液壓執(zhí)行元件

液壓執(zhí)行元件第一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/20231第4章液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件是將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機械能而對負載作功，實現(xiàn)直線往復(fù)運動或旋轉(zhuǎn)運動。常見的液壓執(zhí)行元件為：液壓缸（實現(xiàn)直線往復(fù)運動，輸出F和v）和液壓馬達（實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動，輸出T和n）4.1液壓缸的類型和特點4.2液壓缸的設(shè)計計算4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.4液壓馬達4.5液壓執(zhí)行元件常見故障及排除方法第二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202324.1液壓缸的類型和特點液壓缸是是用來實現(xiàn)工作機構(gòu)直線往復(fù)運動或小于360o

擺動運動的能量轉(zhuǎn)換裝置。其結(jié)構(gòu)形式有活塞缸、柱塞缸、擺動缸三大類。液壓缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠、在液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。4.1.1活塞式液壓缸4.1.2柱塞式液壓缸4.1.3其它形式的常用缸第三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202334.1.1活塞式液壓缸液壓缸的分類液壓缸單作用式雙作用式無彈簧式附彈簧式柱塞式單桿式雙桿式雙作用式：兩腔均能進出壓力油，活塞（缸體）能作正、反兩個方向移動的液壓缸;單作用式：只有一腔能進出壓力油，活塞（缸體）只能依靠液壓力作單向運動，回程需借助自重/外力的液壓缸;第四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202344.1.1活塞式液壓缸1.雙作用雙桿液壓缸特點：1）由于雙桿活塞缸兩端的活塞桿直徑通常是相等的，兩腔面積相等；

2）壓力相同時，推力相等，流量相同時，速度相等。即具有等推力等速度特性；（a）缸體固定式（b）活塞固定式第五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202354.1.1活塞式液壓缸當活塞的直徑為D，活塞桿的直徑為d，液壓缸進、出油腔的壓力為p1和p2，輸入流量為q時，雙桿活塞缸的推力F和速度v分別為：

適用場合：適用于要求往復(fù)運動速度和輸出力相同的工況；第六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202364.1.1活塞式液壓缸1.雙作用單桿液壓缸特點：1）兩腔面積不等,A1>A2；

2)

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；（a）無桿腔進油（b）有桿腔進油（c）差動連接第七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202374.1.1活塞式液壓缸（1）無桿腔進油第八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202384.1.1活塞式液壓缸（2）有桿腔進油∵A1>A2

∴v1<v2F1>F2

故活塞桿伸出時，推力較大，速度較??；活塞桿縮回時，推力較小，速度較大；

結(jié)論：

活塞桿伸出時，適用于重載慢速（無桿腔進油）；活塞桿縮回時，適用于輕載快速（有桿腔進油）；第九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202394.1.1活塞式液壓缸（3）差動連接差動連接：單桿活塞缸在其左右兩腔都接通高壓油；由上可知：差動連接時實際起有效作用的面積是活塞桿的橫截面積；在輸入油液壓力p和流量相同q的條件下，活塞運動速度較大而推力較小;應(yīng)用：廣泛用于組合機床的液壓動力滑臺和其它機械設(shè)備的快速運動中；第十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023104.1.1活塞式液壓缸單桿活塞液壓缸應(yīng)用：單桿活塞液壓缸不同連接，可實現(xiàn)如下工作循環(huán)：

差動連接無桿腔進油有桿腔進油

快進工進快退

v3、F3v1、F1v2、F2第十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023114.1.2柱塞式液壓缸主要特點：單作用液壓缸，要雙向運動需成對使用；適用于行程較長的場合；推力和速度分別為:v=q/A=4q/πd2;F=pA=pπd2/4；垂直安裝；第十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023124.1.3其它形式的常用缸1.增壓缸局部區(qū)域獲得高壓：令K=D2/d2；

K—增壓比增壓缸只能將高壓油輸入其它液壓缸以獲得大的推力，其本身不能直接作為執(zhí)行元件；第十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023134.1.3其它形式的常用缸2.伸縮式套筒液壓缸伸縮缸是由兩級或多級活塞缸套裝而成，又稱多級缸。伸縮缸中活塞伸出的順序是從大至小，而空載縮回的順序一般是從小至大。當輸入流量相同時，外伸速度逐次增大，推力逐漸減小。常用于安裝空間小而行程要求很長的場合；應(yīng)用：∵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可應(yīng)用于起重機伸縮臂、自動傾卸卡車等第十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023144.1液壓缸的類型和特點液壓缸的圖形符號：雙作用單活塞桿液壓缸雙作用雙活塞桿液壓缸第十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023154.2液壓缸的設(shè)計計算本節(jié)內(nèi)容參考課本P50-P52第十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023164.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)第十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023174.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.液壓缸主要部件1）缸筒：

主要是由鋼材制成，缸筒內(nèi)要經(jīng)過精細加工，表面粗糙度Ra<0.08um，以減少密封件的摩擦。2）蓋板：

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、羅紋連接等。3）活塞：

通常用鋼或鑄鐵，也可采用鋁合金。活塞和缸筒內(nèi)壁間需要密封，采用的密封件有O形環(huán)、V形油封、U形油封、X形油封和活塞環(huán)等。而活塞應(yīng)有一定的導(dǎo)向長度，一般取活塞長度為缸筒內(nèi)徑的（0.6～1.0）倍。4）活塞桿：由鋼材做成實心桿或空心桿，表面經(jīng)淬火再鍍鉻處理并拋光。第十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023184.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)缸體與端蓋的連接(2)活塞和活塞桿結(jié)構(gòu)(3)液壓缸的緩沖裝置(4)液壓缸的排氣裝置(5)液壓缸的密封裝置第十九頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023194.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(1)缸體與端蓋的連接圖a所示為法蘭連接式，結(jié)構(gòu)簡單，容易加工，也容易裝拆，但外形尺寸和重量都較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖b所示為半環(huán)連接式，它的缸筒壁部因開了環(huán)形槽而削弱了強度，為此有時要加厚缸壁，它容易加工和裝拆，重量較輕，常用于無縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上。圖c和圖d所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上。圖e所示為拉桿連接式，結(jié)構(gòu)的通用性大，容易加工和裝拆，但外形尺寸較大且較重,拉桿受力后會拉伸變形，影響端部密封效果，只適于低壓;圖f所示為焊接連接式，結(jié)構(gòu)簡單尺寸小，但缸底處內(nèi)徑不易加工，且可能引起變形。第二十頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023204.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(2)活塞和活塞桿結(jié)構(gòu)整體式：適用于活塞行程較短的結(jié)構(gòu)；焊接式：結(jié)構(gòu)簡單尺寸小，但缸底處內(nèi)徑不易加工，且可能引起變形。錐銷式：常用于雙桿缸，加工容易，裝配簡單，但承載能力小，且需防止脫落;螺紋式：常用于單桿缸，結(jié)構(gòu)簡單，裝拆方便，但需防止螺母松動。半環(huán)式：常用于高壓大負載或振動比較大的場合，強度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆方便。

第二十一頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023214.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(3)液壓缸的緩沖裝置產(chǎn)生原因：在質(zhì)量較大、速度較高(v>12m/min），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，嚴重影響加工精度，甚至使液壓缸損壞。常在大型、高速、或高精度液壓缸中設(shè)置緩沖裝置或在系統(tǒng)中設(shè)置緩沖回路。緩沖原理：利用活塞或缸筒在其走向行程終端時封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強迫它從小孔或細縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動，逐漸減慢運動速度，達到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。第二十二頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023224.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(4)液壓缸的排氣裝置系統(tǒng)在安裝或停止工作后常會滲入空氣，使液壓缸產(chǎn)生爬行、振動和前沖，換向精度降低等。故必須設(shè)置排氣裝置。排氣方法：1）排氣孔油口設(shè)置在液壓缸最高處；2）排氣塞像螺釘；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)運動幾次即可；第二十三頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023234.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(5)液壓缸的密封裝置為了防止液壓油的泄露，采用密封裝置；1.間隙密封2.密封圈密封(a)間隙密封(b)摩擦環(huán)密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封第二十四頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023244.4液壓馬達液壓馬達是使負載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行元件，其內(nèi)部構(gòu)造與液壓泵類似。差別僅在于：液壓泵的旋轉(zhuǎn)是由電機所帶動，輸出的是液壓油；

液壓馬達則是輸入液壓油，輸出的是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，液壓馬達和液壓泵在細部結(jié)構(gòu)上存在一定的差別。第二十五頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023254.4液壓馬達1、液壓馬達分類及特點

按結(jié)構(gòu)來分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式等其它形式。按液壓馬達的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類。（額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬高速液壓馬達，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達）。高速液壓馬達的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。高速液壓馬達的主要特點是轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)動慣量小，便于啟動和制動。通常高速液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十N.m到幾百N.m），所以又稱為高速低轉(zhuǎn)矩馬達。低速液壓馬達的基本形式是徑向柱塞式，低速液壓馬達的主要特點是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低（可達每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點幾轉(zhuǎn)）、輸出轉(zhuǎn)矩大（可達幾千N.m到幾萬N.m）,所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。第二十六頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023264.4液壓馬達2.液壓馬達的圖形符號：第二十七頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/2023274.4液壓馬達3.液壓馬達的參數(shù)計算第二十八頁，共二十九頁，編輯于2023年，星期三6/11/202328故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法爬行1．外界空氣進入缸內(nèi)2．密封壓得太緊3．活塞與活塞桿不同軸4．活塞桿彎曲變形5．缸筒內(nèi)壁拉毛，局部磨損嚴重或腐蝕6．安裝位置有誤差7．雙活塞桿兩端螺母擰得太緊8．導(dǎo)軌潤滑不良1．開動系統(tǒng)，打開排氣塞（閥）強迫排氣2．調(diào)整密封，保證活塞桿能用手拉動而試車時無泄漏即可3．校正或更換，使同軸度小于ф0.04mm4．校正活塞桿，保證直線度小于0.1/10005．適當修理，嚴重者重磨缸孔，按要求重配活塞6．校正7．調(diào)整8．適當增加導(dǎo)軌潤滑油量推力不足，速度不夠或逐漸下降1．缸與活塞配合間隙過大或Ｏ形密封圈破壞2．工作時經(jīng)常用某一段，造成局部幾何形狀誤差增大，產(chǎn)生泄漏3．缸端活塞桿密封壓得過緊，摩擦力太大4．活塞桿彎曲，使運動阻力增加1．更換活塞或密封圈，調(diào)整到合適