液壓缸(也稱為線性液壓馬達)是一種機械執行器,能透過單向行程提供單向力。這項技術在工程車輛、製造機械、電梯及土木工程等領域廣泛應用,扮演著關鍵的角色。液壓缸的工作原理與肌肉相似,當機器的液壓系統啟動時,液壓缸負責實現運動,這就是為何它被稱作「機械肌肉」的原因。
液壓系統中的能量是如何轉換成機械運動的?
液壓缸的力量來自於加壓的液壓油,這種液體是不易被壓縮的。製造液壓缸的常用液體是油。液壓缸由一個缸筒組成,活塞與活塞杆相連,能夠在缸筒內部前後移動。缸筒一端由缸底(也叫蓋)封閉,而另一端則是缸頭(也叫腺體),縱使活塞杆從缸內伸出。活塞內部配備滑動環和密封裝置,將缸內部分為上下兩個腔室,分別為底部腔室(蓋端)和活塞杆側腔室(杆端/頭端)。
液壓缸是液壓系統的執行器或「馬達」部分,而液壓泵則是系統的「發電機」。泵將固定或調節流量的油送至液壓缸以推動活塞。常見的液壓泵有手動泵、空氣驅動泵和電動泵。
液壓缸廣泛應用於需要高力量的機器,如地球動作設備(挖土機、反鏟和拖拉機等),以提升或降低吊臂、臂和斗等部件。在製造業中,液壓缸也被應用於彎曲機、金屬板剪切機及刨花板或膠合板的壓制。
缸筒的主要功能是容納缸內的壓力。通常由經過磨光的無縫鋼管製成。缸筒表面光滑且耐磨,有效率地支持活塞的運轉。
蓋的主要功能是封閉壓力腔的一端,並可用作缸的安裝部件。通常透過焊接、螺紋或螺栓固定到缸身。
活塞用來分隔缸內的壓力區域。其設計使得活塞能夠在高壓下有效運作。
活塞杆是由硬鉻鍍層的冷軋鋼製成,與活塞相連,並從缸頭伸出,與工件連接.
密封裝置用於防止液壓油沿著活塞杆的接口泄漏,在缸頭內的密封溝槽中起著關鍵作用。
不同的密封材料適用於不同的應用場景,尼龍、聚氨酯及氟碳材料是常見的選擇,他們能夠抵抗不同的液壓工作壓力及溫度。
液壓缸分為單作用和雙作用兩種設計。單作用缸一般較為經濟,泵送液體使活塞伸出,而透過外部力量或重力來回收;雙作用缸則在兩端都有進油口,可控制活塞的伸縮。
液壓缸的結構設計主要分為兩種:拉桿式和焊接式。拉桿式液壓缸透過堅固的螺紋鋼桿連接端蓋,方便維修和服務;而焊接式則結構更為緊湊,適合在空間受限的地方使用。
液壓缸在重型機械建設中的重要性不言而喻,但是未來的技術發展將會使這一技術向何方向演進呢?