流體傳動(dòng)與控制基礎(chǔ)（第3版）課件：液壓執(zhí)行元件1

流體傳動(dòng)及控制基礎(chǔ)（

液壓執(zhí)行元件1）

液壓執(zhí)行元件

液壓執(zhí)行元件4.1液壓缸4.2液壓馬達(dá)3一般液壓傳動(dòng)系統(tǒng)液壓馬達(dá)油箱液壓缸液壓泵液壓閥44.1

液壓缸n

液壓執(zhí)行元件的作用及分類液壓泵是將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為液壓能的能量轉(zhuǎn)換元件，而液壓執(zhí)行元件則是把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。按運(yùn)動(dòng)形式不同，液壓執(zhí)行元件可分為兩大類：n

直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的液壓缸n

旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓馬達(dá)液壓缸和液壓馬達(dá)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)液壓缸液壓馬達(dá)6液壓缸n

液壓缸是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€往復(fù)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械能的裝置。與其他傳動(dòng)方式相比，液壓缸可以很容易地實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)和輸出很大的力，在工業(yè)生產(chǎn)各領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。液壓缸的應(yīng)用液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)9液壓缸的分類n

液壓缸的種類繁多，按其作用方式，可分為n

單作用液壓缸n

雙作用液壓缸4.1.1

單作用液壓缸n

單作用液壓缸只有一個(gè)工作腔，其外伸運(yùn)動(dòng)是靠液壓力的作用，而回程運(yùn)動(dòng)靠重力、外力或彈簧力等實(shí)現(xiàn)。無人駕駛電動(dòng)礦車，載重：240噸114.1.1

單作用液壓缸工作原理n

結(jié)構(gòu)型式柱塞式活塞式伸縮式單作用液壓缸n

柱塞式重物重物柱塞式排油進(jìn)油圖形符號(hào)13伸出運(yùn)動(dòng)縮回運(yùn)動(dòng)單作用液壓缸n

伸縮式圖形符號(hào)伸縮式縮回運(yùn)動(dòng)伸出運(yùn)動(dòng)單作用液壓缸n

活塞式油口B油口A圖形符號(hào)伸出運(yùn)動(dòng)縮回運(yùn)動(dòng)活塞式彈簧復(fù)位單作用液壓缸進(jìn)、排油口16幾種單作用液壓缸的圖形符號(hào)(a)

柱塞式液壓缸(b)

活塞式液壓缸(c)

彈簧復(fù)位活塞式液壓缸(d)

伸縮式液壓缸174.1.2

雙作用液壓缸n

雙作用液壓缸的伸出、縮回都是利用液壓油的操作來實(shí)現(xiàn)。按活塞桿形式的不同，可分為n

單活塞桿式n

雙活塞桿式n

伸縮式18單活塞桿雙作用液壓缸單活塞桿雙作用液壓缸工作原理有效面積有效面積進(jìn)油回油回油進(jìn)油20液壓缸的運(yùn)動(dòng)速度n

根據(jù)流量連續(xù)性定理，進(jìn)入液壓缸的液流流量等于液流截面面積和流速的乘積。液流截面即液壓缸工作腔有效面積，液流的平均流速即活塞運(yùn)動(dòng)速度。液壓缸工作腔有效面積如何計(jì)算？液壓缸運(yùn)動(dòng)速度與流量、面積的關(guān)系液壓缸如何調(diào)節(jié)速度？速度與活塞面積關(guān)系n

輸入流量相等進(jìn)油回油回油進(jìn)油10L/min10L/min活塞面積大、速度慢活塞面積小、速度塊液壓缸的工作壓力取決于負(fù)載力n

若不計(jì)液壓缸回油腔的背壓(回油背壓可視為零)，則工作腔的油液壓力為24液壓缸工作壓力與負(fù)載、有效面積的關(guān)系1.液壓缸工作壓力由液壓泵決定，對(duì)嗎？2.液壓缸空載運(yùn)動(dòng)液壓缸壓力多少？液壓缸運(yùn)動(dòng)速度和工作壓力n

有桿腔的有效面積等于活塞面積減去活塞桿的截面積；n

無桿腔有效面積大于有桿腔的有效面積；n

外負(fù)載相同、輸入液壓缸流量一定時(shí)，活塞外伸速度慢、油液壓力低，而活塞內(nèi)縮速度快、油液壓力高；即液壓缸伸出和縮回運(yùn)動(dòng)速度和油液壓力不等。單活塞桿雙作用液壓缸結(jié)構(gòu)剖視圖導(dǎo)向環(huán)后端蓋活塞密封圈端蓋密封前端蓋端蓋密封密封圈活塞桿導(dǎo)向環(huán)無桿腔

活塞缸體有桿腔活塞桿密封密封圈

防塵圈單活塞桿雙作用液壓缸結(jié)構(gòu)剖視圖液壓缸計(jì)算舉例n

單出桿雙作用液壓缸，活塞直徑D=90mm，活塞桿徑d=60mm，輸入液壓缸流量q

=25L/min，進(jìn)油腔壓力

4MPa，回油腔壓力0.5MPa。不計(jì)泄漏，求：液壓缸運(yùn)動(dòng)1)伸出運(yùn)動(dòng)速度、驅(qū)動(dòng)負(fù)載力？2)縮回運(yùn)動(dòng)速度、驅(qū)動(dòng)負(fù)載力？驅(qū)動(dòng)負(fù)載力一定能驅(qū)動(dòng)這么大的實(shí)際負(fù)載力嗎？29雙活塞桿雙作用液壓缸前端安裝兩端安裝兩端安裝底座安裝30雙活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)油口Bn

結(jié)構(gòu)原理油口A活塞桿缸體活塞31雙活塞桿液壓缸的工作原理油口B油口A圖形符號(hào)有效面積32雙活塞桿液壓缸的作用力和運(yùn)動(dòng)速度n

由于活塞兩端的活塞桿直徑相等，因此，活塞左、右兩腔的有效面積相等。當(dāng)外負(fù)載相同時(shí)，分別向左、右兩腔輸入相同流量的液流，液壓缸左、右兩個(gè)方向的輸出作用力和運(yùn)動(dòng)速度相等。33伸縮液壓缸n

缸筒逐級(jí)外伸，即直徑最大缸筒以最低油壓開始伸出，當(dāng)行至終點(diǎn)后，直徑次之缸筒伸出。隨外伸缸筒直徑減小，工作壓力升高，伸出速度加快。而缸筒縮回時(shí)，從直徑最小缸筒開始縮回，直徑最大缸筒最后縮回。伸縮液壓缸n

結(jié)構(gòu)和原理缸體第一級(jí)活塞第二級(jí)活塞第一級(jí)第二級(jí)AB伸縮式液壓缸有什么特點(diǎn)？伸縮液壓缸的應(yīng)用伸縮缸n

油液壓力作用伸出n

靠翻斗箱自重縮回n

外伸行程長n

內(nèi)縮回結(jié)構(gòu)緊湊36伸縮液壓缸應(yīng)用伸縮缸伸縮液壓缸的特點(diǎn)n

單作用伸縮缸，只有一個(gè)油口，液壓缸靠油壓力伸出，靠負(fù)荷和自重縮回，在自卸卡車中應(yīng)用較廣

。n

雙作用伸縮缸多應(yīng)用于沒有負(fù)載和自重推力的水平動(dòng)作場合。n

伸縮液壓缸結(jié)構(gòu)緊湊，行程長，應(yīng)用于安裝空間位置受限制，行程較長的場合，如工程機(jī)械、起重車輛等設(shè)備。雙作用液壓缸圖形符號(hào)(a)

單活塞桿液壓缸(b)

雙活塞桿液壓缸(d)

單側(cè)不可調(diào)緩沖液壓缸(c)

伸縮式液壓缸39雙作用液壓缸圖形符號(hào)(e)

雙側(cè)不可調(diào)緩沖液壓缸(f)

雙側(cè)可調(diào)緩沖液壓缸04.1.3

液壓缸的密封裝置n

液壓缸的密封裝置n靜密封：活塞內(nèi)孔與活塞桿、導(dǎo)向套與端蓋、端蓋與缸體等。n動(dòng)密封：活塞與缸體、活塞桿與導(dǎo)向套等。41123456

784.1.3

液壓缸的密封裝置n

液壓缸的防塵圈防塵圈應(yīng)用于液壓缸活塞端蓋上，主要作用是去除活塞缸體外部表面附著的塵土，防止沙粒、水以及污染物進(jìn)入密封的缸體。防塵圈4.1.4

液壓缸的緩沖裝置n

當(dāng)液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的工作部件作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，慣性大，為避免在行程終點(diǎn)發(fā)生活塞與端蓋撞擊，引起振動(dòng)，損壞液壓缸和機(jī)器，通常在液壓缸兩端設(shè)置緩沖裝置。緩沖柱塞進(jìn)入端蓋前n

回油腔自由排油n

回油背壓小44緩沖柱塞進(jìn)入端蓋n

油缸回油腔減小n

背壓增大n

活塞開始減速n

緩沖能力增強(qiáng)454.1.5

液壓缸的安裝方式液壓缸前端法蘭安裝油口油口前端法蘭47液壓缸后法蘭安裝后端法蘭油口油口48液壓缸圓法蘭安裝前端油口后端油口前端園法蘭49液壓缸中間鉸軸安裝油口油口中間鉸軸50液壓缸后端耳軸安裝油口油口耳軸51液壓缸底座安裝底座524.1.6

液壓缸的選型和使用n

液壓缸的選型n

根據(jù)機(jī)械動(dòng)作要求、安裝空間，選擇液壓缸類型和尺寸；n

根據(jù)最大外部負(fù)載選擇液壓缸的工作壓力、活塞直徑；n

根據(jù)機(jī)械的要求，選取液壓缸的行程；n

根據(jù)速度或時(shí)間要求，選取液壓缸的流量；n

根據(jù)速度比或外部最大負(fù)載，選取活塞桿直徑；n

了解產(chǎn)品的價(jià)格和配件情況。同樣負(fù)載，工作壓力高，液壓缸結(jié)構(gòu)尺寸就小，所需流量也??；反之，情況相反。液壓缸工作壓力提高，密封會(huì)困難，53制造成本也提高。4.1.6

液壓缸的選型和使用n

液壓缸的使用n

為了減輕爬行現(xiàn)象：一是通過排氣裝置排氣，二是液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)排除缸內(nèi)空氣。n

金屬面之間的潤滑油膜被破壞或接觸應(yīng)力過高，在相對(duì)滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生摩擦聲。n

液壓缸受側(cè)向力，密封性能損壞、缸體內(nèi)拉傷而使液壓缸產(chǎn)生內(nèi)泄