CH4液壓與氣壓傳動(dòng)執(zhí)行元件

會(huì)計(jì)學(xué)1CH4液壓與氣壓傳動(dòng)執(zhí)行元件4.1缸的分類和特點(diǎn)

按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸（單桿活塞缸、雙桿活塞缸）；柱塞缸；擺動(dòng)缸。按作用方式分：?jiǎn)巫饔煤碗p作用。一般活塞缸和擺動(dòng)缸都是雙作用的，柱塞缸是單作用的。柱塞缸第1頁(yè)/共58頁(yè)4.1.1活塞缸

(1)雙桿活塞缸活塞的兩側(cè)都有桿伸出。當(dāng)兩側(cè)活塞桿直徑相同、供油壓力和流量不變時(shí)，活塞（或缸體）在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力F都相等。雙桿活塞式液壓缸圖形符號(hào)第2頁(yè)/共58頁(yè)雙桿活塞式液壓缸第3頁(yè)/共58頁(yè)4.1.1活塞缸

(1)雙桿活塞缸推力F：運(yùn)動(dòng)速度：第4頁(yè)/共58頁(yè)

(2)單桿活塞缸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(shí)，活塞在兩個(gè)方向上的運(yùn)動(dòng)速度和推力都不相等。

圖形符號(hào)第5頁(yè)/共58頁(yè)單桿活塞缸

第6頁(yè)/共58頁(yè)4.1.1活塞缸（2）單桿活塞缸無(wú)桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度比：第7頁(yè)/共58頁(yè)4.1.1活塞缸（2）單桿活塞缸差動(dòng)連接考慮容積效率

差動(dòng)連接時(shí),液壓缸的有效作用面積是活塞桿的橫截面積，工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)速度比無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)的大，而輸出力則較小?？爝M(jìn)（差動(dòng)連接）工進(jìn)（無(wú)桿腔進(jìn)油）快退（有桿腔進(jìn)油）第8頁(yè)/共58頁(yè)活塞缸運(yùn)動(dòng)速度比較第9頁(yè)/共58頁(yè)4.1.1活塞缸（2）單桿活塞缸v3=v2，則必須使D=有桿腔進(jìn)油差動(dòng)連接v2v3第10頁(yè)/共58頁(yè)4.1.2柱塞缸

活塞缸的內(nèi)孔精度要求很高，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，成本低。

柱塞式液壓缸圖形符號(hào)第11頁(yè)/共58頁(yè)柱塞缸第12頁(yè)/共58頁(yè)柱塞油缸結(jié)構(gòu)第13頁(yè)/共58頁(yè)柱塞式液壓缸1-缸筒2-柱塞式中d—柱塞直徑運(yùn)動(dòng)速度v：輸出力F：4.1.2柱塞缸第14頁(yè)/共58頁(yè)4.1.3擺動(dòng)式液壓缸

當(dāng)兩油口相繼通入壓力油時(shí)，葉片帶動(dòng)擺動(dòng)軸作往復(fù)擺動(dòng)。擺動(dòng)式液壓缸1－定子塊；2－缸體；3－擺動(dòng)軸；4－葉片圖形符號(hào)第15頁(yè)/共58頁(yè)擺動(dòng)式液壓缸第16頁(yè)/共58頁(yè)4.1.3擺動(dòng)缸擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩T：角速度ω：第17頁(yè)/共58頁(yè)

例4.1供油壓力p1=10MPa，流量q=25L/min，回油壓力p2=0.5MPa，R=100mm，r=40mm，若輸出軸的角速度w＝0.7rad/s，在不考慮擺動(dòng)缸的容積效率和機(jī)械效率時(shí)，求擺動(dòng)缸的葉片寬度和輸出轉(zhuǎn)矩。解：第18頁(yè)/共58頁(yè)

（1）增壓缸增壓缸又稱增壓器。它能將輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)楦邏河凸┮簤合到y(tǒng)中的高壓支路使用。大缸為原動(dòng)缸，小缸為輸出缸。4.2其它形式的常用缸第19頁(yè)/共58頁(yè)增壓缸

比值k=A1/A2（或k=D12/D22）稱為增壓比。當(dāng)D1=2D2時(shí)，p2=4p1，即增壓4倍。根據(jù)力的平衡關(guān)系有：圖形符號(hào)第20頁(yè)/共58頁(yè)增壓缸結(jié)構(gòu)第21頁(yè)/共58頁(yè)

由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒。各級(jí)活塞依次伸出可獲得很長(zhǎng)的行程，當(dāng)依次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。（2）多級(jí)缸第22頁(yè)/共58頁(yè)

多級(jí)缸又稱伸縮缸，它由兩級(jí)或多級(jí)活塞缸套裝而成。（2）多級(jí)缸

第23頁(yè)/共58頁(yè)（2）多級(jí)缸

由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成。前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒。各級(jí)活塞依次伸出可獲得很長(zhǎng)的行程，當(dāng)依次縮回時(shí)缸的軸向尺寸很小。第24頁(yè)/共58頁(yè)多級(jí)缸的應(yīng)用第25頁(yè)/共58頁(yè)

（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(jī)構(gòu)組成，多用于自動(dòng)線、組合機(jī)床等轉(zhuǎn)位或分度機(jī)構(gòu)中。第26頁(yè)/共58頁(yè)

（3）齒條活塞缸齒輪軸輸出扭矩T齒輪軸輸出扭矩Tp：缸的工作壓力D：缸的直徑Df：齒輪的分度圓直徑q：缸的輸入流量第27頁(yè)/共58頁(yè)

（4）氣－液阻尼缸第28頁(yè)/共58頁(yè)

（5）氣壓油缸第29頁(yè)/共58頁(yè)

（6）多速缸運(yùn)動(dòng)速度及輸出力計(jì)算

（表4.1，課本105頁(yè)）第30頁(yè)/共58頁(yè)雙作用單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l—缸底；2—卡鍵；3、5、9、11—密封圈；4—活塞；6—缸筒；7—活塞桿；8—導(dǎo)向套；10—缸蓋；12—防塵圈；13—耳軸4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)第31頁(yè)/共58頁(yè)a)法蘭式連接b)半環(huán)式連接缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)1—缸蓋2—缸筒3—壓板4—半環(huán)5—防松螺母6—拉桿1.缸體組件4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)第32頁(yè)/共58頁(yè)c)外螺紋式連接d)內(nèi)螺紋式連接缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)1—缸蓋2—缸筒3—壓板4—半環(huán)5—防松螺母6—拉桿1.缸體組件4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)第33頁(yè)/共58頁(yè)e)拉桿式連接f)焊接式連接缸筒和缸蓋結(jié)構(gòu)1—缸蓋2—缸筒3—壓板4—半環(huán)5—防松螺母6—拉桿1.缸體組件4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)第34頁(yè)/共58頁(yè)2.活塞組件

（1）活塞組件的連接形式活塞與活塞桿連接形式1-彈簧擋圈2-軸套3-半環(huán)（兩個(gè)）

4-活塞5-活塞桿12345活塞桿螺母活塞第35頁(yè)/共58頁(yè)

（2）活塞的密封形式（a）O形密封圈

普通型有擋板型第36頁(yè)/共58頁(yè)

（b）Y形密封圈

寬斷面Y形密封圈窄斷面Y形密封圈第37頁(yè)/共58頁(yè)（3）活塞桿伸出端結(jié)構(gòu)a)

b)圖4.26活塞桿伸出端結(jié)構(gòu)1-密封圈2-導(dǎo)向套3-壓環(huán)4-防塵圈5-防塵圈壓環(huán)第38頁(yè)/共58頁(yè)a)O形密封圈密封b)Y形密封圈密封圖4.27氣缸活塞桿伸出端結(jié)構(gòu)（3）活塞桿伸出端結(jié)構(gòu)第39頁(yè)/共58頁(yè)圖4.28

活塞桿頭部的連接形式a)內(nèi)螺紋連接b)外螺紋連接c)雙耳環(huán)連接d)單耳環(huán)連接內(nèi)、外螺紋連接常用于標(biāo)準(zhǔn)化液壓缸；雙耳環(huán)連接、半耳連接多用于非標(biāo)準(zhǔn)化液壓缸。（3）活塞桿伸出端結(jié)構(gòu)第40頁(yè)/共58頁(yè)3緩沖裝置

活塞接近行程終端時(shí)，回油阻力增大，從而降低缸的運(yùn)動(dòng)速度。液壓缸的緩沖裝置第41頁(yè)/共58頁(yè)4.排氣裝置

液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作，因此在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。

a)排氣閥b)排氣塞液壓缸的排氣裝置第42頁(yè)/共58頁(yè)

根據(jù)液壓缸的最大工作負(fù)載Fmax和選定的工作壓力p計(jì)算缸筒內(nèi)徑D和活塞桿直徑d。4.4

液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.液壓缸主要尺寸的計(jì)算(表9.3、表9.4，課本P281)第43頁(yè)/共58頁(yè)4.4

液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算1.液壓缸主要尺寸的計(jì)算

對(duì)單桿缸而言，無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)，不考慮機(jī)械效率，有：

有桿腔進(jìn)油時(shí)，由式（4.6）(課本P98)可得：

式中：p2——背壓，一般選取背壓p2

=0。(式(4.4)，課本P98)

整理得：第44頁(yè)/共58頁(yè)

這時(shí)，上面兩式便可簡(jiǎn)化，即無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)：

有桿腔進(jìn)油時(shí)：

當(dāng)液壓缸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度比有一定要求時(shí)，由式（4.7）(課本P98)得桿徑d為：

液壓缸的缸筒長(zhǎng)度由活塞最大行程、活塞長(zhǎng)度、活塞桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度及其它長(zhǎng)度確定。其中活塞長(zhǎng)度B=（0.6~1.0）D；導(dǎo)向套長(zhǎng)度A=（0.6~1.5）d。第45頁(yè)/共58頁(yè)4.4

液壓缸的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.氣缸的耗氣量計(jì)算1）活塞桿外伸行程的自由空氣耗氣量q1

式中：

D——?dú)飧變?nèi)徑

L——?dú)飧仔谐?/p>

t1——桿外伸行程的時(shí)間

p——?dú)飧坠ぷ鲏毫?/p>

pa——大氣壓力

單桿雙作用氣缸全程往復(fù)一次的自由空氣消耗量包括：第46頁(yè)/共58頁(yè)2.氣缸的耗氣量計(jì)算2）活塞桿內(nèi)縮回程的自由空氣耗氣量q2式中：

d——活塞桿直徑

t2——桿內(nèi)縮行程的時(shí)間

總耗氣量qH

為補(bǔ)償系統(tǒng)泄漏損失，一般取系數(shù)

k＝1.3第47頁(yè)/共58頁(yè)3.缸的強(qiáng)度計(jì)算與校核

（1）缸筒壁厚d的驗(yàn)算中、高壓缸一般用無(wú)縫鋼管作缸筒，大多屬薄壁筒，即

D/≥10時(shí)，按材料力學(xué)薄壁圓筒公式驗(yàn)算壁厚，即：

pmax——缸筒內(nèi)最高工作壓力（試驗(yàn)壓力）；[σ]——缸筒材料的許用應(yīng)力，[σ]

=

σb/n，其中σb為材料抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，一般取n

=

3.5~5。D——缸筒直徑。

厚壁筒(D/<10)壁厚驗(yàn)算見(jiàn)表4.5（課本P116）。第48頁(yè)/共58頁(yè)

（2）活塞桿的穩(wěn)定性驗(yàn)算只有當(dāng)液壓缸活塞桿的計(jì)算長(zhǎng)度l≥10d時(shí)，才進(jìn)行液壓缸縱向穩(wěn)定性的驗(yàn)算。（Fcr計(jì)算公式見(jiàn)課本P117，或查閱相關(guān)手冊(cè)。）使缸保持穩(wěn)定的條件為：式中：F——缸所受軸向壓力

Fcr——活塞桿不產(chǎn)生彎曲變形的臨界力

ncr——穩(wěn)定性安全系數(shù)，一般取ncr＝2～6桿件失穩(wěn)現(xiàn)象第49頁(yè)/共58頁(yè)4.5液壓及氣壓馬達(dá)4.5.1液壓馬達(dá)的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用液壓馬達(dá)是將液體壓力能（壓力油的壓力p和流量q的乘積）轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置（馬達(dá)輸出軸上的轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速w的乘積），是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。按結(jié)構(gòu)分為：齒輪馬達(dá)、葉片馬達(dá)和柱塞馬達(dá)按轉(zhuǎn)速分為:ns＞500r/min為高速液壓馬達(dá)：齒輪馬達(dá)，葉片馬達(dá)，軸向柱塞馬達(dá)；ns＜500r/min為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)：徑向柱塞馬達(dá)。第50頁(yè)/共58頁(yè)4.5.1液壓馬達(dá)的分類、特點(diǎn)及應(yīng)用液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)如下表所示第51頁(yè)/共58頁(yè)4.5.2液壓馬達(dá)的工作原理軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理1—斜盤(pán)2—缸體3—柱塞4—配油盤(pán)5—馬達(dá)軸第52頁(yè)/共58頁(yè)4.5.3液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)1.壓力工作壓力：液壓馬達(dá)進(jìn)口處的實(shí)際壓力；額定壓力：液壓馬達(dá)在正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)