差動液壓缸

根據液壓專業書籍定義，具有差動連接的單活塞桿液壓缸稱之為差動液壓缸。

液壓缸可按運動方式、作用方式、結構形式的不同進行分類，其常見種類如下。

3.1.1活塞式液壓缸

活塞式液壓缸可分為雙杆式和單杆式兩種結構形式，其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。

3.1.1.1雙杆活塞液壓缸

雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式。

內差動液壓缸，屬於液壓傳動系統的執行元件，在液壓缸缸體內裝有活塞及活塞桿，活塞與活塞桿為階梯形整體式空心結構。

內差動液壓缸，屬於液壓傳動系統的執行元件，在液壓缸缸體內裝有活塞及活塞桿，活塞與活塞桿為階梯形整體式空心結構，活塞頭部空心內置錐閥座及錐閥，錐閥座嵌在活塞內並加以固定，活塞上開有差動油口，活塞桿內腔的尾部裝有導杆，滑閥裝在導杆上，活塞桿下部開有控制油口，本實用新型具有可極大縮短差動管路長度，提高換向速度，縮短換向時間、增加打擊力度等優點，適合大流量，高速度、高衝擊、遠距離及頻繁換向等有特殊要求的場合。

液壓缸可按運動方式、作用方式、結構形式的不同進行分類，其常見種類如下：

活塞式液壓缸可分為雙杆式和單杆式兩種結構形式，其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。

雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式。

當單杆活塞缸兩腔同時通入壓力油時，由於無杆腔有效作用面積大於有杆腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大於向左的作用力，因此，活塞向右運動，活塞桿向外伸出；與此同時，又將有杆腔的油液擠出，使其流進無杆腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動連接。差動連接時，液壓缸的有效作用面積是活塞桿的橫截面積，工作台運動速度比無杆腔進油時的速度大，而輸出力則減小。差動連接是在不增加液壓泵容量和功率的條件下，實現快速運動的有效辦法。

前面所討論的活塞式液壓缸的應用非常廣泛，但這種液壓缸由於缸孔加工精度要求很高，當行程較長時，加工難度大，使得製造成本增加。在生產實際中，某些場合所用的液壓缸並不要求雙向控制，柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價格低廉的液壓缸。

冶金液壓缸柱塞缸由缸筒、柱塞、導套、密封圈和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內壁不接觸，因此缸筒內孔不需精加工，工藝性好，成本低。柱塞式液壓缸是單作用的，它的回程需要藉助自重或彈簧等其它外力來完成，如果要獲得雙向運動，可將兩柱塞液壓缸成對使用。柱塞缸的柱塞端面是受壓面，其面積大小決定了柱塞缸的輸出速度和推力，為保證柱塞缸有足夠的推力和穩定性，一般柱塞較粗，重量較大，水平安裝時易產生單邊磨損，故柱塞缸適宜於垂直安裝使用。為減輕柱塞的重量，有時製成空心柱塞。

柱塞缸結構簡單，製造方便，常用於工作行程較長的場合，如大型拉牀，礦用液壓支架等。

擺動液壓缸能實現小於360°角度的往復擺動運動，由於它可直接輸出扭矩，故又稱為擺動液壓馬達，主要有單葉片式和雙葉片式兩種結構形式。

單葉片擺動液壓缸，主要由定子塊、缸體、擺動軸、葉片、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成。兩個工作腔之間的密封靠葉片和隔板外緣所嵌的框形密封件來保證，定子塊固定在缸體上，葉片和擺動軸固連在一起，當兩油口相繼通以壓力油時，葉片即帶動擺動軸作往復擺動。

單葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過，雙葉片擺動液壓缸的擺角一般不超過。當輸入壓力和流量不變時，雙葉片擺動液壓缸擺動軸輸出轉矩是相同參數單葉片擺動缸的兩倍，而擺動角速度則是單葉片的一半。

擺動缸結構緊湊，輸出轉矩大，但密封困難，一般只用於中、低壓系統中往復擺動，轉位或間歇運動的地方。

伸縮式液壓缸由兩級（或多級）活塞缸套裝而成，主要組成零件有缸體、活塞、套筒活塞等。

缸體兩端有進、出油口A和B。當A口進油，B口回油時，先推動一級活塞向右運動，由於一級活塞的有效作用面積大，所以運動速度低而推力大。一級活塞右行至終點時，二級活塞在壓力油的作用下繼續向右運動，因其有效作用面積小，所以運動速度快，但推力小。套筒活塞既是一級活塞，又是二級活塞的缸體，有雙重作用（多級時，前一級缸的活塞就是後一級缸的缸套）。若B口進油，A口回油，則二級活塞先退回至終點，然後一級活塞才退回。

伸縮式液壓缸的特點是：活塞桿伸出的行程長，收縮後的結構尺寸小，適用於翻鬥汽車，起重機的伸縮臂等。

齒條活塞缸由帶有齒條杆的雙作用活塞缸和齒輪齒條機構組成。活塞往復移動經齒條、齒輪機構變成齒輪軸往復轉動，它多用於自動線，組合機牀等轉位或分度機構中。

液壓控制系統的動態響應仿真計算一直是液壓行業不斷研究的一個門類，在液壓控制系統中有着廣泛的應用。由於液壓動力機構是動態元件，其動態特性很大程度上決定着整個液壓伺服系統的性能，其中三通閥控差動液壓缸在機-液位置伺服系統中應用廣泛。以前一般採用個人編程的方法來實現系統的動態響應，但是往往要花費大量的時間來處理程序本身的問題，並且容易出錯、通用性差。SIMULINK的問世給液壓系統的動態仿真計算提供了強大的工具，在SIMULINK環境中只需利用鼠標就可以直觀的畫出系統模型，然後就可以直接進行仿真，實現了對液壓控制系統的智能設計。

SIMULINK是一個強大的軟件包，在液壓系統仿真中只需要做數學模型的推導工作。用SIMULINK對設計好的系統進行仿真，可以預知效果，檢驗設計的正確性，為設計人員提供參考。其仿真結果是否可用，取決於數學模型正確與否，因此要注意模型的合理及輸入系統的參數值要符合實際。

在使用一段時間後，液壓缸常由於密封件磨損、缸筒磨損、內壁劃傷、內壁腐蝕、活塞或活塞桿劃傷等造成故障，液壓設備執行元件塗壓缸的密封性能直接影響到設備的性能，尤其是較大的液壓缸在其密封性受損後，修復或更換零部件比較困難且成本較高。

傳統的修復方法是將損壞的部件進行拆卸後的外協修復，或是進行刷鍍或是進行表面的整體刮研，修復週期長，修復費用高。針對上述問題，最新維修方法是採用高分子複合材料的方法，如美國美嘉華應用技術在現場進行劃傷尺寸的恢復修復。其材料優異的附着力和良好的抗壓能力，不但能夠滿足上述的工況要求下的生產使用要求，而且操作工藝簡單易行，既無熱影響，塗層厚度又不受限制。同時塗層本身具有的優越的耐油耐腐蝕性能及自潤滑功能，確保了修復後的耐磨性能，保證了企業的正常生產，避免了設備部件的損壞加劇。

具體修復過程如下：

1、表面處理：首先清洗和打磨，用脱脂棉蘸丙酮或無水乙醇將將劃傷部位清洗乾淨後進行打磨。（若不先清洗而直接進行打磨，會使油污浸入缸體，造成粘接不牢，甚至脱落。打磨時先將擠傷部位高出基準面的部分打磨至基準面以下，以防止柱塞的再劃傷，再用什錦銼將劃傷溝槽內的油污、異物剔出，最後用旋轉銼將整個劃傷面打毛。）清洗和加温乾燥，對已打磨好的劃傷面用丙酮擦試乾淨。然後用熱風機或碘鎢燈將水分烤乾，同時也對待修復表面進行預熱，尤其在室温低於15℃的情況下，必須對待修復表面進行預熱。

2、調和材料：嚴格按照比例進行調和，並攪拌均勻，直到沒有色差。

3、塗抹材料：將調和均勻的2211F塗抹到劃傷表面；第一層要薄，要均勻且全部覆蓋劃傷面，以確保材料與金屬表面最好的粘接，再將材料塗至整個修復部位後反覆按壓，確保材料填實並達到所需厚度，使之比缸筒內壁表面略高。

4、固化：材料在24℃下完全達到各項性能需要24小時，為了節省時間，可以通過滷鎢燈提高温度，温度每提升11℃，固化時間就會縮短一半，最佳固化温度70℃。

5、修復平整：材料固化後，用細磨石或刮刀，將高出表面的材料修復平整，施工完畢 ^[1]  。