第3章 液壓執(zhí)行元件

1、 3 3、1 1 液壓馬達液壓馬達 3 3、2 2液壓缸的類型及特點液壓缸的類型及特點3 3、3 3液壓缸的設(shè)計計算液壓缸的設(shè)計計算 3 3、4 4液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計 液壓泵和馬達的區(qū)別液壓泵和馬達的區(qū)別液壓馬達：液壓馬達：將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能而將泵輸入的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能而對負載做功。對負載做功。 關(guān)關(guān) 系系： 功用上功用上 相反相反 結(jié)構(gòu)上結(jié)構(gòu)上 相似相似 原理上原理上 互逆互逆 低速液壓馬達低速液壓馬達軸向柱塞馬達軸向柱塞馬達徑向柱塞馬達徑向柱塞馬達齒輪馬達齒輪馬達定量馬達定量馬達軸向柱塞馬達軸向柱塞馬達變量馬達變量馬達馬達馬達一、馬達的分類一、馬達的分類l1、流量

2、、排量和轉(zhuǎn)速設(shè)定馬達的排量為V，轉(zhuǎn)速為n，泄露量 q 則流量q為： q =nV+ q容積效率 mv=理論流量/實際流量l =nV/ q =nV/(nV+ q) 或 n=(q /V)mv 可見，q和是mv決定液壓馬達轉(zhuǎn)速的主要參數(shù)l2、轉(zhuǎn)矩l理論輸出轉(zhuǎn)矩： TT=pV/2 實際輸出轉(zhuǎn)矩： TM=TT-T l因機械效率： Mm=TM/TT=1-T/TT l故實際轉(zhuǎn)矩： TM=TT.Mm=(pV/2).Mm l 可見液壓馬達的排量V是決定其輸出扭矩l3、液壓馬達總功率：l M=2MMn/pQ=mvMml 可見，容積效率和機械效率是液壓泵和馬達的重要性能指標。因總功率為它們二者的乘積，故液壓傳動系統(tǒng)效

3、率低下?？偣β蔬^低將使能耗增加并因此引起系統(tǒng)發(fā)熱，因此提高泵和馬達的效率有其重要意義。l當壓力油通入馬達后，柱塞受油壓作用壓緊傾斜盤當壓力油通入馬達后，柱塞受油壓作用壓緊傾斜盤, , 斜盤則斜盤則對柱塞產(chǎn)生一反作用力，因傾角此力可分解為兩個對柱塞產(chǎn)生一反作用力，因傾角此力可分解為兩個l 軸向分力軸向分力 Fx =dFx =d2 2p/4p/4l分力分力 A A2 2 2) 2) 壓力相同時，推力不等。流量相同時，速度壓力相同時，推力不等。流量相同時，速度不等即不具有等推力等速度特性。不等即不具有等推力等速度特性。無桿腔進油無桿腔進油（動畫）動畫） v v1 1 = q/A= q/A1 1 =

4、4q/D = 4q/D2 2 F F1 1 = p= p1 1A A1 1 - p- p2 2A A2 2 =D=D2 2 p p1 1 - (D - (D2 2-d-d2 2)p)p2 2/4/4有桿腔進油：有桿腔進油： v v2 2 = q/A= q/A2 2 = 4q/(D = 4q/(D2 2-d-d2 2) ) F F2 2 = p= p1 1A A2 2- p- p2 2A A1 1= (D= (D2 2-d-d2 2) p) p1 1-D-D2 2 p p2 2/4/4 A A1 1 A A2 2 v v1 1 v F F2 2 故活塞桿伸出時，推力較大，速度較小活塞桿縮回時，故

5、活塞桿伸出時，推力較大，速度較小活塞桿縮回時，推力較小，速度較大推力較小，速度較大 因而：活塞桿伸出時，適用于重載慢速因而：活塞桿伸出時，適用于重載慢速 活塞桿縮回時，適用于輕載快速活塞桿縮回時，適用于輕載快速 往復速比：往復速比： v = vv = v2 2 / v / v1 1 = D= D2 2/ D/ D2 2-d-d2 2 d = D d = D（v-1v-1）/v /v 活塞桿直徑越小，兩個方向速度差值越小。如果活塞活塞桿直徑越小，兩個方向速度差值越小。如果活塞桿較粗，活塞兩個方向運動的速度差值就越大。桿較粗，活塞兩個方向運動的速度差值就越大。差動連接：差動連接：單桿活塞液壓缸兩腔

6、同時通入流體時，單桿活塞液壓缸兩腔同時通入流體時， 利用兩端面積差進行工作的連接形式。利用兩端面積差進行工作的連接形式。 v v3 3A A1 1 = q= q + v+ v3 3A A2 2 v v3 3 = q/A= q/A1 1-A-A2 2=4 q/d=4 q/d2 2 如果要求快速運動和快速退回速度相等即：如果要求快速運動和快速退回速度相等即： v v2 2 = v= v3 3 ，D = 2 d D = 2 d F F3 3 = p = p1 1（A A1 1-A-A2 2） = d= d2 2p p1 1/4/4 差動連接特點：在不增加流量的前提下，實現(xiàn)快速運差動連接特點：在不增加

7、流量的前提下，實現(xiàn)快速運動動單桿活塞液壓缸應用單桿活塞液壓缸應用單桿活塞液壓缸不同連接，可實現(xiàn)如下工作循單桿活塞液壓缸不同連接，可實現(xiàn)如下工作循 環(huán)：環(huán)： （差動連接）（差動連接） （無桿腔進油）（有桿腔進油）（無桿腔進油）（有桿腔進油） 快進快進 工進工進 快退快退 v v3 3、F F3 3 v v1 1、F F1 1 v v2 2、F F2 2 動畫演示動畫演示定義：定義：在缸體內(nèi)做相對往復運動的組件是柱塞的液壓在缸體內(nèi)做相對往復運動的組件是柱塞的液壓缸缸結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：缸體、柱塞、導向套、鋼絲卡圈等缸體、柱塞、導向套、鋼絲卡圈等 柱塞式液壓缸工作原理柱塞式液壓缸工作原理只能單向運動，回程需

8、靠外力：自重只能單向運動，回程需靠外力：自重，彈簧力彈簧力需雙向運動時，常成對使用。需雙向運動時，常成對使用。 動畫演示動畫演示柱塞式液壓缸速度、推力計算柱塞式液壓缸速度、推力計算 v = q/A = 4q/dv = q/A = 4q/d2 2 F = pA = d F = pA = d2 2 p/4 p/4 柱塞式液壓缸特點柱塞式液壓缸特點 柱塞工作時總是受壓，一般較粗柱塞工作時總是受壓，一般較粗 水平放置易下垂，產(chǎn)生單邊磨損水平放置易下垂，產(chǎn)生單邊磨損 故常垂直放置，有時可做成空心故常垂直放置，有時可做成空心 又又 缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸 可不加工或只粗加工，工藝性好可不

9、加工或只粗加工，工藝性好 故常用于長行程機床，如故常用于長行程機床，如 導軌磨床，大型拉床，龍門刨床導軌磨床，大型拉床，龍門刨床 擺動液壓缸分類：擺動液壓缸分類：單葉片式、雙葉片單葉片式、雙葉片組成：組成：缸體、定子塊、葉片、傳動軸等缸體、定子塊、葉片、傳動軸等擺動液壓缸工作原理擺動液壓缸工作原理當缸的一個油口進壓力油，另一油口回油時，葉片在當缸的一個油口進壓力油，另一油口回油時，葉片在壓力油作用下往一個方向擺動，帶動軸偏轉(zhuǎn)一定角度壓力油作用下往一個方向擺動，帶動軸偏轉(zhuǎn)一定角度小于小于3603600 0）當進回油口互換時，馬達反轉(zhuǎn)。）當進回油口互換時，馬達反轉(zhuǎn)。單葉片擺動液壓缸參數(shù)計算單葉片擺

10、動液壓缸參數(shù)計算 T = b/2T = b/2(D(D2 2-d-d2 2)(p)(p1 1-p-p2 2) ) = 2q/b(D = 2q/b(D2 2-d-d2 2) ) b:b:葉片寬度；葉片寬度；D D，d d為葉片底部的回轉(zhuǎn)半徑。擺動角度為葉片底部的回轉(zhuǎn)半徑。擺動角度大可達到大可達到300300雙葉片擺動液壓缸參數(shù)計算雙葉片擺動液壓缸參數(shù)計算 T T雙雙 = 2T= 2T單單 雙雙=1/2=1/2單單 擺動角度較小，可達到擺動角度較小，可達到150150。擺動液壓缸特點擺動液壓缸特點 結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中低壓系統(tǒng)。用于

11、中低壓系統(tǒng)。 增壓缸（增壓器）增壓缸（增壓器） 多級缸（伸縮缸）多級缸（伸縮缸） 齒條活塞缸（無桿液壓缸）齒條活塞缸（無桿液壓缸） 作用：作用：得到高于泵壓的輸出壓力得到高于泵壓的輸出壓力結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：單作用、雙作用單作用、雙作用增壓缸增壓原理：增壓缸增壓原理： A A1 1 p p1 1=A=A2 2 p p2 2 p p1 1DD2 2/4=p/4=p2 2dd2 2/4 /4 p p2 2 = A= A1 1 / A / A2 2 p p1 1 = D= D2 2/d/d2 2 p p1 1 =K p =K p1 1 K K增壓比增壓比 增壓缸特點：增壓缸特點： 在不在不 p p p p

12、的前提下，靠的前提下，靠 A A來來 p p 單單 作用斷續(xù)增壓、雙作用連續(xù)增壓作用斷續(xù)增壓、雙作用連續(xù)增壓結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：由兩個或多個活塞缸或柱塞缸套裝而成，有由兩個或多個活塞缸或柱塞缸套裝而成，有單作用和雙作用之分。單作用和雙作用之分。 動畫演示動畫演示工作原理：工作原理：活塞或柱塞伸出時，從大到小，活塞或柱塞伸出時，從大到小，速度逐漸增大，推力逐漸減小。速度逐漸增大，推力逐漸減小?；钊蛑s回時，從小到大?；钊蛑s回時，從小到大。應用：應用： 工作時可伸很長，不工作時縮短工作時可伸很長，不工作時縮短 占地面積小，且推力隨行程增加而減小占地面積小，且推力隨行程增加而減小 故起重機伸縮臂、

13、自動傾卸卡車、火箭發(fā)故起重機伸縮臂、自動傾卸卡車、火箭發(fā) 射臺等皆用射臺等皆用 動畫演示動畫演示 液壓缸的設(shè)計和計算是在對整個液壓系統(tǒng)進液壓缸的設(shè)計和計算是在對整個液壓系統(tǒng)進行工況分析，計算了最大負載力，先定了工作行工況分析，計算了最大負載力，先定了工作壓力的基礎(chǔ)上進行的，因此，首先要根據(jù)使用壓力的基礎(chǔ)上進行的，因此，首先要根據(jù)使用要求確定結(jié)構(gòu)類型，在按照負載情況，運動要要求確定結(jié)構(gòu)類型，在按照負載情況，運動要求決定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，最后進行結(jié)構(gòu)求決定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸，最后進行結(jié)構(gòu)設(shè)計。設(shè)計。一、液壓缸主要尺寸的確定一、液壓缸主要尺寸的確定1 1、工作壓力的選取、工作壓力的選取 根據(jù)液

14、壓缸的實際工況，計算出外負載大小，然后根據(jù)液壓缸的實際工況，計算出外負載大小，然后參考下表選取適當?shù)墓ぷ髁⒖枷卤磉x取適當?shù)墓ぷ髁σ簤焊坠ぷ鲏毫Φ拇_定負載 缸工作壓力 P1( b a r ）00 . 76 07 01 4 01 0 01 4 01 4 02 5 01 8 02 1 02 5 03 2 02、液壓缸的缸筒內(nèi)徑D根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)速度要求和選定液壓泵流量來確定根據(jù)執(zhí)行機構(gòu)速度要求和選定液壓泵流量來確定無桿腔進油時：無桿腔進油時： D=4qD=4qv v/v/v1 1 有桿腔進油時：有桿腔進油時： D=4qD=4qv v/v/v1 1+ d+ d2 2 計算所得液壓缸的內(nèi)徑（即活塞直徑）應

15、圓整為標準計算所得液壓缸的內(nèi)徑（即活塞直徑）應圓整為標準值值 3 3、活塞桿直徑、活塞桿直徑d d原則：活塞桿直徑可根據(jù)工作壓力或設(shè)備類型選取液原則：活塞桿直徑可根據(jù)工作壓力或設(shè)備類型選取液壓缸的往復速度有一定要求時壓缸的往復速度有一定要求時 d = Dd = Dv v-1/-1/v v 計算所得活塞桿直徑計算所得活塞桿直徑d d亦應圓整亦應圓整 為標準系列值。為標準系列值。3 3、液壓缸缸筒壁厚、液壓缸缸筒壁厚缸筒最薄處壁厚：缸筒最薄處壁厚：pyD/2() pyD/2() 缸筒壁厚；缸筒壁厚；D D缸筒內(nèi)徑；缸筒內(nèi)徑； pypy缸筒度驗壓力，缸筒度驗壓力，()()缸筒材料許用應力。缸筒材料許

16、用應力。()=b/n()=b/n。4、液壓缸缸體長度、液壓缸缸體長度L原則：由液壓缸最大行程、活塞寬度、活塞桿導向套長原則：由液壓缸最大行程、活塞寬度、活塞桿導向套長 度、活塞桿密封度、活塞桿密封 長度和特殊要求的其它長度確定長度和特殊要求的其它長度確定, , 為為減小加工度，一般液壓缸缸體長度應大于內(nèi)徑的減小加工度，一般液壓缸缸體長度應大于內(nèi)徑的20203030倍。倍。二、液壓缸其它部位尺寸的確定二、液壓缸其它部位尺寸的確定導向長度導向長度HL/20+D/2 HL/20+D/2 （L L為液壓缸最大行程）為液壓缸最大行程） 活塞寬度活塞寬度B =B =（0 0、6 61 1、0 0）D D； A =(0.6A =(0.610)D 10)D （D80mmD12m/min），）， 由于慣性力較大，活塞運動到終端時會撞由于慣性力較大，活塞運動到終端時會撞 擊缸蓋，產(chǎn)生沖擊和噪聲，嚴重影響加工擊缸蓋，產(chǎn)生沖擊和噪聲，