第4章執(zhí)行元件ppt課件

1、第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 液壓執(zhí)行元件將液體的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的液壓執(zhí)行元件將液體的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能的轉(zhuǎn)換安裝。轉(zhuǎn)換安裝。液壓執(zhí)行元件可分為液壓馬達和液壓缸兩大類。液壓執(zhí)行元件可分為液壓馬達和液壓缸兩大類。液壓馬達可以實現(xiàn)延續(xù)的回轉(zhuǎn)運動。液壓馬達可以實現(xiàn)延續(xù)的回轉(zhuǎn)運動。液壓缸直線運動的液壓缸：可以實現(xiàn)直線往復(fù)液壓缸直線運動的液壓缸：可以實現(xiàn)直線往復(fù)運動，輸出推力或拉力和直線運動速度。運動，輸出推力或拉力和直線運動速度。擺動液壓缸：實現(xiàn)往復(fù)擺動，輸出角速度擺動液壓缸：實現(xiàn)往復(fù)擺動，輸出角速度第一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達液壓馬達 1 1 液壓馬達的分類及特點液壓馬達的分類及特點高速液壓

2、馬達：額定轉(zhuǎn)速高于高速液壓馬達：額定轉(zhuǎn)速高于500r/min500r/min； 低速液壓馬達：額定轉(zhuǎn)速低于低速液壓馬達：額定轉(zhuǎn)速低于500r/min500r/min。高速液壓馬達的根本方式：齒輪式、螺桿式、葉片式和高速液壓馬達的根本方式：齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。主要特點是：轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)動慣量小，軸向柱塞式等。主要特點是：轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)動慣量小，便于起動和制動，調(diào)理調(diào)速和換向靈敏度高。通便于起動和制動，調(diào)理調(diào)速和換向靈敏度高。通常高速液壓馬達的輸出扭矩不大，僅幾十常高速液壓馬達的輸出扭矩不大，僅幾十NmNm到幾百到幾百NmNm，所以又稱為高速小扭矩液壓馬達。所以又稱為高速小扭矩液壓馬

3、達。低速液壓馬達的根本方式：徑向柱塞式，例如多作用內(nèi)低速液壓馬達的根本方式：徑向柱塞式，例如多作用內(nèi)曲線式、單作用曲軸連桿式和靜壓平衡式等。主要特曲線式、單作用曲軸連桿式和靜壓平衡式等。主要特點：排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低，有的可低到每分鐘幾點：排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低，有的可低到每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至不到一轉(zhuǎn)。通常低速液壓馬達的輸出扭矩較大，轉(zhuǎn)甚至不到一轉(zhuǎn)。通常低速液壓馬達的輸出扭矩較大，可達幾千到幾萬可達幾千到幾萬 Nm Nm ，所以又稱為低速大扭矩液壓馬，所以又稱為低速大扭矩液壓馬達。達。 液壓馬達與泵的一樣點液壓馬達與泵的一樣點 原理上，馬達和泵是可逆的。泵用電機帶動，輸出壓原理上，馬達和泵是可逆的

4、。泵用電機帶動，輸出壓力能壓力和流量；馬達輸入壓力油，輸出機械能力能壓力和流量；馬達輸入壓力油，輸出機械能轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 構(gòu)造上，馬達和泵類似。構(gòu)造上，馬達和泵類似。 馬達和泵的任務(wù)原理均是利用密封任務(wù)容積的變化吸馬達和泵的任務(wù)原理均是利用密封任務(wù)容積的變化吸油和排油的。油和排油的。 泵泵: :任務(wù)容積增大時吸油，減小時排出任務(wù)容積增大時吸油，減小時排出高壓油；馬達高壓油；馬達: :任務(wù)容積增大時進入高壓油，減小時排任務(wù)容積增大時進入高壓油，減小時排出低壓油。出低壓油。 泵和馬達的不同點泵和馬達的不同點 泵是能源安裝，馬達是執(zhí)行元件。泵是能源安裝，馬達是執(zhí)行元件。 泵的吸油腔普通為真

5、空，通常進口尺寸大于出口，馬泵的吸油腔普通為真空，通常進口尺寸大于出口，馬達排油腔的壓力稍高于大氣壓力，沒有特殊要求，可達排油腔的壓力稍高于大氣壓力，沒有特殊要求，可以進出油口尺寸一樣。以進出油口尺寸一樣。 泵的構(gòu)造需保證自吸才干，而馬達無此要求。 馬達需求正反轉(zhuǎn)內(nèi)部構(gòu)造需對稱，泵普通是單向旋轉(zhuǎn)。 馬達的軸承構(gòu)造、光滑方式需保證在很寬的速度范圍內(nèi)運用，而泵的轉(zhuǎn)速雖相對比較高，但變化小，故無此苛刻要求。 馬達起動時需抑制較大的靜摩擦力，因此要求起動扭矩大，扭矩脈動小，內(nèi)部摩擦小如齒輪馬達的齒數(shù)不能象齒輪泵那樣少。 泵希望容積效率高；馬達希望機械效率高。 葉片泵的葉片傾斜安裝，葉片馬達的葉片那么徑

6、向安裝。 葉片馬達的葉片依托根部的改動彈簧，使其壓緊在定子內(nèi)外表上，葉片泵的葉片依托根部的壓力油和離心力壓緊在定子外表上。 液壓馬達的容積效率比泵低，通常泵的轉(zhuǎn)速高。而馬達輸出較低的轉(zhuǎn)速。 泵與原動機裝在一同，主軸不受額外的徑向負載。馬達直接裝在輪子上或與皮帶、鏈輪、齒輪相銜接，主軸將受較高的徑向負載。 起動性能起動性能 要求起動效率高要求起動效率高起動性能主要用起動扭矩和起動效率來描畫。假設(shè)起起動性能主要用起動扭矩和起動效率來描畫。假設(shè)起動效率低，起動扭矩就小，馬達的起動性能就差。起動扭動效率低，起動扭矩就小，馬達的起動性能就差。起動扭矩和起動機械效率與摩擦力矩有關(guān)，還受扭矩脈動性的影矩和起

7、動機械效率與摩擦力矩有關(guān)，還受扭矩脈動性的影響。響。制動性能制動性能馬達的容積效率直接影響馬達的制動性能，假設(shè)容積馬達的容積效率直接影響馬達的制動性能，假設(shè)容積效率低，走漏大，馬達的制動性能就差。因走漏不可防效率低，走漏大，馬達的制動性能就差。因走漏不可防止，常設(shè)其他制動安裝。止，常設(shè)其他制動安裝。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是指液壓馬達在額定負載下，不出現(xiàn)爬最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速是指液壓馬達在額定負載下，不出現(xiàn)爬行行景象的最低轉(zhuǎn)速。爬行油液中滲入空氣的積聚使馬達運景象的最低轉(zhuǎn)速。爬行油液中滲入空氣的積聚使馬達運轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)不平穩(wěn)的景象。不平穩(wěn)的景象。 要求馬達要求馬達“起動扭矩要大，起動扭矩要大，“穩(wěn)

8、定速度要低普穩(wěn)定速度要低普通通最低穩(wěn)定速度越小越好。最低穩(wěn)定速度越小越好。 運用性能運用性能 馬達也有定量變量之分，它與泵的區(qū)別是：在向馬達定量供油的情況下，其輸出的轉(zhuǎn)速可以調(diào)理的馬達，稱為變量油馬達。反之稱為定量油馬達。 馬達任務(wù)時存在走漏，假設(shè)輸入的壓力小于額定壓力且不為零，那么額定流量進口流量實際流量。緣由：馬達在額定壓力下任務(wù)走漏損失最大，所以額定壓力下所需的輸入流量為最大。任務(wù)時輸入壓力的大小即任務(wù)壓力取決于負載即馬達的輸出轉(zhuǎn)矩。 任務(wù)參數(shù)任務(wù)參數(shù) (1) 任務(wù)壓力和額定壓力 馬達入口油液的實踐壓力稱為馬達的任務(wù)壓力。馬達入口和出口壓力的差值稱為馬達的任務(wù)壓差。在馬達出口直接銜接油箱

9、的情況下，為便于分析，通常近似以為馬達的任務(wù)壓力就等于任務(wù)壓差。 馬達在正常任務(wù)條件下，按實驗規(guī)范規(guī)定延續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力稱為馬達的額定壓力。與泵一樣，馬達的額定壓力亦受走漏和零件強度的制約，超越此值時就會過載。 (2) 流量和排量 馬達軸每轉(zhuǎn)一周，由其密封容腔變化計算而得的液體體積稱為馬達的排量。 馬達密封容腔容積變化所需求的流量稱為馬達的實際流量。馬達入口處所需的流量稱為馬達的實踐流量。實踐流量和實際流量之差即為馬達的走漏量。 (3) 轉(zhuǎn)速和容積效率 馬達的實際輸出轉(zhuǎn)速n等于實際流量qt與排量V的比值，即 3.23 因存在走漏，由實踐流量q計算轉(zhuǎn)速n時 ，應(yīng)思索馬達的容積效率v。設(shè)液壓馬達的

10、走漏流量為ql，那么馬達的實踐流量為q=qt+ql 。液壓馬達的容積效率為： 馬達的實踐輸出轉(zhuǎn)速為： 3.23tllv1qqqqqqq vqnV液壓馬達的主要性能參數(shù)液壓馬達的主要性能參數(shù)(2/5)nqVt (4) 轉(zhuǎn)矩和機械效率 設(shè)馬達的出口壓力為零，入口壓力即任務(wù)壓力為p，排量為V，那么馬達的實際輸出轉(zhuǎn)矩Tt有與泵一樣的表達方式 ，即 3.25 因馬達存在機械摩擦，在計算實踐輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)思索機械效率m。設(shè)液壓馬達的轉(zhuǎn)矩損失為Tl，那么馬達的實踐轉(zhuǎn)矩為T=Tt-Tl。這時，液壓馬達的機械效率為 那么馬達的實踐輸出轉(zhuǎn)矩為： 3.26t2pVTtllmttt1TTTTTTT tmm2pVTT液壓馬

11、達的主要性能參數(shù)液壓馬達的主要性能參數(shù)(3/5) (5) 功率和總效率 馬達的輸入功率Pi為： 3.27 馬達的輸出功率Po為： 3.28 馬達的總效率即為： iPpqo2PnToivvmv222PnTnTVnPpqpTpV 液壓馬達的主要性能參數(shù)液壓馬達的主要性能參數(shù)(3/5) 可見，液壓馬達的總效率等于機械效率與容積效率的乘積，在這一點上與液壓泵類同。圖3.26是液壓馬達的特性曲線。 對于定量液壓馬達，排量V為定值，在流量q和壓力p不變的情況下，輸出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T皆不可變；對于變量液壓馬達，排量V的大小可以調(diào)理，因此它的輸出轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T是可以改動的，在流量q和壓力p不變的情況下，假設(shè)使排

12、量V增大，那么轉(zhuǎn)速n減小，轉(zhuǎn)矩T增大。 液壓馬達的主要性能參數(shù)液壓馬達的主要性能參數(shù)(5/5)圖3.26 液壓馬達的特性曲線3 高速液壓馬達高速液壓馬達 高速液壓馬達的根本型式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式等，主要特點是轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動、制動、調(diào)速和換向。通常高速馬達的輸出轉(zhuǎn)矩不大。 柱塞液壓馬達 壓力油輸入液壓馬達后，所產(chǎn)生的軸向分力F為 Fd p 24/柱塞液壓馬達柱塞液壓馬達 sintan4sin tan4tan22RpdRFrFTpdFFxxx齒輪液壓馬達齒輪液壓馬達 葉片式液壓馬達葉片式液壓馬達 葉片葉片 構(gòu)造特點：構(gòu)造特點： 轉(zhuǎn)子兩側(cè)面開有環(huán)形槽，其間放置燕式彈簧。彈簧套

13、在轉(zhuǎn)子兩側(cè)面開有環(huán)形槽，其間放置燕式彈簧。彈簧套在銷子上，并將葉片壓向定子的內(nèi)外表，防止起動時高、低壓銷子上，并將葉片壓向定子的內(nèi)外表，防止起動時高、低壓腔相互串通，保證馬達有足夠的起動扭矩輸出。腔相互串通，保證馬達有足夠的起動扭矩輸出。 用一組特殊構(gòu)造的單向閥梭閥，保證馬達正、反轉(zhuǎn)用一組特殊構(gòu)造的單向閥梭閥，保證馬達正、反轉(zhuǎn)時變換進、出油口。葉片底部總是通高壓油，以保證葉片與時變換進、出油口。葉片底部總是通高壓油，以保證葉片與定子嚴(yán)密接觸。定子嚴(yán)密接觸。 葉片沿轉(zhuǎn)子體徑向布置，進、出油口大小一樣，葉片頂葉片沿轉(zhuǎn)子體徑向布置，進、出油口大小一樣，葉片頂部呈對稱圓弧型，以順應(yīng)正、反轉(zhuǎn)要求。部呈對

14、稱圓弧型，以順應(yīng)正、反轉(zhuǎn)要求。 優(yōu)點：體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，動作靈敏。允許頻繁換向優(yōu)點：體積小，轉(zhuǎn)動慣量小，動作靈敏。允許頻繁換向甚至可以在千分之幾秒內(nèi)換向。甚至可以在千分之幾秒內(nèi)換向。 缺陷：走漏較大，不能在低轉(zhuǎn)速下任務(wù)。所以葉片式馬缺陷：走漏較大，不能在低轉(zhuǎn)速下任務(wù)。所以葉片式馬達普通用于高轉(zhuǎn)速、低扭矩以及動作要求靈敏的場所。達普通用于高轉(zhuǎn)速、低扭矩以及動作要求靈敏的場所。 葉片泵葉片泵葉片馬達葉片馬達葉片安置葉片安置 葉片前傾或后傾葉片徑向安裝以適應(yīng)正反轉(zhuǎn)起動彈簧起動彈簧 沒有起動彈簧，葉片依靠根部的壓力油和離心力作用壓緊在定子內(nèi)表面上轉(zhuǎn)子兩側(cè)環(huán)型槽內(nèi)裝有扭力彈簧使葉片頂緊定子，保證起動密

15、封葉片根部油壓葉片根部油壓 葉片根部不一定通高壓油（在高壓區(qū)時是高壓油，低壓區(qū)時是低壓油）保證葉片根部始終通壓力油泄漏油回油方式泄漏油回油方式 對泄漏油采用內(nèi)部回油對泄漏油采用外部回油進出油口進出油口進油口等或大于出油口進出油口一樣大4 低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達 低速液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)矩通常都較大，所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達的主要特點是轉(zhuǎn)矩大，低速穩(wěn)定性好普通可在10 r/min以下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，有的可低到0.5 r/min以下，因此可以直接與任務(wù)機構(gòu)銜接如直接驅(qū)動車輪或絞車軸，不需求減速安裝，使傳動構(gòu)造大為簡化。低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達廣泛用于工程、運輸、建筑和船舶如行

16、走機械、卷揚機、攪拌機等機械上。 低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達的根本構(gòu)造是徑向柱塞式，通常分為兩種類型，即單作用曲軸型和多作用內(nèi)曲線型。 根本原理根本原理 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞式液壓馬達 圖3.27為內(nèi)曲線馬達的任務(wù)原理圖。定子1的內(nèi)外表由x段外形一樣且均勻分布的曲面組成，曲面的數(shù)目x就是馬達的作用次數(shù)本圖中x = 6。每一曲面在凹部的頂點處分為對稱的兩半，一半為進油區(qū)段即任務(wù)區(qū)段，另一區(qū)段為回油區(qū)段。缸體2有z個本圖為8個徑向柱塞孔沿圓周均布，柱塞孔中裝有柱塞6。柱塞頭部與橫梁3接觸，橫梁3可在缸體2的徑向槽中滑動，銜接在橫梁端部的滾輪5可沿定子1的內(nèi)外表滾動。在缸體2內(nèi)，每個柱塞孔底部都有一配流孔與

17、配流軸3相通。配流軸3是固定不動的，其上有2x個配流窗孔沿圓周均勻分布，其中有x個窗孔與軸中心的進油孔相通，另外x個窗孔與回油孔道相通，這2x個配流窗孔位置又分別和定子內(nèi)外表的進、回油區(qū)段位置一一相對應(yīng)。 當(dāng)壓力油輸入馬達后，經(jīng)過配流軸3上的進油窗孔分配四處于進油區(qū)段的柱塞油腔。油壓使?jié)L輪5頂緊在定子1內(nèi)外表上，滾輪所遭到的法向反力N可以分解為兩個方向的分力，其中徑向分力P和作用在柱塞后端的液壓力相平衡，切向分力T經(jīng)過柱塞6、橫梁3對缸體2產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。同時，處于回油區(qū)段的柱塞受壓后縮回，把低壓油從回油窗孔排出。 圖3.27 內(nèi)曲線馬達工作原理圖1定子；2轉(zhuǎn)子缸體；3橫梁；3配流軸；5滾輪；6柱塞

18、 缸體每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個柱塞往復(fù)挪動x次。由于x和z不等，所以任一瞬時總有一部分柱塞處于進油區(qū)段，使缸體轉(zhuǎn)動。 由于馬達作用的次數(shù)多，并可設(shè)置較多的柱塞還可制成雙排、三排柱塞構(gòu)造，所以排量大、尺寸小。當(dāng)馬達的進、回油口互換時，馬達將反轉(zhuǎn)。 內(nèi)曲線馬達多為定量馬達，但也可經(jīng)過改動作用次數(shù)、改動柱塞數(shù)或改動柱塞行程等方法做成變量馬達。 構(gòu)造構(gòu)造第二節(jié)第二節(jié) 液壓缸液壓缸1 液壓缸的分類和特點液壓缸的分類和特點2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造3 液壓缸的設(shè)計與計算液壓缸的設(shè)計與計算 液壓缸的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。輸入量是流液壓缸的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能。輸入量是流體的流量和壓力，輸出的是直線運動速

19、度和力。液壓缸的體的流量和壓力，輸出的是直線運動速度和力。液壓缸的活塞能完成直線往復(fù)運動，輸出的直線位移有限。活塞能完成直線往復(fù)運動，輸出的直線位移有限。 1 1 液壓缸的分類和特點液壓缸的分類和特點 按構(gòu)造方式分：按構(gòu)造方式分： 活塞式活塞式 柱塞式柱塞式 擺動式擺動式 按作用方式分：按作用方式分： 單作用液壓缸：單作用液壓缸： 活塞單向作用，由彈簧使活塞復(fù)位；活塞單向作用，由彈簧使活塞復(fù)位； 柱塞單向作用，由外力使柱塞前往。柱塞單向作用，由外力使柱塞前往。 雙作用液壓缸：雙作用液壓缸： 活塞雙作用；雙柱塞雙作用。活塞雙作用；雙柱塞雙作用。1.1.活塞式液壓缸活塞式液壓缸 (1) (1) 雙

20、桿活塞式液壓缸雙桿活塞式液壓缸構(gòu)造原理構(gòu)造原理 活塞兩側(cè)都有桿伸出。當(dāng)兩側(cè)活塞活塞兩側(cè)都有桿伸出。當(dāng)兩側(cè)活塞桿直徑一樣、供油壓力和流量不變時，活塞桿直徑一樣、供油壓力和流量不變時，活塞或缸體在兩個方向上的運動速度或缸體在兩個方向上的運動速度和推和推力力F F都相等，即都相等，即vv224(m/s)qqADd2212m12m(N)4FA ppDdpp 構(gòu)造構(gòu)造 缸體固定構(gòu)造，液壓缸的左腔進油，推進活塞向右挪動，右腔回油；反之，活塞反向挪動。其運動范圍約等于活塞有效行程的 3倍，普通用于中小型設(shè)備。 活塞桿固定構(gòu)造，液壓缸的左腔進油，推進缸體向左挪動，右腔回油；反之，缸體反向挪動。其運動范圍約等于

21、缸體有效行程的 2倍，因此常用于大中型設(shè)備中。實踐上液壓缸的運動范圍還要思索活塞和缸蓋等尺寸所占用的空間。 固定方式 (2) 單桿活塞式液壓缸 構(gòu)造原理 液壓缸的一端有活塞桿伸出，在另一端沒有活塞桿伸出，這樣使液壓缸兩腔有效作用面積不相等，當(dāng)向液壓缸兩腔分別供油，且壓力和流量都不變時，活塞在兩個方向上的運動速度和推力都不相等。 運動速度和推力運動速度和推力無桿腔進油活塞的運動速度1和推力F1分別為1vv214(m/s)qqAD22211122m12m22122m()44(N)44Fp Ap AD pDdpDppd p 有桿腔進油且無桿腔回油時，活塞的運動速度2和推力F2分別為 v2v2224(

22、m/s)qqADd22221221m12m22121m44(N)44Fp Ap ADdpD pDppd p運動速度和推力運動速度和推力銜接方式銜接方式 差動銜接差動銜接欲使差動銜接缸的往復(fù)運動速度相等，即3 =2 ，那么Dd2單桿活塞式液壓缸單桿活塞式液壓缸(6/6) 差動銜接時液壓缸實踐的有效作用面積是活塞桿的橫截面積。與非差動銜接無桿腔進油工況相比，在輸入油液壓力和流量都不變的條件下，活塞桿伸出速度較大而推力較小。在實踐運用中，液壓傳動系統(tǒng)常經(jīng)過控制閥來改動單桿活塞缸的油路銜接，使它有不同的任務(wù)方式，從而獲得快進差動銜接工進無桿腔進油快退有桿腔進油的任務(wù)循環(huán)。差動銜接是在不添加液壓泵容量和

23、功率的情況下，實現(xiàn)系統(tǒng)快速運動的有效方法。它的運用常見于組合機床和各類公用機床中。 單桿缸往復(fù)運動范圍是有效行程的2倍，其構(gòu)造緊湊，運用廣泛。 固定方式固定方式 2.柱塞式液壓缸 活塞缸的內(nèi)孔精度要求很高，當(dāng)行程較長時加工困難，這時應(yīng)采用柱塞缸。如圖4.5a所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，本錢低。 圖4 柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸(2/2) 柱塞缸只能制成單作用缸，回程由外力或自重實現(xiàn)。在大行程設(shè)備中，為了得到雙向運動，柱塞缸常如圖4b所示成對運用。柱塞端面是受壓面，其面積大小決議了柱塞缸的輸出速度和推力

24、。為保證柱塞缸有足夠的推力和柱塞受壓穩(wěn)定，普通柱塞較粗，分量較大，程度安裝時由于自重變形易產(chǎn)生單邊磨損，故柱塞缸適宜于垂直安裝運用。為減輕分量，有時制成空心柱塞。程度安裝運用時，為防止柱塞自重下垂，通常要設(shè)置柱塞支承套和托架。 柱塞缸構(gòu)造簡單，制造方便，常用于長行程機床，如龍門刨、導(dǎo)軌磨、大型拉床等。 3.擺動式液壓缸 擺動式液壓缸輸出轉(zhuǎn)矩并實現(xiàn)往復(fù)擺動，通常有單葉片和雙葉片兩種型式。如圖5a所示，單葉片擺動缸由定子塊1、缸體2、擺動軸3、葉片4、左右支承盤和左右蓋板等主要零件組成，定子塊固定在缸體上，葉片和擺動軸銜接在一同。當(dāng)兩油口相繼通入壓力油時，葉片帶動擺動軸作往復(fù)擺動。 圖5 擺動式液

25、壓缸1定子塊；2缸體；3擺動軸；4葉片擺動式液壓缸擺動式液壓缸(2/2) 當(dāng)思索到容積效率v 和機械效率m時，葉片式擺動缸的擺動軸輸出角速度和轉(zhuǎn)矩T分別為 10 11 思索葉片和定子塊所占用的角度，單葉片擺動缸的擺動角普通不超越280。雙葉片擺動缸的擺動角普通不超越150。當(dāng)輸入壓力和流量不變時，雙葉片擺動缸輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動缸的2倍，而擺動角速度那么是單葉片擺動缸的一半。 擺動缸構(gòu)造緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，普通只用于低中壓系統(tǒng)中作往復(fù)擺動、轉(zhuǎn)位或間歇運動的任務(wù)場所。2212m()()(N m)8ZbTDdppv228(rad/s)()qZb Dd 1增壓缸 增壓缸又稱增壓器。它能將輸

26、入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河凸┮簤合到y(tǒng)中的高壓支路運用。增壓缸如圖7所示。它由面積不同分別為A1和A2的兩個液壓缸串聯(lián)而成，大缸為原動缸，小缸為輸出缸。 4.組合式液壓缸圖7 增壓缸增壓缸增壓缸(2/2) 設(shè)輸入原動缸的壓力為p1 ，輸出缸的出油壓力為p2 ，假設(shè)不計摩擦力，根據(jù)力平衡關(guān)系，可有如下等式 整理得： 12 式中比值A(chǔ)1/A2或D12/D22稱為增壓比。 由式12可知，當(dāng)D1=2D2時，p2=4p1，即增壓4倍。A pA p11221212AppA多級缸多級缸(1/1) 多級缸又稱伸縮缸，它由兩級或多級活塞缸套裝而成，如圖8所示。前一級缸的活塞是后一級缸的缸套，活塞桿伸出的順序是從大活塞

27、到小活塞，相應(yīng)的推力也是從大到小，而伸出的速度那么是由慢到快?？蛰d縮回的順序普通是從小活塞到大活塞，收縮后液壓缸總長度較短，占用空間較小，構(gòu)造緊湊。多級缸適用于工程機械和其他行走機械，如起重機伸縮臂液壓缸、自卸汽車舉升液壓缸等都是多級缸。 2多級缸 圖8 多級缸 齒條活塞缸齒條活塞缸(1/1) 3齒條活塞缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)組成，如圖9所示?；钊鶑?fù)運動經(jīng)齒輪齒條機構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動，它多用于自動線、組合機床等轉(zhuǎn)位或分度機構(gòu)中。 圖9 齒條活塞缸2 液壓缸的構(gòu)造液壓缸的構(gòu)造1.缸體組件 1缸體組件的銜接方式 常見的缸體組件銜接方式如圖10所示。 圖10 缸體組件

28、銜接方式缸體組件缸體組件(2/4) a法蘭式。法蘭式銜接構(gòu)造簡單，加工方便，銜接可靠，但要求缸筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部普通用鑄造、鐓粗或焊接方式制成粗大的外徑。它是常用的一種銜接方式。 b半環(huán)式。半環(huán)式銜接分為外半環(huán)銜接和內(nèi)半環(huán)銜接兩種方式。半環(huán)銜接工藝性好，銜接可靠，構(gòu)造緊湊，但減弱了缸筒強度。半環(huán)銜接是運用非常普遍的一種銜接方式，常用于無縫鋼管缸筒與端蓋的銜接中。 c螺紋式。螺紋式銜接有外螺紋銜接和內(nèi)螺紋銜接兩種方式，其特點是體積小、質(zhì)量小、構(gòu)造緊湊，但缸筒端部構(gòu)造較復(fù)雜。這種銜接方式普通用于要求外形尺寸小、質(zhì)量小的場所。缸體組件缸體組件(3/4) d拉桿式。拉

29、桿式銜接構(gòu)造簡單，工藝性好，通用性強，但端蓋的體積和質(zhì)量較大，拉桿受力后會拉伸變長，影響密封效果，只適用于長度不大的中低壓缸。 e焊接式。焊接式銜接強度高，制造簡單，但焊接時易引起缸筒變形。 缸體組件缸體組件(4/4) 2缸筒、端蓋和導(dǎo)向套 缸筒是液壓缸的主體，其內(nèi)孔普通采用鏜削、鉸孔、滾壓或珩磨等精細加工工藝制造，要求外表粗糙度Ra值為0.10.4 m，以使活塞及其密封件、支承件能順利滑動和保證密封效果，減少磨損。缸筒要接受很大的液壓力，因此應(yīng)具有足夠的強度和剛度。 端蓋裝在缸筒兩端，與缸筒構(gòu)成封鎖油腔，同樣接受很大的液壓力，因此它們及其銜接部件都應(yīng)有足夠的強度。設(shè)計時既要思索強度，又要選擇

30、工藝性較好的構(gòu)造方式。 導(dǎo)向套對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向，這種構(gòu)造簡單，但磨損后必需改換端蓋。 2.活塞組件 1活塞組件的銜接方式 活塞與活塞桿的銜接方式如圖11所示。除此之外，還有整體式構(gòu)造、焊接式構(gòu)造、錐銷式構(gòu)造等。 整體式和焊接式銜接構(gòu)造簡單，軸向尺寸緊湊，但損壞后需整體改換。錐銷式銜接加工容易，裝配簡單，但承載才干小，且需有必要的防止零落措施。螺紋式銜接圖11a構(gòu)造簡單，裝拆方便，但普通需備有螺母防松安裝。半環(huán)式銜接圖11b強度高，但構(gòu)造復(fù)雜，裝拆不便。在輕載情況下可采用錐銷式銜接；普通運用螺紋式銜接；高壓和振動較大時多用半環(huán)式銜接；對活塞與

31、活塞桿比值D/d較小、行程較短或尺寸不大的液壓缸，其活塞與活塞桿可采用整體式或焊接式銜接。 圖11 活塞與活塞桿連接形式活塞和活塞桿活塞和活塞桿(1/1) 2活塞和活塞桿 活塞受油壓的作用在缸筒內(nèi)做往復(fù)運動，因此，活塞必需具有一定的強度，對于沒有密封安裝而僅靠間隙來保證密封性能的活塞，還應(yīng)該有良好的耐磨性?；钊胀ㄓ娩摶蜩T鐵制造。活塞的構(gòu)造通常分為整體式和組合式兩類。 活塞桿是銜接活塞和任務(wù)部件的傳力零件，它必需有足夠的強度和剛度?；钊麠U無論是實心的還是空心的，通常都用鋼料制造?；钊趯?dǎo)向套內(nèi)往復(fù)運動，其外圓外表該當(dāng)耐磨并具有防銹才干，故活塞桿外圓外表有時需鍍鉻。 1間隙密封 間隙密封是一種常

32、用的密封方法。它依托相對運動零件配合面間的微小間隙來防止走漏。由第3章中環(huán)形縫隙流量公式可知，走漏量與間隙的三次方成正比，因此可用減小間隙的方法來減小走漏。普通間隙為0.01 0.05 mm，這就要求配合面加工有很高的精度。在活塞的外圓外表普通開幾道寬0.3 0.5 mm，深0.5 1 mm、間距2 5 mm的環(huán)形溝槽，稱平衡槽。3. 密封安裝間隙密封間隙密封(2/2) 平衡槽的作用是： a由于活塞的幾何外形和同軸度誤差，任務(wù)中壓力油在密封間隙中的不對稱分布將構(gòu)成一個徑向不平衡力，稱液壓卡緊力，它使摩擦力增大。開平衡槽后，槽中各向油壓趨于平衡，間隙的差別減小，使活塞可以自動對中，減小了摩擦力，

33、同時減小偏心量，這樣就減少了走漏量。 b增大油液走漏的阻力，提高了密封性能。 c儲存油液，使活塞能自動光滑。 間隙密封的特點是構(gòu)造簡單、摩擦力小、耐用，但對零件的加工精度要求較高，且難以完全消除走漏，故只適用于低壓、小直徑的快速液壓缸中。 活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封(1/1) 2活塞環(huán)密封 活塞環(huán)密封是依托裝在活塞環(huán)形槽內(nèi)的彈性金屬環(huán)緊貼缸筒內(nèi)壁實現(xiàn)密封。如圖12所示。它的密封效果較間隙密封好，順應(yīng)的壓力和溫度范圍很寬，能自動補償磨損和溫度變化的影響，能在高速中任務(wù)，摩擦力小，任務(wù)可靠，壽命長，但在活塞環(huán)的接口處不能完全密封。活塞環(huán)的加工復(fù)雜，缸筒內(nèi)外表加工精度要求高，普通用于高壓、高速和高溫的場所

34、。 圖12 活塞環(huán)密封密封圈密封密封圈密封(1/5) 3密封圈密封 aO形密封圈。O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封和滑動密封轉(zhuǎn)動密封用得較少。其構(gòu)造簡單緊湊，摩擦力較其他密封圈小，安裝方便，價錢廉價，可在40 120 溫度范圍內(nèi)任務(wù)。但與唇形密封圈如Y形圈相比，其壽命較短，密封安裝機械部分的精度要求高，啟動阻力較大。O形圈的運用速度范圍為0.005 0.3 m/s。O形圈密封原理如圖13所示。 圖13 O形圈密封原理 O形圈裝入密封槽后，其截面遭到緊縮后變形。在無液壓力時，靠O形圈的彈性對接觸面產(chǎn)生預(yù)接觸壓力，實現(xiàn)初始密封；當(dāng)密封腔充入壓力油后，在液壓力的作用下，O形圈擠向溝槽一側(cè)，密封

35、面上的接觸壓力上升，提高了密封效果。任何外形的密封圈在安裝時，必需保證適當(dāng)?shù)念A(yù)緊縮量。預(yù)緊縮量過小不能密封，預(yù)緊縮量過大那么摩擦力增大，且易于損壞，因此，安裝密封圈的溝槽尺寸和外表精度必需按有關(guān)手冊給出的數(shù)據(jù)嚴(yán)厲保證。在動密封中，當(dāng)壓力大于10 MPa時，O形圈就會被擠入間隙中而損壞，為此需在O形圈低壓側(cè)設(shè)置聚四氟乙烯或尼龍制成的擋圈圖14，其厚度為1.25 2.5 mm。雙向受高壓時，兩側(cè)都要加擋圈。 密封圈密封密封圈密封(2/5)圖14 O形圈密封擋圈設(shè)置密封圈密封密封圈密封(3/5) bV形密封圈。V形圈的截面為V形。如圖15所示的V形密封安裝是由壓環(huán)、V形圈也稱密封環(huán)和支承環(huán)組成。當(dāng)任

36、務(wù)壓力高于10 MPa時，可添加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時，V形圈的開口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。 V形圈密封性能良好，耐高壓，壽命長，經(jīng)過調(diào)理壓緊力，可獲得最正確的密封效果，但V形密封安裝的摩擦阻力及構(gòu)造尺寸較大，主要用于活塞及活塞桿的往復(fù)運動密封。它適宜在任務(wù)壓力為p 50 MPa、溫度為40 +80的條件下任務(wù)。 圖15 V形密封圈密封圈密封密封圈密封(4/5) cY形密封圈。Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種密封性、穩(wěn)定性和耐壓性較好、摩擦阻力小、壽命較長的密封圈，故運用也很普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運動的密封。根據(jù)截面長寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種方式，圖

37、16所示為寬斷面Y形密封圈。 Y形圈的密封作用依賴于它的唇邊對巧合面的嚴(yán)密接觸，并在壓力油作用下產(chǎn)生較大的接觸壓力，到達密封目的。當(dāng)液壓力升高時，唇邊與巧合面貼得更緊，接觸壓力更高，密封性能更好。 Y形圈安裝時，唇口端應(yīng)對著液壓力高的一側(cè)。當(dāng)壓力變化較大、滑動速度較高時，要運用支承環(huán)，以固定密封圈。如圖16b所示。 圖16 寬斷面Y形密封圈 寬斷面Y形圈普通適用于任務(wù)壓力p 20 MPa、任務(wù)溫度30 +100、運用速度 0.5 m/s的場所。 窄斷面Y形圈如圖17所示。窄斷面Y形圈是寬斷面Y形圈的改型產(chǎn)品，其截面的長寬比在2倍以上，因此不易翻轉(zhuǎn)，穩(wěn)定性好，它有等高唇Y(jié)形圈和不等高唇Y(jié)形圈兩種

38、。后者又有孔用和軸用之分，其短唇與運動外表接觸，滑動摩擦阻力小，耐磨性好，壽命長；長唇與非運動外表接觸有較大的預(yù)緊縮量，摩擦阻力大，任務(wù)時不竄動。 窄斷面Y形圈普通適用于任務(wù)壓力p 32 MPa，運用溫度為30 +100的條件下任務(wù)。 密封圈密封密封圈密封(5/5)圖17 窄斷面Y形密封圈4.緩沖安裝 當(dāng)液壓缸拖動負載的質(zhì)量較大、速度較高時，普通應(yīng)在液壓缸中設(shè)緩沖安裝，必要時還需在液壓傳動系統(tǒng)中設(shè)緩沖回路，以免在行程終端發(fā)生過大的機械碰撞，致使液壓缸損壞。緩沖的原理是使活塞相對缸筒接近行程終端時，在排油腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，即增大回油阻力，從而降低缸的運動速度，防止活塞與缸蓋高速直接相撞。液壓缸中常用的緩沖安裝如圖18所示。 圖18 液壓缸的緩沖安裝緩沖安裝緩沖安裝(2/3) 1圓柱形環(huán)隙式緩沖安裝 如圖18a，當(dāng)緩沖柱塞進入缸蓋上的內(nèi)孔時，缸蓋和活塞間構(gòu)成緩沖縫隙，被封鎖油液只能從環(huán)形間隙排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實現(xiàn)減速緩沖。這種緩沖安裝在緩沖過程中，由于其通流截面面積不變，故緩沖開場時，產(chǎn)生的緩沖制動力很大，但很快制動力就降低，其緩沖效果較差。但這種安