液压缸是液压传动系统中的执行元件， 它是把液压能转换成机械能的能量转换装 置。液压马达实现的是连续回转运动，而液压缸实现的则是往复运动。液压缸的结构 型式有活塞缸、柱塞缸、摆动缸三大类，活 塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度 和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度 （转速） 和转矩。液压缸除了单个地使用 外，还可以两个或多个地组合起来或和其他 机构组合起来使用。以完成特殊的功用。液压缸结构简单，工作可靠，在机床的 液压系统中得到了广泛的应用。[1] 

液压缸的结构形式多种多样，其分类方法也有多种：按运动方式可分为直线往复运动式和回转摆动式；按受液压力作用情况可分为单作用式、双作用式；按结构形式可分为活塞式、柱塞式、多级伸缩套筒式，齿轮齿条式等；按安装形式可分为拉杆、耳环、底脚、铰轴等；按压力等级可分为16Mpa、25Mpa、31.5Mpa等。

单活塞杆液压缸只有一端有活塞杆。如图所示是一种单活塞液压缸。其两端进出口油口A和B都可通压力油或回油，以实现双向运动，故称为双作用缸。

活塞仅能单向运动，其反方向运动需由外力来完成。但其行程一般较活塞式液压缸大。

活塞式液压缸可分为单杆式和双杆式两种结构，其固定方式由缸体固定和活塞杆固定两种，按液压力的作用情况有单作用式和双作用式。在单作用式液压缸中，压力油只供液压缸的一腔，靠液压力使缸实现单方向运动，反方向运动则靠外力（如弹簧力、自重或外部载荷等）来实现；而双作用液压缸活塞两个方向的运动则通过两腔交替进油，靠液压力的作用来完成。

如图所示为单杆双作用活塞式液压缸示意图。它只在活塞的一侧设有活塞杆，因而两腔的有效作用面积不同。在供油量相同时，不同腔进油，活塞的运动速度不同；在需克服的负载力相同时，不同腔进油，所需要的供油压力不同，或者说在系统压力调定后，环卫垃圾车液压缸两个方向运动所能克服的负载力不同。

（1）柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；

（2）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；

（3）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；

（4）柱塞重量往往较大，水平放置时 容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。

伸缩式液压缸具有二级或多级活塞，伸缩式液压缸中活塞伸出的顺序式从大到小，而空载缩回的顺序则一般是从小到大。伸缩缸可实现较长的行程，而缩回时长度较短，结构较为紧凑。此种液压缸常用于工程机械和农业机械上。有多个一次运动的活塞，各活塞逐次运动时，其输出速度和输出力均是变化的。

摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的执行元件，有单叶片、双叶片、螺旋摆动等几种形式。叶片式式：定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。螺旋摆动式又分单螺旋摆动和双螺旋两种，现在双螺旋比较常用，靠两个螺旋副降液压缸内活塞的直线运动转变为直线运动与自转运动的复合运动，从而实现摆动运动。

在液压系统中使用液压缸驱动具有一定质量的机构，当液压缸运动至行程终点时具有较大动能，如未作减速处理，液压缸活塞与缸盖将发生机械碰撞，产生冲击、噪声，有破坏性。为缓和及防止这种危害发生，因此可在液压回路中设置减速装置或在缸体内设缓冲装置。

缸筒作为液压缸、矿用单体支柱、液压支架、炮管等产品的主要部件，其加工质量的好坏直接影响整个产品的寿命和可靠性。缸筒加工要求高，其内表面粗糙度要求为Ra0.4～0.8&um，对同轴度、耐磨性要求严格。缸筒的基本特征是深孔加工，其加工一直困扰加工人员。

采用滚压加工，由于表面层留有表面残余压应力，有助于表面微小裂纹的封闭，阻碍侵蚀作用的扩展。从而提高表面抗腐蚀能力，并能延缓疲劳裂纹的产生或扩大，因而提高缸筒疲劳强度。通过滚压成型，滚压表面形成一层冷作硬化层，减少了磨削副接触表面的弹性和塑性变形，从而提高了缸筒内壁的耐磨性，同时避免了因磨削引起的烧伤。滚压后，表面粗糙度值的减小，可提高配合性质。

油缸是工程机械最主要部件，传统的加工方法是：拉削缸体——精镗缸体——磨削缸体。采用滚压方法是：拉削缸体——精镗缸体——滚压缸体，工序是3部分，但时间上对比：磨削缸体1米大概在1-2天的时间，滚压缸体1米大概在10-30分钟的时间。投入对比：磨床或绗磨机（几万——几百万），滚压刀（1仟——几万）。滚压后，孔表面粗糙度由幢滚前Ra3.2～6.3um减小为Ra0.4～0.8&um，孔的表面硬度提高约30%，缸筒内表面疲劳强度提高25%。油缸使用寿命若只考虑缸筒影响，提高2～3倍，镗削滚压工艺较磨削工艺效率提高3倍左右。以上数据说明，滚压工艺是高效的，能大大提高缸筒的表面质量。

油缸经过滚压后，表面没有锋利的微小刃口，长时间的运动摩擦也不会损伤密封圈或密封件，这点在液压行业特别重要。

液压缸是液压系统中将液压能转换为机械能的执行元件。其故障可基本归纳为液压缸误动作、无力推动负载以及活塞滑移或爬行等。由于液压缸出现故障而导致设备停机的现象屡见不鲜，因此，应重视液压缸的故障诊断与使用维护工作。

一、故障诊断及处理

1、误动作或动作失灵

原因和处理方法有以下几种：

（1）阀芯卡住或阀孔堵塞。当流量阀或方向阀阀芯卡住或阀孔堵塞时，液压缸易发生误动作或动作失灵。此时应检查油液的污染情况；检查脏物或胶质沉淀物是否卡住阀芯或堵塞阀孔；检查阀体的磨损情况，清洗、更换系统过滤器，清洗油箱，更换液压介质。

（2）活塞杆与缸筒卡住或液压缸堵塞。此时无论如何操纵，液压缸都不动作或动作甚微。这时应检查活塞及活塞杆密封是否太紧，是否进入脏物及胶质沉淀物：活塞杆与缸筒的轴心线是否对中，易损件和密封件是否失效，所带负荷是否太大。

（3）液压系统控制压力太低。控制管路中节流阻力可能过大，流量阀调节不当，控制压力不合适，压力源受到干扰。此时应检查控制压力源，保证压力调节到系统的规定值。

（4）液压系统中进入空气。主要是因为系统中有泄漏发生。此时应检查液压油箱的液位，液压泵吸油侧的密封件和管接头，吸油粗滤器是否太脏。若如此，应补充液压油，处理密封及管接头，清洗或更换粗滤芯。

（5）液压缸初始动作缓慢。在温度较低的情况下，液压油黏度大，流动性差，导致液压缸动作缓慢。改善方法是，更换黏温性能较好的液压油，在低温下可借助加热器或用机器自身加热以提升启动时的油温，系统正常工作油温应保持在40℃左右。

2、工作时不能驱动负载

主要表现为活塞杆停位不准、推力不足、速度下降、工作不稳定等,其原因是：

（1）液压缸内部泄漏。液压缸内部泄漏包括液压缸体密封、活塞杆与密封盖密封及活塞密封均磨损过量等引起的泄漏。

活塞杆与密封盖密封泄漏的原因是，密封件折皱、挤压、撕裂、磨损、老化、变质、变形等，此时应更换新的密封件。

活塞密封过量磨损的主要原因是速度控制阀调节不当，造成过高的背压以及密封件安装不当或液压油污染。其次是装配时有异物进入及密封材料质量不好。其后果是动作缓慢、无力，严重时还会造成活塞及缸筒的损坏，出现“拉缸”现象。处理方法是调整速度控制阀，对照安装说明应做必要的操作和改进。

（2）液压回路泄漏。包括阀及液压管路的泄漏。检修方法是通过操纵换向阀检查并消除液压连接管路的泄漏。

（3）液压油经溢流阀旁通回油箱。若溢流阀进入脏物卡住阀芯，使溢流阀常开，液压油会经溢流阀旁通直接流回油箱，导致液压缸没油进入。若负载过大，溢流阀的调节压力虽已达到最大额定值，但液压缸仍得不到连续动作所需的推力而不动作。若调节压力较低，则因压力不足达不到仍载所需的椎力，表现为推力不够。此时应检查并调整溢流阀。

3、活塞滑移或爬行

液压缸活塞滑移或爬行将使液压缸工作不稳定。主要原因如下：

（1）液压缸内部涩滞。液压缸内部零件装配不当、零件变形、磨损或形位公差超限，动作阻力过大，使液压缸活塞速度随着行程位置的不同而变化，出现滑移或爬行。原因大多是由于零件装配质量差，表面有伤痕或烧结产生的铁屑，使阻力增大，速度下降。例如：活塞与活塞杆不同心或活塞杆弯曲，液压缸或活塞杆对导轨安装位置偏移，密封环装得过紧或过松等。解决方法是重新修理或调整，更换损伤的零件及清除铁屑。

（2）润滑不良或液压缸孔径加工超差。因为活塞与缸筒、导轨与活塞杆等均有相对运动，如果润滑不良或液压缸孔径超差，就会加剧磨损，使缸筒中心线直线性降低。这样，活塞在液压缸内工作时，摩擦阻力会时大时小，产生滑移或爬行。排除办法是先修磨液压缸，再按配合要求配制活塞，修磨活塞杆，配置导向套。

（3）液压泵或液压缸进入空气。空气压缩或膨胀会造成活塞滑移或爬行。排除措施是检查液压泵，设置专门的排气装置，快速操作全行程往返数次排气。

（4）密封件质量与滑移或爬行有直接关系。O形密封圈在低压下使用时，与U形密封圈比较，由于面压较高、动静摩擦阻力之差较大，容易产生滑移或爬行；U型密封圈的面压随着压力的提高而增大，虽然密封效果也相应提高，但动静摩擦阻力之差也变大，内压增加，影响橡胶弹性，由于唇缘的接触阻力增大，密封圈将会倾翻及唇缘伸长，也容易引起滑移或爬行，为防止其倾翻可采用支承环保持其稳定。[2] 

4.液压缸缸体内孔表面划伤的不良后果及快速修复方法

① 划伤沟槽挤出的材料屑沫会嵌入密封件，运行时在损坏密封件工作部位的同时，可能造成新的划伤区域痕路。

② 恶化缸筒内壁的表面粗糙度，增大摩擦力，易产生爬行现象。

③ 加重液压缸的内泄漏，使液压缸工作效率降低。引起缸体内孔表面划伤的主要原因如下。

（1）装配液压缸时造成的伤痕

① 装配时混入异物造成伤痕液压缸在总组装前，所有零件必须充分去除毛刺并洗净， 零件上带有毛刺或脏物进行安装时，由于"别劲"及零件自重，异物易嵌进缸壁表面，造成伤痕。

② 安装零件中发生的伤痕液压缸安装时，活塞及缸盖等零件质量大、尺寸大、惯性大，即使有起重设备辅助安装，由于规定配合间隙都较小，无论怎样均会别劲投入，因此， 活塞的端部或缸盖凸台在磕碰缸壁内表面时，极易造成伤痕。解决此问题的方法：对于数量多，上批量的小型产品，安装时采用专制装配导向工具；对重、粗、大的大、中型液压缸， 只有细致、谨慎操作才能竭力避免。

③测量仪器触头造成的伤痕通常采用内径千分表测量缸体内径时，测量触头是边摩擦边插入缸体内孔壁中的，测量触头多为高硬度的耐磨硬质合金制成。一般地说，测量时造成深度不大的细长形划伤是轻微的，不影响运行精度，但如果测量杆头尺寸调节不当，测量触头硬行嵌入，会造成较为重度的伤痕。解决此问题的对策，首先是测量出调节好的测量头的长短度，此外，用一张只在测量位置上开孔的纸带，贴在缸壁内表面，即不会产生上述形状划痕。测量造成的轻微划痕，一般用旧砂布的反面或马粪纸即可擦去。

（2）不严重的运行磨损痕迹

① 活塞滑动表面的伤痕转移活塞安装之前，其滑动表面上带有伤痕，未加处理，原封不动地进行安装，这些伤痕将反过来使缸壁内表面划伤。因此，安装前，对这些伤痕必须做充分的修整。

② 活塞滑动表面面压过大造成的烧结现象因活塞杆自重作用使活塞倾斜，出现别劲现象，或者由于横向载荷等的作用，使活塞滑动表面的压力上升，将引起烧结现象。在液压缸设计时必须研究它的工作条件，对于活塞和衬套的长度以及间隙等尺寸必须加以充分注意。

③ 缸体内表面所镀硬铬层发生剥离一般认为，电镀硬铬层发生剥离的原因如下。

a.电镀层黏结不好。电镀层黏结不好的主要原因是：电镀前，零件的除油脱脂处理不充分；零件表面活化处理不彻底，氧化膜层未去除掉。

b.硬辂层磨损。电镀硬铬层的磨损，多数是由于活塞的摩擦铁粉的研磨作用造成的， 中间夹有水分时，磨损更快。因金属的接触电位差造成的腐蚀，只发生在活塞接触到的部位，而且腐蚀是成点状发生的。与上述相同，中间夹有水分时，会促使腐蚀的发展。与铸件相比，铜合金的接触电位差要高，因此铜合金的腐蚀程度较严重。

c.因接触电位差形成的腐蚀。接触电位差腐蚀，对于长时间运转的液压缸来说，不易发生；对于长期停止不用的液压缸来讲是常见的故障。

④ 活塞环的损坏活塞环在运行中发生破损，其碎片夹在活塞的滑动部分，造成划伤。

⑤ 活塞滑动部分的材料烧结铸造活塞，在承受大的横向载荷时将引起烧结现象。此种情况下，活塞的滑动部分应使用铜合金或者将此类材料焊接上去。

（3）缸体内有异物混入

液压缸的故障当中，最成问题的是，不好判断异物是在什么时候进到液压缸里的。有异物进入后，活塞滑动表面的外侧如装有带唇缘的密封件，那么，工作时密封件的唇缘即可刮动异物，这对于避免划伤是有利的。但是装0形密封圈的活塞，其两端是滑动表面，异物夹在此滑动表面之间，容易形成伤痕。

异物进入缸内的途径有下列几种。

① 进入缸内的异物

a.由于保管时不注意使油口敞开着，将产生时刻接受异物的条件，这是绝对不允许的。保管时必须注入防锈油或者工作油液，并且塞好。

b.缸体安装时进入异物。进行安装操作的场所，条件不好，无意识中即可进入异物。因此安装地点周围必须整理干净，尤其是安放零件的地方一定要清扫干净，不使其存在脏物。

c.零件上有"毛刺"，或擦洗不充分。缸盖上的油口或缓冲装置内常有钻孔加工时留下的毛刺，应加以注意，在砂研去除后再行安装。

② 运行中产生的异物

a.由于缓冲柱塞别劲而形成的摩擦铁粉或铁屑。缓冲装置的配合间隙很小，活塞杆上所受横向载荷很大时，可能引起烧结现象。这些摩擦铁粉或者因烧结而产生的已脱落掉的金属碎片将留在缸内。

b.缸壁内表面的伤痕。活塞的滑动表面压力高，引起烧结现象，于是缸体内表面发生挤裂，被挤裂的金属脱落，留在缸内，会造成伤痕。

③ 从管路进入的异物，有多种情况。

a.清洗时不注意。管路安装好以后进行清洗时，不应通过缸体，必须在缸体的油口前边加装旁通管路。这一点很重要。否则，管路中的异物将进入缸内，一旦进入，即难以向外排除，反而变成向缸体内输送异物了。再者，清洗时要考虑安装管路操作中所进异物的取出方法。此外，对管内的腐蚀等在管路安装之前即应进行酸洗等手续，必须完全去掉锈蚀。

b.管子加工时形成的切屑。管子在定尺加工之后，在做两端去毛刺操作时，不应有遗留。再者，在做焊接管路操作的场地附近放置钢管，是造成焊接异物混进的原因。在焊接操作地点附近放置的管子，管口都要封住。还必须注意的是，管件材料应在无尘土的工作台上备置齐全。

c.密封带进入缸内。作为简便的密封材料，在安装和检验中经常采用聚四氟乙烯塑料密封带，线形、带形密封材料的缠绕方法如果不对，密封带将被切断，随着进入缸内。线带形密封件对滑动部分的绕接不会造成什么影响，但是会引起缸的单向阀动作不灵或造成缓冲调节阀不能调到底；对回路来说，可能引起换向阀、溢流阀和减压阀的动作失灵。

传统的修复方法是将损坏的部件进行拆卸后的外协修复，或是进行刷镀或是进行表面的整体刮研，修复周期液压缸缸体划伤修复长，修复费用高。

修复工艺：

1、用氧-乙炔火焰烤划伤部位（掌握温度，避免表面退火），将常年渗金属表面的油烤出来，烤到没有火花四溅。

2、将划伤部位用角磨机表面处理，打磨深度1毫米以上，并沿导轨打磨出沟槽，最好是燕尾槽。划伤两端钻孔加深，改变受力情况。

3、用脱脂棉蘸丙酮或无水乙醇将表面清洗干净。

4、金属修复材料涂抹到划伤表面；第一层要薄，要均匀且全部覆盖划伤面，以确保材料与金属表面最好的粘接，再将材料涂至整个修复部位后反复按压，确保材料填实并达到所需厚度，使之比导轨表面略高。

5、材料在24℃下完全达到各项性能需要24小时，为了节省时间，可以通过卤钨灯提高温度，温度每提升11℃，固化时间就会缩短一半，最佳固化温度70℃。

6、材料固化后，用细磨石或刮刀，将高出导轨表面的材料修复平整，施工完毕。