第4章 液壓執(zhí)行元件課件

1、第第4章章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件4.1 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)4.2 擺動(dòng)液壓馬達(dá)擺動(dòng)液壓馬達(dá)4.3 液壓缸液壓缸液壓馬達(dá)液壓馬達(dá):實(shí)現(xiàn)連續(xù)的實(shí)現(xiàn)連續(xù)的回轉(zhuǎn)（或擺動(dòng)）回轉(zhuǎn)（或擺動(dòng)）運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)，輸出輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。 液壓馬達(dá)和液壓缸是將液壓系統(tǒng)中的液壓馬達(dá)和液壓缸是將液壓系統(tǒng)中的壓力能壓力能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，都是執(zhí)行元件。的能量轉(zhuǎn)換裝置，都是執(zhí)行元件。液壓缸液壓缸:實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出運(yùn)動(dòng)，輸出推力和速度。推力和速度。（1）軸向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理軸向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理（2）葉片式液壓馬達(dá)工作原理葉片式液壓馬達(dá)工作原理 4.1 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)

2、 4.1.1 4.1.1 液壓馬達(dá)的工作原理液壓馬達(dá)的工作原理4.1.2 4.1.2 液壓馬達(dá)的類型及圖形符號(hào)液壓馬達(dá)的類型及圖形符號(hào)動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示液壓馬達(dá)和液壓泵在原理上可逆，結(jié)構(gòu)上類似，但由于用途液壓馬達(dá)和液壓泵在原理上可逆，結(jié)構(gòu)上類似，但由于用途不同，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一定差別。不同，它們?cè)诮Y(jié)構(gòu)上有一定差別。常用的液壓馬達(dá)有柱塞式、葉片式和齒輪式等。常用的液壓馬達(dá)有柱塞式、葉片式和齒輪式等。4.1.3 4.1.3 液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)(1) 工作壓力和額定壓力工作壓力和額定壓力工作壓力工作壓力：液壓馬達(dá)輸入油液的實(shí)際壓力。：液壓馬達(dá)輸入油液的實(shí)際壓力

3、。 額定壓力：額定壓力：液壓馬達(dá)在正常工作條件下能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。液壓馬達(dá)在正常工作條件下能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。 (2) 排量和流量排量和流量排量：排量：在無(wú)泄漏的情況下，馬達(dá)軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需要的液體體積。在無(wú)泄漏的情況下，馬達(dá)軸轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)所需要的液體體積。 理論流量：理論流量：在無(wú)泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)馬達(dá)所需要的液體體積。在無(wú)泄漏的情況下，單位時(shí)間內(nèi)馬達(dá)所需要的液體體積。實(shí)際流量：實(shí)際流量：馬達(dá)工作時(shí)的實(shí)際輸入流量。馬達(dá)工作時(shí)的實(shí)際輸入流量。 (3) 功率和效率功率和效率輸入功率：實(shí)際輸入給液壓馬達(dá)的功率。輸入功率：實(shí)際輸入給液壓馬達(dá)的功率。 （壓力能）（壓力能）輸出功率：液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出

4、功率。輸出功率：液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出功率。 （機(jī)械能）（機(jī)械能）機(jī)械效率機(jī)械效率：實(shí)際轉(zhuǎn)矩與理論轉(zhuǎn)矩之比。：實(shí)際轉(zhuǎn)矩與理論轉(zhuǎn)矩之比。 容積效率容積效率：理論流量與實(shí)際流量之比。：理論流量與實(shí)際流量之比?？傂士傂剩喝莘e效率與機(jī)械效率的乘積。：容積效率與機(jī)械效率的乘積。 tmTTmvioPPqqtv(4)(4) 液壓泵與液壓馬達(dá)的特性曲線比較液壓泵與液壓馬達(dá)的特性曲線比較TtTqvmqlTl液壓泵的特性曲線液壓泵的特性曲線液壓馬達(dá)的特性曲線液壓馬達(dá)的特性曲線ppT，q，T，q，TtTqtqtqvm qT雙葉片式單葉片式圖形符號(hào)(1)(1) 擺動(dòng)液壓馬達(dá)的工作原理及圖形符號(hào)擺動(dòng)液壓馬達(dá)的工作原理及

5、圖形符號(hào)4.2 擺動(dòng)液壓馬達(dá)擺動(dòng)液壓馬達(dá) 將油液的壓力能轉(zhuǎn)變成為擺動(dòng)形式的機(jī)械能，是將油液的壓力能轉(zhuǎn)變成為擺動(dòng)形式的機(jī)械能，是實(shí)現(xiàn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一種執(zhí)行元件。實(shí)現(xiàn)往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的一種執(zhí)行元件。動(dòng)畫(2)(2) 擺動(dòng)液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩和角速度計(jì)算擺動(dòng)液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩和角速度計(jì)算2282dDzbqnvmppdDzbT21228D 缸體內(nèi)孔直徑；缸體內(nèi)孔直徑； d 擺動(dòng)軸直徑；擺動(dòng)軸直徑； b 葉片寬度；葉片寬度；單葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)的擺角一般不超過(guò)單葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)的擺角一般不超過(guò) 雙葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)的擺角一般不超過(guò)雙葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)的擺角一般不超過(guò)v作用：壓力能作用：壓力能機(jī)械能機(jī)械能 v用于實(shí)現(xiàn)

6、直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)4.3 液壓缸液壓缸液壓缸壓力p流量q 液壓功率作用力F速度V 機(jī)械功率4.3.1 4.3.1 液壓缸的類型及工作參數(shù)液壓缸的類型及工作參數(shù)活塞缸活塞缸單桿單桿雙桿雙桿柱塞缸柱塞缸組合缸組合缸分類分類單作用單作用雙作用雙作用按作用方式按作用方式按結(jié)構(gòu)按結(jié)構(gòu)(1) 1) 雙桿活塞液壓缸雙桿活塞液壓缸1）兩種安裝形式：）兩種安裝形式：L = 3 lLL L = 2 l雙桿缸示例vvdDqAqv)(422mppdDF)(42122式中式中:、1p2p缸的進(jìn)、回油壓力；缸的進(jìn)、回油壓力；vm缸的容積效率和機(jī)械效率；缸的容積效率和機(jī)械效率；、D、d 活塞直徑和活塞桿直徑；

7、活塞直徑和活塞桿直徑；q 輸入流量；輸入流量；A 活塞有效工作面積?；钊行Чぷ髅娣e。FvAq2p1pd D2）推力和速度計(jì)算：）推力和速度計(jì)算：(2)(2)單活塞桿液壓缸單活塞桿液壓缸僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和推力。僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和推力。1A1F1vq2p1p2ADd (a) 無(wú)桿腔進(jìn)油無(wú)桿腔進(jìn)油 1A2F2vq2p1p2ADd (b) 有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油 q vA1 vA2 v D d A1A2q vA1 vA2 v D d A1A2(3)(3)差動(dòng)連接差動(dòng)連接活塞的運(yùn)動(dòng)速度活塞的運(yùn)動(dòng)速度v ：2214dqAAqv活塞的輸出力為活

8、塞的輸出力為F ：mmdpAApF4)(221從公式和分析可以看到，差動(dòng)連接缸速度快，但輸出推力小。從公式和分析可以看到，差動(dòng)連接缸速度快，但輸出推力小。若若A2=A1/2，即，即dD2，則差動(dòng)缸在兩個(gè)方向上的則差動(dòng)缸在兩個(gè)方向上的速度相等，推力也相等。速度相等，推力也相等。q vA1 vA2 v D d A1A2(4)(4)單桿液壓缸比較單桿液壓缸比較動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示柱塞pq 缸筒A（a）柱塞式液壓缸當(dāng)活塞式液壓缸行程較長(zhǎng)時(shí)，加工難度大，使得制造成本增加。當(dāng)活塞式液壓缸行程較長(zhǎng)時(shí)，加工難度大，使得制造成本增加。 某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制，柱塞式液壓缸正是滿足了某些場(chǎng)合所用的液壓缸

9、并不要求雙向控制，柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。2.2.柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸柱塞和缸筒內(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。低。柱塞式液壓缸是單作用的，它的回程需要借助自重或彈簧等其它柱塞式液壓缸是單作用的，它的回程需要借助自重或彈簧等其它外力來(lái)完成。外力來(lái)完成。2214)(dppF式中：式中：d柱塞直徑，柱塞直徑，p1進(jìn)油壓力，進(jìn)油壓力，p2另一缸的回油壓力另一缸的回油壓力成對(duì)使用柱塞缸 q q v dd p1 p2 24dqv 如果要獲得雙向運(yùn)動(dòng)，

10、可將兩柱如果要獲得雙向運(yùn)動(dòng)，可將兩柱塞液壓缸成對(duì)使用。塞液壓缸成對(duì)使用。 為減輕柱塞的重量，有時(shí)制成空為減輕柱塞的重量，有時(shí)制成空心柱塞。心柱塞。動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示(1) (1) 伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸3. 3. 組合缸組合缸動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示876543211211109行程齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖 1 緊固螺帽；緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；調(diào)節(jié)螺釘；3 端蓋；端蓋； 4 墊圈；墊圈；5 O形密形密封圈；封圈；6 擋圈；擋圈；7 缸套；缸套；8 齒條活塞；齒條活塞；9 齒輪齒輪(Gear)；l0 傳動(dòng)軸；傳動(dòng)軸；11 缸體；缸體；12 螺釘螺釘(2) (2) 齒條活塞缸齒條活塞

11、缸動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示(3) (3) 增壓液壓缸增壓液壓缸其輸入為低壓，輸出則為高壓其輸入為低壓，輸出則為高壓增壓缸原理圖 2112/ AAppA1 A2 p1 p2 動(dòng)畫演示動(dòng)畫演示4.3.2 4.3.2 液壓缸的組成液壓缸的組成液壓缸的結(jié)構(gòu)液壓缸的結(jié)構(gòu)空心雙桿液壓缸的結(jié)構(gòu)空心雙桿液壓缸的結(jié)構(gòu) （1）典型結(jié)構(gòu)典型結(jié)構(gòu)單桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖單桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖 l 缸蓋；缸蓋；2 卡鍵；卡鍵；3、5、9、11 密封圈；密封圈；4 活塞；活塞；6 缸筒；缸筒； 7 活塞桿；活塞桿；8 導(dǎo)向套；導(dǎo)向套；10 缸蓋；缸蓋；12 防塵圈；防塵圈；13 耳軸耳軸缸筒與缸蓋的連接結(jié)構(gòu)缸筒與缸蓋的連接結(jié)構(gòu) 缸筒與缸蓋缸筒

12、與缸蓋（2） 液壓缸的組成液壓缸的組成整體式、焊接式：整體式、焊接式： 用于小直徑液壓缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，但損壞后需整體更換。用于小直徑液壓缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸向尺寸小，但損壞后需整體更換。錐銷式：錐銷式：常用于雙桿缸，加工容易，裝配常用于雙桿缸，加工容易，裝配 簡(jiǎn)單，但承簡(jiǎn)單，但承 載能力小，且需防止脫落。載能力小，且需防止脫落。螺紋式：螺紋式：常用于單桿缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但需常用于單桿缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但需 防止螺母松動(dòng)。防止螺母松動(dòng)。半環(huán)式：半環(huán)式：常用于高壓大負(fù)載或振動(dòng)比較大的場(chǎng)合，強(qiáng)常用于高壓大負(fù)載或振動(dòng)比較大的場(chǎng)合，強(qiáng) 度高，裝拆方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)度高，裝拆方便。但結(jié)構(gòu)復(fù)

13、雜雜. 活塞與活塞桿活塞與活塞桿 緩沖裝置緩沖裝置排氣裝置排氣裝置因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生液壓傳動(dòng)系統(tǒng)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。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。密封裝置密封裝置單桿缸雙桿缸單桿單作用缸伸縮缸常用液壓缸圖形符號(hào)常用液壓缸圖形符號(hào)雙向擺動(dòng)缸 4.3.3 4.3.3 液壓缸的選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)液壓缸的選型與設(shè)計(jì)要點(diǎn)方法步驟：方法步驟： 根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型；根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型；按負(fù)載

14、和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸：按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸： 缸的內(nèi)徑缸的內(nèi)徑D D、缸的長(zhǎng)度、缸的長(zhǎng)度L L、活塞桿直徑、活塞桿直徑d d ；必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算；必要時(shí)進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算；進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)行詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。本章結(jié)束本章結(jié)束謝謝謝謝!vvDqAqv2114（4-16）mmpdDpDApApF)(4)(2221222111（4-15）(a)無(wú)桿腔進(jìn)油無(wú)桿腔進(jìn)油1A1F1vq2p1p2ADd vvdDqAqv)(42222（4-18）mmpDpdDApApF)(4)(2212212212（4-17）(b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油 1A2F2vq2p1p2ADd 圖 4-1軸 向 柱 塞 馬 達(dá) 工 作 原 理1-斜 盤 2-缸 體 3-柱 塞 4-配 油 盤 5-馬 達(dá) 軸壓 力 油回 油柱塞式馬達(dá)柱塞式馬達(dá)1.法蘭式法蘭式 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工和裝配，連接可靠，外形尺寸大結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易于加工和裝配，連接可靠，外形尺寸大;2.半環(huán)連接半環(huán)連接 分為內(nèi)半環(huán)和外半環(huán)，分為內(nèi)半環(huán)和外半環(huán)， 工藝性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、工藝性好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊、裝配方便（但因缸體上開(kāi)了環(huán)行槽，強(qiáng)度削弱）裝配方便（但因缸體上開(kāi)了環(huán)行槽，強(qiáng)度削弱）;3.螺紋式連接螺紋式連接 螺紋連接分為外螺紋和內(nèi)螺紋連接，螺紋連接分為外螺紋和內(nèi)螺紋連接， 重量輕，外