第四章 液壓缸

1、 第四章第四章 液壓與氣壓傳動的執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動的執(zhí)行元件 本章主要介紹液壓和氣壓系統(tǒng)中做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動或做直線往復(fù)運(yùn)動的執(zhí)行元件馬達(dá)和缸。馬達(dá)和缸能量轉(zhuǎn)換壓力能壓力能機(jī)械能機(jī)械能由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材質(zhì)要求和密封條件的不同，兩種介質(zhì)由于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、材質(zhì)要求和密封條件的不同，兩種介質(zhì)的缸和馬達(dá)不能互換使用。的缸和馬達(dá)不能互換使用。按使用的介質(zhì)液壓缸、液壓馬達(dá)氣缸、氣馬達(dá)常用于需要獲得較大輸出力和扭矩的場合常用于需要獲得較小輸出力和扭矩的場合（壓力油）（壓縮空氣）第一節(jié)、缸的分類和特點(diǎn)第一節(jié)、缸的分類和特點(diǎn)缸缸將壓力能轉(zhuǎn)換成往復(fù)直線（擺動）運(yùn)動機(jī)械能的裝置。按照結(jié)構(gòu)形式活塞式活塞式柱塞式柱塞式擺動式擺動

2、式單作用單作用雙作用雙作用按照作用方式缸結(jié)構(gòu)簡單、工作可靠，與杠桿、連桿、齒輪齒條、棘輪棘爪、凸輪等機(jī)構(gòu)配合使用實(shí)現(xiàn)多種機(jī)械運(yùn)動，滿足各種運(yùn)動形式要求。液壓缸液壓缸三梁四柱式壓力機(jī)液壓缸液壓缸一、活塞缸一、活塞缸1、雙桿活塞缸圖形符號：運(yùn)動范圍約等于活塞有效行程的三倍 運(yùn)動范圍約等于缸體有效行程的兩倍 雙桿活塞缸雙桿活塞缸雙桿活塞缸的速度推力計(jì)算：224dDqAqvcVcV運(yùn)動速度：cmcmppdDppAF2122214推力：缸在左右兩個方向上輸出的速度相等， 為缸的容積效率。 cV缸在左右兩個方向上輸出的推力相等， 為缸的機(jī)械效率。 cm這種缸常用于要求往返運(yùn)動速度相同的場合，如外圓磨床工作

3、臺往復(fù)運(yùn)動液壓缸等 。qp12p2、單桿活塞缸1A23 4357-防塵圈 8-活塞桿 1098（b）圖 4-6（a）單活塞桿式液壓缸基本結(jié)構(gòu) 1-端蓋 2-缸筒 3-支撐環(huán) 4、9、10-密封圈 5-活塞 6-導(dǎo)向套B67圖形符號：CvDqv214 運(yùn)動速度：CmpdDpDApApF)(42221222111推力：CvdDqv)(4222CmpDpdDApApF)(42212212212區(qū)別區(qū)別區(qū)別區(qū)別差動連接差動連接：壓力相同的液體或壓縮空氣同時通入單活塞桿缸的兩腔圖 4-9 差 動 連 接A1A2v3qF3p1qCvAqqv13322)(4vdDqCvdqv234運(yùn)動速度：CmAApF)(

4、2113CmpdDD1222)(4Cmpd124推力：方向方向:右右1234 5687圖 4-10 (a) 柱塞式液壓缸(b) 圖形符號5、6-密封壓緊裝置 7-防塵圈 8-泄油口1-缸體 2-柱塞 3-導(dǎo)向套 4-密封裝置二、柱塞缸二、柱塞缸12345 687圖 4-10 (a) 柱 塞 式 液 壓 缸(b) 圖 形 符 號5、 6-密 封 壓 緊 裝 置 7-防 塵 圈 8-泄 油 口1-缸 體 2-柱 塞 3-導(dǎo) 向 套 4-密 封 裝 置圖形符號：柱塞和缸簡內(nèi)壁不接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工工藝性好成本低.CvDqv24運(yùn)動速度：CmpDF24推力：柱塞缸只能制成單作用缸。在大行程設(shè)備

5、中，為了得到雙向運(yùn)動，柱塞缸常成對使用。 pq特點(diǎn):12345 687圖 4-10 (a) 柱 塞 式 液 壓 缸(b) 圖 形 符 號5、 6-密 封 壓 緊 裝 置 7-防 塵 圈 8-泄 油 口1-缸 體 2-柱 塞 3-導(dǎo) 向 套 4-密 封 裝 置D三、擺動缸三、擺動缸輸出的是周期性的回轉(zhuǎn)運(yùn)動，單葉片回轉(zhuǎn)角小于300,雙葉片回轉(zhuǎn)角小于150。應(yīng)用：低壓、送料夾緊和回轉(zhuǎn)夾具等輔助裝置。圖形符號：氣壓擺動缸氣壓擺動缸液壓擺動缸液壓擺動缸動畫扭矩：角速度：)(Vq式中：Z-葉片數(shù)； b-葉片寬度； D缸體網(wǎng)孔直徑 d葉片軸直徑： p1缸的進(jìn)口壓力 p2缸的背壓力； q缸的輸人流量.轉(zhuǎn)速、扭

6、矩計(jì)算第二節(jié)、其它形式的常用缸第二節(jié)、其它形式的常用缸234B567A圖 4-11 伸縮式液壓缸結(jié)構(gòu)示意圖 1-活塞 2-套筒 3-小缸 4-套筒 5-大活塞 6-大缸 7-缸蓋 11、伸縮缸（動畫）、伸縮缸（動畫）圖形圖形符號符號2、 增速缸（動畫）圖 4-12 增 速 缸 結(jié) 構(gòu) 示 意 圖1-柱 塞 2-活 塞 3-缸 筒IIII1II32acb3、增壓缸（增壓器）2211pApA11212kppAAp增壓比k212221DDAAk1p2p4、齒條活塞缸 式中：p 缸的工作壓力； D 缸的直徑； Df 齒輪的分度圓直徑； q 缸的輸人流量。扭矩：角速度：5、氣-液阻尼缸 調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口

7、面積，就能調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動速度。 壓縮空氣p6、氣壓油缸 氣壓油缸是一種使氣壓直接轉(zhuǎn)換成液壓的裝置。它利用氣壓控制達(dá)到液壓傳動的目的。 氣壓油缸傳動裝置無需使用油泵和驅(qū)動電機(jī)，便可獲得結(jié)構(gòu)簡單，價(jià)格低廉的速度平穩(wěn)和可調(diào)的液壓傳動。 p1p7、氣液增力缸 第三節(jié)、缸的結(jié)構(gòu)一、缸體組件缸體組件要有足夠的強(qiáng)度、剛度和可靠的密封性。（1）缸體組件的連接形式（2）缸體、端蓋和導(dǎo)向套二. 活塞組件 活塞和活塞桿一般采用螺紋和半環(huán)聯(lián)接。 三、緩沖裝置 高速或要求較高的液壓缸中往往須設(shè)置有緩裝置。防止在行程終了時,活塞與端蓋發(fā)生撞擊,造成液壓沖擊和噪聲,甚至嚴(yán)重影響工作。 四、排氣裝置 當(dāng)液壓系統(tǒng)長時間停止工作

8、，系統(tǒng)中的油液由于本身重量的作用和其它原因而流出時，易使空氣吸入系統(tǒng)，如果液壓缸中有空氣或油中混入空氣，都會使液壓缸運(yùn)動不平穩(wěn)。 第四節(jié)、缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 設(shè)計(jì)缸需要注意的問題1) 要盡量縮小外型尺寸，使結(jié)構(gòu)緊湊；2) 設(shè)計(jì)活塞桿最好受拉，不受壓，以免產(chǎn)生縱向彎曲；3) 選擇合適的密封方式，減小摩擦損失，提高密封效果，防止泄漏；4) 根據(jù)具體情況適當(dāng)考慮緩沖裝置和排氣裝置。 缸主要尺寸的確定 液壓缸的主要尺寸有缸筒內(nèi)徑、活塞桿直徑和缸筒長度等。1. 缸筒內(nèi)徑D根據(jù)負(fù)載大小和選定的工作壓力、運(yùn)動速度和輸入流量，按本章有關(guān)公式計(jì)算確定后，再從再從GB/T2348-93標(biāo)準(zhǔn)中選取相近尺寸加以圓整標(biāo)準(zhǔn)中選

9、取相近尺寸加以圓整。2. 活塞桿直徑d按工作壓力決定,或設(shè)備類型選取。見教材表4-2。 按GB/T2348-93標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。3. 缸筒長度L缸筒長度缸筒長度=活塞行程活塞行程+活塞長度活塞長度+活塞導(dǎo)向長度活塞導(dǎo)向長度+活塞桿密封及導(dǎo)向長度?；钊麠U密封及導(dǎo)向長度。 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，它們在結(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。一、液壓馬達(dá)的分類,特點(diǎn)及應(yīng)用第六節(jié) 液壓及氣壓馬達(dá)(Motor) 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 油二、液壓馬

10、達(dá)的工作原理 以斜盤式軸向柱塞馬達(dá)為例說明液壓馬達(dá)的工作原理。三三、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù) （一）工作壓力和額定壓力 1工作壓力: 液壓馬達(dá)實(shí)際工作時輸入的壓力。 2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)定能連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)所允許的最高壓力。 （二）排量和流量 1理論（或幾何）排量 液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)一周，由其密封容積幾何尺寸變化計(jì)算而得的、需輸進(jìn)液體的體積。 2流量： 液壓馬達(dá)在單位時間內(nèi)，需輸進(jìn)液體的體積，也有理論和實(shí)際流量之分。理論流量 是指在沒有泄漏的情況下，達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需輸入液體的流量。其值由理論排量和轉(zhuǎn)速計(jì)算而得。由于有泄漏損失，實(shí)際輸入的流量 必須大于理論流量。pnpVtqq（三）

11、效率和功率（三）效率和功率1容積效率Mv馬達(dá)的理論流量qT與實(shí)際輸入流量q的比值。 式中：q馬達(dá)的泄漏量。2機(jī)械效率Mm 由于有摩擦損失，液壓馬達(dá)實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩T小于理論轉(zhuǎn)矩Tt。如果損失轉(zhuǎn)矩T1，則實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩M和機(jī)械效率Mm為 qqqqqTTTMv1TTTtttttMmTTTTTTT111 3馬達(dá)的總效率M 4馬達(dá)的輸入功率Pi 5馬達(dá)的輸出功率Po 式中：p馬達(dá)進(jìn)、出口的壓力差；,n馬達(dá)的角速度和轉(zhuǎn)速。 （四）輸出的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速 1液壓馬達(dá)軸理論輸出的轉(zhuǎn)矩Tt和實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)矩T為 2馬達(dá)軸實(shí)際輸出的轉(zhuǎn)速n為式中：V馬達(dá)的排量MmMvMqpPiTnTPo22VpTtMmVpT2VqVqnvM

12、T 四、液壓馬達(dá)的類型 與液壓泵類似，從結(jié)構(gòu)上看，常用的液壓馬達(dá)有柱塞式、葉片式和齒輪式等三大類。根據(jù)其排量是否可調(diào)，可分為定量馬達(dá)和變量馬達(dá)；根據(jù)轉(zhuǎn)速高低和轉(zhuǎn)矩大小，液壓馬達(dá)又分為高速小轉(zhuǎn)矩和低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)等。（ a） 定 量 馬 達(dá)（ b） 變 量 馬 達(dá)（ c） 雙 向 定 量 馬 達(dá)（ d） 雙 向 變 量 馬 達(dá)圖 4-2 液 壓 馬 達(dá) 圖 形 符 號（ e） 擺 動 液 壓 馬 達(dá) 四、典型液壓馬達(dá)的結(jié)構(gòu)和工作原理 1齒輪液壓馬達(dá)hbpKao1o2圖 4 -3 齒 輪 馬 達(dá) 工 作 原 理 圖h2葉片馬達(dá)45132p圖 4-4 葉片馬達(dá)的工作原理1、缸和馬達(dá)的工作原理、作用及圖形符號；2、缸的運(yùn)動速度和推力計(jì)算；3、單活塞桿液壓缸的差動聯(lián)