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(dòng) （液壓馬達(dá)）輸出直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)及擺動(dòng) （液壓缸）研究意義：研究意義：2第四章 液壓執(zhí)行元件研究?jī)?nèi)容：研究?jī)?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(jì)計(jì)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(dòng)速度控制。達(dá)的轉(zhuǎn)動(dòng)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(tái)作慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)作慢速運(yùn)動(dòng)時(shí)，活塞獲得的推力大；活塞獲得的推

3、力大；工作臺(tái)作快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作臺(tái)作快速運(yùn)動(dòng)時(shí)，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(dòng)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(shí)，推力不等壓力相同時(shí)，推力不等 ， 流量相同時(shí)，速度不等，流量相同時(shí)，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(tái)活動(dòng)范）無論何種固定方式，工作臺(tái)活動(dòng)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：?jiǎn)螚U活塞液壓缸兩腔同時(shí)通入流體時(shí)，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(dòng)。在不增加流量的前提下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)。2、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸-差動(dòng)連接差動(dòng)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(dòng)連接差動(dòng)連接DdA1A2v3F3p1qqqq3132V AqV A由362、單桿活塞液壓缸單桿活塞液壓缸-差動(dòng)連接差動(dòng)連接DdA1A2v3F3p1qqqq 差動(dòng)連接時(shí)活塞運(yùn)動(dòng)速度較快，產(chǎn)生的推力較小。所以差動(dòng)連結(jié)常用于空載快進(jìn)場(chǎng)合。工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)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(dòng)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(dòng)連接32,2VVDd則38 應(yīng)用： 當(dāng) 時(shí)，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(dòng)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(dòng)連接差動(dòng)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(dòng)連接差動(dòng)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(dòng)畫單桿活塞液壓缸應(yīng)用動(dòng)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(shí)）或其它外力（如彈簧力）來完成。 2 為了獲得雙向運(yùn)動(dòng)，柱塞式液壓缸常成對(duì)使用。二）二） 柱塞缸柱塞缸pqvFvF成對(duì)柱塞缸動(dòng)畫成對(duì)柱塞缸動(dòng)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(shí)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(shí)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(zhǎng)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(dòng)缸：擺動(dòng)式液壓缸也稱擺動(dòng)馬達(dá)。擺動(dòng)缸動(dòng)畫三）擺動(dòng)液壓缸三）擺動(dòng)液壓缸45分類:單葉片式、雙葉片。 雙葉片式的擺動(dòng)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(dòng)液壓缸三）擺動(dòng)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。5152531、增壓缸（增壓器）、增壓缸（增壓器） 542、多級(jí)缸（伸縮缸）、多級(jí)缸（伸縮缸） 伸縮式液壓缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸或柱塞缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒，可獲得很長(zhǎng)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。552、多級(jí)缸（伸縮缸）、多級(jí)缸（伸縮缸） 562、多級(jí)缸（伸縮缸）、多級(jí)缸（伸縮缸） 原理：活塞伸出時(shí)，從大到小， 速度逐漸增大，推

9、力逐漸減小。 活塞縮回時(shí)，從小到大。雙作用伸縮缸動(dòng)畫雙作用伸縮缸動(dòng)畫單作用伸縮缸動(dòng)畫單作用伸縮缸動(dòng)畫572、多級(jí)缸（伸縮缸）、多級(jí)缸（伸縮缸） 583、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。 59原理：原理： 左腔進(jìn)油，右腔回油時(shí)，齒條右移，齒輪帶動(dòng)工作臺(tái)逆轉(zhuǎn)。 右腔進(jìn)油，左腔回油時(shí)，齒條左移，齒 輪帶動(dòng)工作臺(tái)順轉(zhuǎn) 。 將活塞直線運(yùn)動(dòng)經(jīng)齒輪機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)換為齒輪軸往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 。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(dòng)畫齒條活塞缸動(dòng)畫60應(yīng)用：應(yīng)用：需要回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，如：自動(dòng)線、磨床

10、需要回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的場(chǎng)合，如：自動(dòng)線、磨床 。61名稱圖型符號(hào)特點(diǎn)單作用液壓缸活塞缸活塞只單向受力而運(yùn)動(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)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(dòng)，反向運(yùn)動(dòng)依靠柱塞自重或其它外力伸縮式套筒缸有多個(gè)互相連動(dòng)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(dòng)，在行程終了時(shí)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(shí)減速制動(dòng)，減速值不變可調(diào)緩沖缸活塞在行程終了時(shí)減速制動(dòng)，并且減速值可調(diào)差動(dòng)缸活塞兩端面積差較大，使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)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(dòng)速度，行程及推力均相等62名稱圖型符號(hào)特點(diǎn)雙作用液壓缸伸縮式

11、套筒缸有多個(gè)互相聯(lián)動(dòng)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(dòng)，由彈簧力復(fù)位增壓缸由A腔進(jìn)油驅(qū)動(dòng)，使B輸出高壓油源串聯(lián)缸用于缸的直徑受限制，長(zhǎng)度不受限制處，能獲得較大推力齒條傳動(dòng)缸活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換成齒輪的往復(fù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)63 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)64一、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Ra

12、12m/min）， 由于慣性力較大，活塞運(yùn)動(dòng)到終端時(shí)會(huì)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(shí)速度減慢下來終至停止。77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781）環(huán)狀間隙式）環(huán)狀間隙式792）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）803）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）8

13、1五、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）排氣的必要排氣的必要性性:在安裝過程中或停止工作一段時(shí)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(shí)產(chǎn)生爬行、顫抖現(xiàn)象，換向時(shí)易引起沖擊 。液壓缸結(jié)構(gòu)上要能及時(shí)排除缸內(nèi)留存的氣體。82五、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(duì)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(duì)運(yùn)動(dòng)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(dòng)時(shí)，擰開排氣閥使液壓缸空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次即可。 8

14、3五、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）排氣塞排氣塞84 液壓缸的主要尺寸計(jì)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(zhǎng)度缸的長(zhǎng)度L L。 主要是根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度和行程等因素來確定上述參數(shù)。三、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算三、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算851 1、液壓缸工作壓力的確定、液壓缸工作壓力的確定 對(duì)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(jì)時(shí)可用類比法或?qū)嶒?yàn)法來確定。三、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算三、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算862 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

15、力來確定。871 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(jì)算確定：根據(jù)負(fù)載大小和選定的系統(tǒng)壓力計(jì)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(jì)算確定：計(jì)算確定： qqD128.142322214103.57 10(1)FFDdpP3211114103.5710FFDpp882 2）活塞桿直徑計(jì)算：）活塞桿直徑計(jì)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(shí)。 1dD893 3）液壓缸缸體長(zhǎng)度）液壓缸缸體長(zhǎng)度L L： 由液壓缸最大行程、活塞寬度、活塞桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和