图1 有固定间隙的圆柱柱塞和套的缓冲设计

   其特点是产生很高的压力尖峰，然后随着行程的继续逐渐降低，同时油液经固定的环形缝隙节流。由于尖峰压力高，产生很高的冲击值，造成机器振动、噪声和磨损，缓冲效果差。其缓冲性能曲线见图2。

　 图2   缓冲冲能曲线

　　(2)单纯锥形缓冲，见图3。其特点是比圆柱缓冲造成的初始冲击低，但往往压力建立迟缓，造成缓冲不足。其性能曲线见图4。

图3 单纯锥形缓冲示意图

图4 缓冲性能曲线

　  (3)反抛物线缓冲，见图5。其特点是匀减效果最理想，可达恒减速，缓冲压力低且平坦，但加工起来极其昂贵，不能经济地用于广泛的产品范围。其性能曲线见图6。

图5 反抛物线缓冲设计

图6 缓冲性能曲线

　　(4)多孔设计，匀减效果好，但加工也昂贵，性能曲线同反抛物线缓冲曲线。
    而新型缓冲设计——阶梯缓冲设计可针对具体的负载和速度条件的一个阶梯柱塞或阶梯套实现非常接近于理想性能曲线的减速曲线。理想的缓冲曲线是通过使用反抛物线缓冲而建立起来的，它在缓冲行程末端附近实现节流面积的迅速减小。用阶梯缓冲时，一系列阶梯被计算以逼近理论节流面积曲线。缓冲的形状使动能在整个缓冲行程上逐渐平稳地吸收，其设计特性见图7，性能曲线见图8。

图7  阶梯缓冲示意图

图8  缓冲性能曲线

　　图9为同一工况下单纯锥形缓冲与阶梯缓冲的缓冲性能比较。可以看出，阶梯缓冲不仅降低内外冲击，还节省缓冲行程期间的时间，实现较快的工作循环，减少噪声和维修。

图9  缓冲性能比较曲线
a单纯锥形缓冲   b阶梯缓冲

2 密封结构设计
　　密封件也是影响油缸使用寿命的主要因素。目前国内油缸密封结构有：(1)整体活塞式密封，如活塞环、O形圈、唇型密封、迷宫密封等；(2)组合密封。由于结构复杂，一般采用单密封。
  Y型密封是低摩擦型密封件，靠与活塞杆壁或缸筒壁的极细接触线以最小的摩擦实现密封。随着压力的提高，关键棱边即接触线随压力而移出。而多重“V”型密封中，通过紧固密封盖上的压力便止住泄漏，但同时增加了摩擦力，增加了磨损。
　　下面介绍一种新型油缸密封。
2.1 活塞杆密封
　　如图10所示，密封件1在一个公共唇上有3个密封棱边，随着压力升高和线接触向前移动，一个新的剪切棱边形成，摩擦随压力的升高被保持成最小，且该单一密封件的密封质量在整个压力范围内恒定。密封件2实际上是一个刮圈，它去除粘附牢固的最后油层。该密封件在活塞杆外伸时是刚性的，在返回时是挠性的，在行程末端把油液突然挤回。该结构自动补偿压力、温度和磨损状态。

图10   活塞杆密封结构图

2.2 活塞密封
    结构见图11。

图11活塞 密封结构

  该结构具有以下优点：
　　(1)减少划伤、低摩擦（见图12）。非金属减磨环消除活塞与缸体间隙上金属对金属的接触，减磨环的高可嵌入性因数和擦拭作用的结合，防止污染进入活塞导向环与密封表面之间，因而大大减少划伤，有助于延长青铜填充特氟隆环的寿命。

　图12   几种活塞结构的摩擦力对比　　

　　(2)更高的侧向承载能力。非金属导向环能吸收冲击，并在侧载荷加大时退让，更能顺应活塞和缸体。该变形作用增加接触面积，防止接触应力增加，并使高负载活塞有更高的侧向承载力，减少或消除对止动管的需要。
　　(3)实现无泄漏。由于连续的青铜填充特氟隆环带有丁晴橡胶的均质内圈来施加密封预紧力，高负载活塞组件能实现无泄漏。丁晴橡胶提供足够的初始径向力以消除低压泄漏，在较高的压力下，密封下边受压，因而象铸铁活塞环一样是动能自密封的。
　　改进结构后的油缸，缓冲效果和密封效果明显提高，自1998年上线运行至今，运行状况良好。使用寿命与传统设计相比，至少提高一倍。青铜填充特氟隆抵抗挤出进入活塞间隙的能力比丁晴橡胶好得多，随着压力的提高，延长使用寿命效果更明显。