、缸体与缸盖、活塞与缸盖等。
2、液压缸密封形式分为：间隙密封和接触密封。
⑴间隙密封：通过精加工，利用相对运动零件配合面之间的极小间隙来实现密封的方法。一般用于个别活塞与缸体之间的密封，适应于速度较快、负载小、尺寸较小的油缸场合。间隙的选择在0.02－0.05mm范围内。
⑵接触密封：利用密封元件弹性变形挤紧零件配合面，消除间隙的密封形式，磨损后可自送补偿，分为固定密封型和运动密封型。
运动型：指的是相对运动零件之间的密封。
固定性：指的是相对固定零件之间的密封。
密封件材料和形式：大多采用耐油橡胶制成。按形状分为“O”型密封圈和唇型密封圈（有V、U、L、Y、Z等形状）。图⑴、⑵为“O”型和“Y”型密封圈。
“O”型密封圈是横截面为圆形的密封圈，既适用于固定型密封，也可用于运动型密封（要求低速的场合），安装在槽内应有一定预压紧度变形，工作中加压会进一步变形消除间隙。压力过高（大于10MPa）时，在非受力面加尼龙挡圈，以防密封圈被挤入间隙而磨坏，双向受力则两面都装挡圈保护。
唇形密封圈为特殊形状的密封圈，适用于运动型密封，安装时唇口和压力方向相对，利用唇边变形挤压密封表面消除间隙。“V”型密封圈三个为一组，分别由支撑环、密封圈、压环组成，使用时三个环同时使用。唇形密封圈变形量大，阻力较大，但密封性较好——油压越大，性能越好。
二、液压缸的缓冲装置
液压缸的缓冲装置是为了防止活塞在运行到缸体两端时，由于惯性力的作用与缸盖发生机械碰撞，产生冲击和噪声影响设备工作精度，以致损坏零件，为此常在大型、高速或高精度的液压设备中设置缓冲装置。缓冲装置的原理是活塞或缸筒运动到接近终端时，在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或很窄的缝隙中挤出，以产生很大的回油阻力，使运动部件受到制动而逐渐减慢速度，避免活塞与缸盖相撞，以达到缓冲的目的。常见的缓冲装置如下：
1、圆环状间隙式（固定节流式）缓冲装置
当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔后，活塞和缸盖间形成缓冲油腔，油腔中的油液只能从环形间隙δ排出（回油），产生缓冲压力，从而实现缓冲制动，在缓冲过程中，由于通流截面积不变，因此随着活塞运动速度的降低，其缓冲作用逐渐减弱，缓冲效果较差（若采用圆锥形缓冲柱塞，可克服此缺点），但此装置结构简单，便于制造（如图⑶）。
2、可调节流式缓冲装置
当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔后，油腔内的油液必须经过节流阀1才能排出，调节节流阀口的开度大小可控制缓冲压力的大小，以适应液压缸不同负载和速度工况对缓冲的要求，但它不能解决速度降低后缓冲作用减弱的缺点（如图⑷所示），为用于反向启动的单向阀。
3、可变节流式缓冲装置
在缓冲柱塞上开有由浅入深的三角节流槽，其通流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平缓，克服了在行程最后阶段缓冲作用减弱的问题（如图⑸所示）。
三、排气装置是为了及时排除油缸中空气
由于拆装或系统漏气，都会渗入空气，造成工作油液不连续，引起活塞低速运行时爬行（空气可压缩）和换向精度下降。因此，应在油缸上增设排气装置（有些油缸利用进排出口代替）。排气装置应装在油缸两端最高处，要求不高的液压系统往往不设专门的排气装置，而是将缸的进、出油口设置在缸筒两端的最高处，将缸内的空气带回油箱，再从油箱逸出。对于速度稳定性较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高部位设置专门的排气装置。常用的排气装置有两种形式：一种是在液压缸的最高部位处开排气孔，如上所述，用长管道通向远处的排气阀排气，机床上大多采用这种形式。另一种是在缸盖的最高部位处直接安装排气塞。两种排气装置都是在液压系统正式工作前打开，让液压缸全程空载运动数次排气，直到空气排除、排气口出现连续油液后，再拧紧排气塞进行正常工作。排完气后关闭，液压缸便正常工作。
四：液压缸的常见故障及排除方法
1、液压缸出现爬行现象和换向精度不高，使液压缸工作性能和效率降低
故障原因及排除方法如下：
⑴故障原因：系统中有空气混入；排除方法：打开排气塞（阀），使运动部件空载全行程快速往复运动20～30min。
⑵故障原因：活塞杆的密封圈压得太紧；排除方法：调整密封圈，保证活塞杆能用手拉动而在试车时无泄露即可（允许微量渗油，即在活塞杆上能见到油膜）。
⑶故障原因：活塞杆与活塞同轴度过低；排除方法：校正活塞、活塞杆组、保证同轴度误差小于φ0.04mm。
⑷故障原因：活塞杆弯曲变形；排除方法：校正（或更换）活塞杆，保证直线度误差小于φ0.1/1000。
⑸故障原因：安装精度破坏；排除方法：检查和调整液压缸轴线对导轨面的平行度及与负载作用线的同轴度。
⑹故障原因：缸体内孔同轴度超差；排除方法：镗磨缸体内孔，然后配制活塞（或增装O型密封圈）。
⑺故障原因：活塞杆两端螺母太紧，导致活塞与缸体内孔同轴度降低；排除方法：活塞杆两端的螺母不宜太紧，一般应保证在液压缸末工作时活塞杆处于自然状态。
⑻故障原因：采用间隙密封的活塞气压力平衡槽局部磨损，不能保证活塞和缸体孔的同轴度；排除方法：更换活塞。
⑼故障原因：导轨润滑不良；排除方法：适当增加导轨的润滑量（或采用具有防爬行性能的L-HG液压油。
2、推力不足或速度逐渐下降甚至停止
⑴故障原因：缸体内孔和活塞的配合间隙太小，或活塞装O型密封圈的槽与活塞不同轴；排除方法：单配活塞保证间隙，或修正活塞密封圈槽，使之与活塞外圆同轴。
⑵故障原因：缸体内孔和活塞配合间隙太大或O型密封圈磨损严重；排除方法：单配活塞，保证间隙，或更换O型密封圈排。
⑶故障原因：工作时经常用某一段，造成缸体内孔圆柱度误差增大；排除方法：镗磨缸体内孔，单配活塞。
⑷故障原因：活塞杆弯曲，造成偏心环状间隙；排除方法：校正（或更换）活塞杆。
⑸故障原因：活塞杆的密封圈压得太紧；排除方法：调整密封圈的压紧力，以不漏油为限（允许微量渗油）。
⑹故障原因：油温太高油液粘度降低太大；排除方法：分析油温太高的原因，消除使温度升高的因素。
⑺故障原因：导轨润滑不良；排除方法：调整润滑油流量。
总之，随着电子技术和计算机技术的蓬勃发展，液压技术已向更广阔的领域渗透。特别是与微电子、计算机相结合后，发展成为包括传动和检测在内的一门完整的自动化技术。因此，液压传动是实现工业自动化的一种重要手段，具有广阔的发展前景。随着液压技术的发展，改善液压缸性能的装置也会进一步地完善、发展，将会有更好、更科学合理的装置来改善液压缸的性能，液压缸将运转更加平稳，动力进一步提高，效率大大提高，运动更加灵活。
【参考文献】
1、左健民主编。液压与气压传动。北京：机械工业出版社，1994
2、李登万主编。液压传动。南京：东南大学出版社。2000
3、李芝主编。液压传动。北京：机械工业出版社，1999
5、黎启柏主编。液压元件手册。北京：冶金工业出版社，2000
（作者单位：265500山东省烟台市福山高级职业学校）
一、液压缸的密封装置
液压缸在工作时，缸内压力较缸外压力（大气压力）大，一般进油腔压力较回油腔压力大得多，因此在配合表面将会产生泄漏。液压缸是依靠密封腔的容积变化进行工作的，密封性能的好坏直接影响液压缸的工作性能和效率（其它液压元件也存在同样问题），甚至使整个系统无法工作，外泄漏还会污染设备和环境，造成油液的浪费。因此，要求液压缸在一定的工作压力下具有良好的密封性能，且性能应随着工作压力的升高而自动增强。此外，还要求密封元件结构简单、寿命长、摩擦力小、成本低等。
1、油缸中需要密封的部位有：活塞与缸体、缸体与缸盖、活塞与缸盖等。
2、液压缸密封形式分为：间隙密封和接触密封。
⑴间隙密封：通过精加工，利用相对运动零件配合面之间的极小间隙来实现密封的方法。一般用于个别活塞与缸体之间的密封，适应于速度较快、负载小、尺寸较小的油缸场合。间隙的选择在0.02－0.05mm范围内。
⑵接触密封：利用密封元件弹性变形挤紧零件配合面，消除间隙的密封形式，磨损后可自送补偿，分为固定密封型和运动密封型。
运动型：指的是相对运动零件之间的密封。
固定性：指的是相对固定零件之间的密封。
密封件材料和形式：大多采用耐油橡胶制成。按形状分为“O”型密封圈和唇型密封圈（有V、U、L、Y、Z等形状）。图⑴、⑵为“O”型和“Y”型密封圈。
“O”型密封圈是横截面为圆形的密封圈，既适用于固定型密封，也可用于运动型密封（要求低速的场合），安装在槽内应有一定预压紧度变形，工作中加压会进一步变形消除间隙。压力过高（大于10MPa）时，在非受力面加尼龙挡圈，以防密封圈被挤入间隙而磨坏，双向受力则两面都装挡圈保护。
唇形密封圈为特殊形状的密封圈，适用于运动型密封，安装时唇口和压力方向相对，利用唇边变形挤压密封表面消除间隙。“V”型密封圈三个为一组，分别由支撑环、密封圈、压环组成，使用时三个环同时使用。唇形密封圈变形量大，阻力较大，但密封性较好——油压越大，性能越好。
二、液压缸的缓冲装置
液压缸的缓冲装置是为了防止活塞在运行到缸体两端时，由于惯性力的作用与缸盖发生机械碰撞，产生冲击和噪声影响设备工作精度，以致损坏零件，为此常在大型、高速或高精度的液压设备中设置缓冲装置。缓冲装置的原理是活塞或缸筒运动到接近终端时，在活塞和缸盖之间封住一部分油液，强迫它从小孔或很窄的缝隙中挤出，以产生很大的回油阻力，使运动部件受到制动而逐渐减慢速度，避免活塞与缸盖相撞，以达到缓冲的目的。常见的缓冲装置如下：
1、圆环状间隙式（固定节流式）缓冲装置
当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔后，活塞和缸盖间形成缓冲油腔，油腔中的油液只能从环形间隙δ排出（回油），产生缓冲压力，从而实现缓冲制动，在缓冲过程中，由于通流截面积不变，因此随着活塞运动速度的降低，其缓冲作用逐渐减弱，缓冲效果较差（若采用圆锥形缓冲柱塞，可克服此缺点），但此装置结构简单，便于制造（如图⑶）。
2、可调节流式缓冲装置
当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔后，油腔内的油液必须经过节流阀1才能排出，调节节流阀口的开度大小可控制缓冲压力的大小，以适应液压缸不同负载和速度工况对缓冲的要求，但它不能解决速度降低后缓冲作用减弱的缺点（如图⑷所示），为用于反向启动的单向阀。
3、可变节流式缓冲装置
在缓冲柱塞上开有由浅入深的三角节流槽，其通流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平缓，克服了在行程最后阶段缓冲作用减弱的问题（如图⑸所示）。
三、排气装置是为了及时排除油缸中空气
由于拆装或系统漏气，都会渗入空气，造成工作油液不连续，引起活塞低速运行时爬行（空气可压缩）和换向精度下降。因此，应在油缸上增设排气装置（有些油缸利用进排出口代替）。排气装置应装在油缸两端最高处，要求不高的液压系统往往不设专门的排气装置，而是将缸的进、出油口设置在缸筒两端的最高处，将缸内的空气带回油箱，再从油箱逸出。对于速度稳定性较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高部位设置专门的排气装置。常用的排气装置有两种形式：一种是在液压缸的最高部位处开排气孔，如上所述，用长管道通向远处的排气阀排气，机床上大多采用这种形式。另一种是在缸盖的最高部位处直接安装排气塞。两种排气装置都是在液压系统正式工作前打开，让液压缸全程空载运动数次排气，直到空气排除、排气口出现连续油液后，再拧紧排气塞进行正常工作。排完气后关闭，液压缸便正常工作。
四：液压缸的常见故障及排除方法
1、液压缸出现爬行现象和换向精度不高，使液压缸工作性能和效率降低
故障原因及排除方法如下：
⑴故障原因：系统中有空气混入；排除方法：打开排气塞（阀），使运动部件空载全行程快速往复运动20～30min。
⑵故障原因：活塞杆的密封圈压得太紧；排除方法：调整密封圈，保证活塞杆能用手拉动而在试车时无泄露即可（允许微量渗油，即在活塞杆上能见到油膜）。
⑶故障原因：活塞杆与活塞同轴度过低；排除方法：校正活塞、活塞杆组、保证同轴度误差小于φ0.04mm。
⑷故障原因：活塞杆弯曲变形；排除方法：校正（或更换）活塞杆，保证直线度误差小于φ0.1/1000。
⑸故障原因：安装精度破坏；排除方法：检查和调整液压缸轴线对导轨面的平行度及与负载作用线的同轴度。
⑹故障原因：缸体内孔同轴度超差；排除方法：镗磨缸体内孔，然后配制活塞（或增装O型密封圈）。
⑺故障原因：活塞杆两端螺母太紧，导致活塞与缸体内孔同轴度降低；排除方法：活塞杆两端的螺母不宜太紧，一般应保证在液压缸末工作时活塞杆处于自然状态。
⑻故障原因：采用间隙密封的活塞气压力平衡槽局部磨损，不能保证活塞和缸体孔的同轴度；排除方法：更换活塞。
⑼故障原因：导轨润滑不良；排除方法：适当增加导轨的润滑量（或采用具有防爬行性能的L-HG液压油。
2、推力不足或速度逐渐下降甚至停止
⑴故障原因：缸体内孔和活塞的配合间隙太小，或活塞装O型密封圈的槽与活塞不同轴；排除方法：单配活塞保证间隙，或修正活塞密封圈槽，使之与活塞外圆同轴。
⑵故障原因：缸体内孔和活塞配合间隙太大或O型密封圈磨损严重；排除方法：单配活塞，保证间隙，或更换O型密封圈排。
⑶故障原因：工作时经常用某一段，造成缸体内孔圆柱度误差增大；排除方法：镗磨缸体内孔，单配活塞。
⑷故障原因：活塞杆弯曲，造成偏心环状间隙；排除方法：校正（或更换）活塞杆。
⑸故障原因：活塞杆的密封圈压得太紧；排除方法：调整密封圈的压紧力，以不漏油为限（允许微量渗油）。
⑹故障原因：油温太高油液粘度降低太大；排除方法：分析油温太高的原因，消除使温度升高的因素。
⑺故障原因：导轨润滑不良；排除方法：调整润滑油流量。
总之，随着电子技术和计算机技术的蓬勃发展，液压技术已向更广阔的领域渗透。特别是与微电子、计算机相结合后，发展成为包括传动和检测在内的一门完整的自动化技术。因此，液压传动是实现工业自动化的一种重要手段，具有广阔的发展前景。随着液压技术的发展，改善液压缸性能的装置也会进一步地完善、发展，将会有更好、更科学合理的装置来改善液压缸的性能，液压缸将运转更加平稳，动力进一步提高，效率大大提高，运动更加灵活。
【参考文献】
1、左健民主编。液压与气压传动。北京：机械工业出版社，1994
2、李登万主编。液压传动。南京：东南大学出版社。2000
3、李芝主编。液压传动。北京：机械工业出版社，1999
5、黎启柏主编。液压元件手册。北京：冶金工业出版社，2000
（作者单位：265500山东省烟台市福山高级职业学校）