第4章 液壓執(zhí)行元件

1、1第一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)第二節(jié)第二節(jié) 液壓缸液壓缸第四章 液壓執(zhí)行元件將壓力能 機(jī)械能 輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動 （液壓馬達(dá)）輸出直線往復(fù)運(yùn)動及擺動 （液壓缸）研究意義：研究意義：2第四章 液壓執(zhí)行元件研究內(nèi)容：研究內(nèi)容：1、液壓馬達(dá)的工作原理、特點(diǎn)及基本參數(shù)；2、液壓缸的類型和特點(diǎn)；3、液壓缸典型結(jié)構(gòu)及有關(guān)設(shè)計計算。3 是執(zhí)行元件，它能將液體的壓力能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，輸出轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速。 液壓馬達(dá)與液壓泵的原理是可逆的，結(jié)構(gòu)基本相同。第一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 從原理上講，液壓泵可作液壓馬達(dá)，液壓馬達(dá)也可作液壓泵，但由于兩者的使用目的和工作條件不同，故實(shí)際結(jié)構(gòu)有所區(qū)別。 液壓馬達(dá)視頻液壓馬達(dá)視頻4第

2、一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)一、液壓馬達(dá)的分類一、液壓馬達(dá)的分類齒輪式齒輪式葉片式葉片式柱塞式柱塞式按其結(jié)構(gòu)形式分為：按其結(jié)構(gòu)形式分為：按其排量是否可調(diào)分為：按其排量是否可調(diào)分為：變量式變量式 定量式定量式 調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量，可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件液壓馬調(diào)節(jié)變量馬達(dá)的排量，可以實(shí)現(xiàn)執(zhí)行元件液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)動速度控制。達(dá)的轉(zhuǎn)動速度控制。5第一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)一、液壓馬達(dá)的分類一、液壓馬達(dá)的分類高速液壓馬達(dá)高速液壓馬達(dá) （ n500r/min )n500r/min )低速液壓馬達(dá)低速液壓馬達(dá) （ n500r/min )nF2，工作臺作慢速運(yùn)動時，工作臺作慢速運(yùn)動時，活塞獲得的推力大；活塞獲得的推

3、力大；工作臺作快速運(yùn)動時，工作臺作快速運(yùn)動時，活塞獲得的推力小?；钊@得的推力小。322、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸 2）運(yùn)動速度DdA1A2缸無桿腔進(jìn)油v1F1缸有桿腔進(jìn)油p1qp2DdA1A2v2F2p1qp2 A1 A2 v1 A2； 2) 壓力相同時，推力不等壓力相同時，推力不等 ， 流量相同時，速度不等，流量相同時，速度不等， 即不具有等推力等速度特性；即不具有等推力等速度特性； 3）無論何種固定方式，工作臺活動范）無論何種固定方式，工作臺活動范圍均為活塞有效行程的兩倍。圍均為活塞有效行程的兩倍。2、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸 34定義：單桿活塞液壓缸兩腔同時通入流體時，利用兩端

4、面積差進(jìn)行工作的連接形式。其特點(diǎn)是：在不增加流量的前提下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。在不增加流量的前提下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動。2、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸-差動連接差動連接DdA1A2v3F3p1qqqq35234dq2314Fd P由推力 F3 =P1A1P1A2，得2、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸-差動連接差動連接DdA1A2v3F3p1qqqq3132V AqV A由362、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸-差動連接差動連接DdA1A2v3F3p1qqqq 差動連接時活塞運(yùn)動速度較快，產(chǎn)生的推力較小。所以差動連結(jié)常用于空載快進(jìn)場合。工作臺的運(yùn)動范圍約等于缸有效行程的兩倍。372、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓

5、缸 2）運(yùn)動速度缸有桿腔進(jìn)油p1qp2DdA1A2v2F2)(42222dDqAq有桿腔進(jìn)油：有桿腔進(jìn)油：234dq無桿腔進(jìn)油差動連接32,2VVDd則38 應(yīng)用： 當(dāng) 時，V3V2V1,F1F2F3。 單活塞桿式液壓缸實(shí)現(xiàn)下列工作循環(huán)： 快進(jìn)（差動連接）工進(jìn)（無桿腔進(jìn)油） 快退（有桿腔進(jìn)油）。 在金屬切削機(jī)床等液壓系統(tǒng)中應(yīng)用廣泛。2Dd2、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸-差動連接差動連接DdA1A2v3F3p1qqqq 39單桿活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)。單桿活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)。差動連接差動連接快快進(jìn)進(jìn)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油快快退退無桿腔進(jìn)油無桿腔進(jìn)油工工進(jìn)進(jìn)23

6、4dq)(4222121PdPPDF)(4122122PdPPDF214Dq)(4222dDqPdF234單桿活塞液壓缸應(yīng)用動畫單桿活塞液壓缸應(yīng)用動畫40結(jié)構(gòu):缸筒、柱塞、導(dǎo)向套等。 二）二） 柱塞缸柱塞缸41 柱塞式液壓缸是單作用液壓缸。 回程方式： 1 要靠自重力（垂直放置時）或其它外力（如彈簧力）來完成。 2 為了獲得雙向運(yùn)動，柱塞式液壓缸常成對使用。二）二） 柱塞缸柱塞缸pqvFvF成對柱塞缸動畫成對柱塞缸動畫4224dqPdAPF42二）二） 柱塞缸柱塞缸43柱塞式液壓缸特點(diǎn)：柱塞式液壓缸特點(diǎn)： 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， 故常垂直放置，有時可做成

7、空心； 又 缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸， 可不加工或只粗加工，甚至不加工，工 藝性好。 應(yīng)用： 特別適合長行程機(jī)床，如:導(dǎo)軌磨床、 龍門刨床、大型拉床。二）二） 柱塞缸柱塞缸44擺動缸：擺動式液壓缸也稱擺動馬達(dá)。擺動缸動畫三）擺動液壓缸三）擺動液壓缸45分類:單葉片式、雙葉片。 雙葉片式的擺動角度、角速度為單葉片式的一半，而輸出扭矩是單葉片式的兩倍。三）擺動液壓缸三）擺動液壓缸46471、增壓缸（增壓器）、增壓缸（增壓器） 作用：作用：將輸入的低壓液體轉(zhuǎn)換為高壓或超高壓液體輸出，供液壓系統(tǒng)中的高壓支路使用。四）其他液壓缸四）其他液壓缸4812212222144KPdDPPdPDPK=D2/d2,稱為

8、增壓比，代表其增壓程度稱為增壓比，代表其增壓程度 。49501、增壓缸（增壓器）、增壓缸（增壓器） 特點(diǎn)：特點(diǎn)：在不 p p 的前提下，靠 A來 p 單作用斷續(xù)增壓、雙作用連續(xù)增壓。511、增壓缸（增壓器）、增壓缸（增壓器） 522、多級缸（伸縮缸）、多級缸（伸縮缸） 伸縮式液壓缸由兩個或多個活塞缸或柱塞缸套裝而成，前一級活塞缸的活塞是后一級活塞缸的缸筒，可獲得很長的工作行程。 伸縮缸廣泛的用于起重運(yùn)輸車輛上。有單作用和雙作用之分。有單作用和雙作用之分。532、多級缸（伸縮缸）、多級缸（伸縮缸） 542、多級缸（伸縮缸）、多級缸（伸縮缸） 原理：活塞伸出時，從大到小， 速度逐漸增大，推力逐漸減

9、小。 活塞縮回時，從小到大。雙作用伸縮缸動畫雙作用伸縮缸動畫單作用伸縮缸動畫單作用伸縮缸動畫552、多級缸（伸縮缸）、多級缸（伸縮缸） 563、齒條活塞缸（無桿液壓缸）、齒條活塞缸（無桿液壓缸） 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：缸體、活塞、齒條、齒輪、端蓋等。缸體、活塞、齒條、齒輪、端蓋等。 57原理：原理： 左腔進(jìn)油，右腔回油時，齒條右移，齒輪帶動工作臺逆轉(zhuǎn)。 右腔進(jìn)油，左腔回油時，齒條左移，齒 輪帶動工作臺順轉(zhuǎn) 。 將活塞直線運(yùn)動經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為齒輪軸往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動 。3、齒條活塞缸（無桿液壓缸）、齒條活塞缸（無桿液壓缸） 齒條活塞缸動畫齒條活塞缸動畫58應(yīng)用：應(yīng)用：需要回轉(zhuǎn)運(yùn)動的場合，如：自動線、磨床需要回轉(zhuǎn)

10、運(yùn)動的場合，如：自動線、磨床 。59名稱圖型符號特點(diǎn)單作用液壓缸活塞缸活塞只單向受力而運(yùn)動，反向運(yùn)動依靠活塞自重或其它外力柱塞缸柱塞只單向受力而運(yùn)動，反向運(yùn)動依靠柱塞自重或其它外力伸縮式套筒缸有多個互相連動的活塞，可依次伸縮，行程較大，由外力使活塞返回 雙作用液壓缸單活塞桿普通缸活塞雙向受液壓力而運(yùn)動，在行程終了時不減速，雙向受力及速度不同不可調(diào)緩沖缸活塞在行程終了時減速制動，減速值不變可調(diào)緩沖缸活塞在行程終了時減速制動，并且減速值可調(diào)差動缸活塞兩端面積差較大，使活塞往復(fù)運(yùn)動的推力和速度相差較大雙活塞桿等行程等速缸活塞左右移動速度，行程及推力均相等60名稱圖型符號特點(diǎn)雙作用液壓缸伸縮式套筒缸有

11、多個互相聯(lián)動的活塞，可依次伸出獲得較大行程組合缸彈簧復(fù)位缸單向液壓驅(qū)動，由彈簧力復(fù)位增壓缸由A腔進(jìn)油驅(qū)動，使B輸出高壓油源串聯(lián)缸用于缸的直徑受限制，長度不受限制處，能獲得較大推力齒條傳動缸活塞的往復(fù)運(yùn)動轉(zhuǎn)換成齒輪的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動61 液壓缸的基本組成為：缸體組件、活塞組件、密封件、 連接件、緩沖裝置、排氣裝置等。二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)62一、缸體組件一、缸體組件1.缸筒與缸蓋： 1）缸筒： 2）缸蓋： 通常由鋼材制成，有前端蓋和后端蓋，安裝在 缸筒的前后兩端； 蓋板和缸筒的連接方法有焊接、拉桿、法蘭、 螺紋連接等。 主要是由鋼材制成，缸筒內(nèi)要經(jīng)過精細(xì)加工，表面粗糙度Ra12m/

12、min）， 由于慣性力較大，活塞運(yùn)動到終端時會撞擊缸蓋，產(chǎn)生液壓沖擊和噪聲，影響工作精度，甚至使液壓缸損壞。 常在大型、高速或高精度液壓缸前后端蓋上設(shè)置緩沖裝置或在系統(tǒng)中設(shè)置緩沖回路。使活塞移到快接近行程終點(diǎn)時速度減慢下來終至停止。75緩沖原理緩沖原理逐漸減小回油通道面積，增加回流阻力。常見緩沖裝置的結(jié)構(gòu)常見緩沖裝置的結(jié)構(gòu)： 環(huán)狀間隙式環(huán)狀間隙式 節(jié)流口面積可變式節(jié)流口面積可變式 節(jié)流口面積可調(diào)式節(jié)流口面積可調(diào)式761）環(huán)狀間隙式）環(huán)狀間隙式772）節(jié)流口面積可變式節(jié)流口面積可變式（可變節(jié)流槽式）（可變節(jié)流槽式）783）節(jié)流口面積可調(diào)式節(jié)流口面積可調(diào)式（可調(diào)節(jié)流孔式）（可調(diào)節(jié)流孔式）79五、液

13、壓缸的排氣裝置（或放氣裝置）五、液壓缸的排氣裝置（或放氣裝置）排氣的必要排氣的必要性性:在安裝過程中或停止工作一段時間后，空氣將滲入液壓系統(tǒng)內(nèi)，缸筒內(nèi)如存留空氣，使液壓缸在低速時產(chǎn)生爬行、顫抖現(xiàn)象，換向時易引起沖擊 。液壓缸結(jié)構(gòu)上要能及時排除缸內(nèi)留存的氣體。80五、液壓缸的排氣裝置（或放氣裝置）五、液壓缸的排氣裝置（或放氣裝置）排氣方法排氣方法1. 排氣孔：油口設(shè)置在液壓缸最高處 （對于要求不高的液壓系統(tǒng)）；2. 排氣塞：象螺釘（如暖氣包上的放氣閥） （對運(yùn)動平穩(wěn)性要求較高的液壓缸) ；3. 排氣閥： 使液壓缸兩腔經(jīng)該閥與油箱相通。 啟動時，擰開排氣閥使液壓缸空載往復(fù)運(yùn)動幾次即可。 81五、液

14、壓缸的排氣裝置（或放氣裝置）五、液壓缸的排氣裝置（或放氣裝置）排氣塞排氣塞82 液壓缸的主要尺寸計算包括： 液壓缸的內(nèi)徑液壓缸的內(nèi)徑D D 活塞桿直徑活塞桿直徑d d 缸的長度缸的長度L L。 主要是根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動速度和行程等因素來確定上述參數(shù)。三、液壓缸的設(shè)計計算三、液壓缸的設(shè)計計算831 1、液壓缸工作壓力的確定、液壓缸工作壓力的確定 對于不同用途的液壓設(shè)備，由于工作條件不同，采用的壓力范圍也不同。 設(shè)計時可用類比法或?qū)嶒?yàn)法來確定。三、液壓缸的設(shè)計計算三、液壓缸的設(shè)計計算842 2、液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定、液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定 根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來確定

15、。851 1）液壓缸內(nèi)徑確定：）液壓缸內(nèi)徑確定： 根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作壓力來確定。l根據(jù)負(fù)載大小和選定的系統(tǒng)壓力計算確定：根據(jù)負(fù)載大小和選定的系統(tǒng)壓力計算確定： 無桿腔無桿腔 有桿腔有桿腔l 根據(jù)液壓缸的輸出速度和所選定的系統(tǒng)流量根據(jù)液壓缸的輸出速度和所選定的系統(tǒng)流量計算確定：計算確定： qqD128.142322214103.57 10(1)FFDdpP3211114103.5710FFDpp862 2）活塞桿直徑計算：）活塞桿直徑計算： 活塞桿直徑可根據(jù)工作壓力或液壓缸的往復(fù)速度比有一定要求時。 1dD873 3）液壓缸缸體長度）液壓缸缸體長度L L： 由液壓缸最大行程、活塞寬度、活塞桿導(dǎo)向套長度、活塞桿密封長度和特殊要求