chapter執(zhí)行元件解析實(shí)用

會(huì)計(jì)學(xué)1chapter執(zhí)行元件解析實(shí)用§1液壓馬達(dá)液壓執(zhí)行元件：作用：液壓能機(jī)械能分類：液壓馬達(dá)（輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）、液壓缸（輸出直線運(yùn)動(dòng)）液壓馬達(dá)的特點(diǎn)基本結(jié)構(gòu)要素（容積密封、周期變化、配油機(jī)構(gòu)）內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱（能夠正反轉(zhuǎn)）轉(zhuǎn)速范圍大（最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定要求）不必具有自吸能力不能可逆工作第1頁/共41頁液壓馬達(dá)與泵的相同點(diǎn)原理上，馬達(dá)和泵是可逆的。泵－用電機(jī)帶動(dòng)，輸出的是壓力能（壓力和流量）；馬達(dá)－輸入壓力油，輸出的是機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）。結(jié)構(gòu)上，馬達(dá)和泵是相似的。馬達(dá)和泵的工作原理均是利用密封工作容積的變化吸油和排油的。泵－工作容積增大時(shí)吸油，減小時(shí)排出高壓油；馬達(dá)－工作容積增大時(shí)進(jìn)入高壓油，減小時(shí)排出低壓油。第2頁/共41頁泵和馬達(dá)的不同點(diǎn)

泵是能源裝置，馬達(dá)是執(zhí)行元件。泵的吸油腔一般為真空（為改善吸油性和抗氣蝕耐力），通常進(jìn)口尺寸大于出口，馬達(dá)排油腔的壓力稍高于大氣壓力，沒有特殊要求，可以進(jìn)出油口尺寸相同。泵的結(jié)構(gòu)需保證自吸能力，而馬達(dá)無此要求。馬達(dá)需要正反轉(zhuǎn)（內(nèi)部結(jié)構(gòu)需對(duì)稱），泵一般是單向旋轉(zhuǎn)。馬達(dá)的軸承結(jié)構(gòu)，潤滑形式需保證在很寬的速度范圍內(nèi)使用，而泵的轉(zhuǎn)速雖相對(duì)比較高，但變化小，故無此苛刻要求。馬達(dá)起動(dòng)時(shí)需克服較大的靜摩擦力，因此要求起動(dòng)扭矩大，扭矩脈動(dòng)小，內(nèi)部摩擦小（如齒輪馬達(dá)的齒數(shù)不能象齒輪泵那樣少）。第3頁/共41頁泵和馬達(dá)的不同點(diǎn)

泵：希望容積效率高；馬達(dá)：希望機(jī)械效率高。葉片泵的葉片傾斜安裝，葉片馬達(dá)的葉片則徑向安裝（考慮正反轉(zhuǎn)）。葉片馬達(dá)的葉片依靠根部的扭轉(zhuǎn)彈簧，使其壓緊在定子表面上，而葉片泵的葉片則依靠根部的壓力油和離心力壓緊在定子表面上。液壓馬達(dá)的容積效率比泵低，通常泵的轉(zhuǎn)速高。而馬達(dá)輸出較低的轉(zhuǎn)速。液壓泵是連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的，油溫變化相對(duì)較小，經(jīng)?？辙D(zhuǎn)或停轉(zhuǎn)，受頻繁的溫度沖擊。泵與原動(dòng)機(jī)裝在一起，主軸不受額外的徑向負(fù)載。而馬達(dá)直接裝在輪子上或與皮帶、鏈輪、齒輪相連接時(shí)，主軸將受較高的徑向負(fù)載。第4頁/共41頁液壓馬達(dá)的分類按結(jié)構(gòu)類型：齒輪式、葉片式、柱塞式和其他形式按額定轉(zhuǎn)速：高速液壓馬達(dá)（>500r/min）：

基本型式：齒輪式、螺桿式、葉片式、軸向柱塞式

特點(diǎn)：轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于起動(dòng)和制動(dòng)，調(diào)節(jié)（調(diào)速和換向）靈敏度高。通常高速液壓馬達(dá)的輸出扭矩不大，僅幾十Nm到幾百Nm，所以又稱為高速小扭矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)（<500r/min）：

基本型式：徑向柱塞式

特點(diǎn)：排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低，有的可低到每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至不到一轉(zhuǎn)。通常低速液壓馬達(dá)的輸出扭矩較大，可達(dá)幾千到幾萬，所以又稱為低速大扭矩液壓馬達(dá)。第5頁/共41頁液壓馬達(dá)工作原理葉片式液壓馬達(dá)特點(diǎn)：體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)作靈敏，泄漏大，低速時(shí)不穩(wěn)定應(yīng)用場合：轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動(dòng)作要求靈敏的場合第6頁/共41頁第7頁/共41頁徑向柱塞式液壓馬達(dá)適用場合：多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況第8頁/共41頁液壓馬達(dá)的基本參數(shù)和性能排量V：工作容腔大小的表示排量與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：Tt=ΔpV/2π機(jī)械效率與啟動(dòng)機(jī)械效率：ηm0=T0/Tt轉(zhuǎn)速和低速穩(wěn)定性調(diào)速范圍：i=nmax/nnim

第9頁/共41頁液壓馬達(dá)的使用性能：起動(dòng)性能：用起動(dòng)扭矩和起動(dòng)效率來描述。如果起動(dòng)效率低，起動(dòng)扭矩就小，馬達(dá)的起動(dòng)性能就差。制動(dòng)性能：容積效率直接影響馬達(dá)的制動(dòng)性能。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：是指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。要求馬達(dá)“起動(dòng)扭矩要大”，“穩(wěn)定速度要低”（一般希望最低穩(wěn)定速度越小越好）馬達(dá)也有定量變量之分，它與泵的區(qū)別是：在向馬達(dá)定量供油的情況下，其輸出的轉(zhuǎn)速能夠調(diào)節(jié)的馬達(dá)，稱為變量油馬達(dá)。反之稱為定量油馬達(dá)。第10頁/共41頁§2液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能。液壓缸的輸入量是流體的流量和壓力，輸出的是直線運(yùn)動(dòng)速度和力。液壓缸的活塞能完成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出的直線位移是有限的。第11頁/共41頁第12頁/共41頁第13頁/共41頁活塞式液壓缸雙桿式缸體固定－工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)范圍為活塞有效行程的三倍，（占地面積較大）。常用于小型設(shè)備。F=A(p1-p2)=π(D2-d2)(p1-p2)/4v=q/A=4q/π(D2-d2)活塞桿固定－工作臺(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的范圍為活塞有效行程的兩倍（活塞桿固定，缸筒與工作臺(tái)相連，進(jìn)出油口可以做在活塞桿的兩端（油液從空心的活塞桿中進(jìn)去）。也可以做在缸筒的兩端（需用軟管連接）。動(dòng)力由缸筒傳出。常用于中、大型設(shè)備上。

第14頁/共41頁第15頁/共41頁缸體固定第16頁/共41頁第17頁/共41頁單桿式F1=A1p1-A2p2=π[(p1-p2)D2+p2d2]/4

v1=q/A1=4q/πD2

F2=A2p1-A1p2=π[(p1-p2)D2-p1d2]/4

v2=q/A2=4q/π(D2-d2)

F3=p1(A1-A2)=p1πd2/4

v3=4q/πd2

第18頁/共41頁第19頁/共41頁單活塞桿式液壓缸的特點(diǎn):

往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同－常用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的快速退回和慢速工作進(jìn)給。兩端面積不同，輸出推力不相等。無桿腔吸油時(shí)－工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（克服較大的外負(fù)載）。有桿腔進(jìn)油時(shí)－驅(qū)動(dòng)工作部件快速退回運(yùn)動(dòng)（只克服摩擦力的作用）。工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)范圍等于活塞桿有效行程的兩倍。第20頁/共41頁柱塞缸F=pA=pπd2/4V=q/A=4q/πd2

第21頁/共41頁它只能實(shí)現(xiàn)一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，回程靠重力或彈簧力或其它力來推動(dòng)。柱塞2靠導(dǎo)向套3來導(dǎo)向，柱塞與缸體不接觸，因此缸體內(nèi)壁不需精加工。柱塞是端部受壓，為保證柱塞缸有足夠的推力和穩(wěn)定性，柱塞一般較粗，重量較大，水平安裝時(shí)易產(chǎn)生單邊磨損，故柱塞缸宜垂直安裝。水平安裝使用時(shí)，為減輕重量和提高穩(wěn)定性，而用無縫鋼管制成柱塞。常用于長行程機(jī)床：龍門刨、導(dǎo)軌磨、拉床等。第22頁/共41頁擺動(dòng)缸：能實(shí)現(xiàn)小于360度的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由于它可直接輸出扭矩，故又稱為擺動(dòng)液壓馬達(dá)。單葉片式、雙葉片式和三葉片式三種結(jié)構(gòu)形式。第23頁/共41頁第24頁/共41頁第25頁/共41頁其他液壓缸增壓缸第26頁/共41頁其他液壓缸雙作用單桿液壓缸第27頁/共41頁伸縮缸：活塞桿伸出的行程長，收縮后的結(jié)構(gòu)尺寸小，適用于翻斗汽車，起重機(jī)的伸縮臂等。第28頁/共41頁齒輪缸:將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡單，制造容易，常用于機(jī)械手和磨床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、組合機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具及自動(dòng)線的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。第29頁/共41頁典型結(jié)構(gòu)1—螺釘；2—缸底；3—彈簧卡圈；4—擋環(huán)；5—卡環(huán)（由兩個(gè)半環(huán)組成）；6—密封圈；7—擋圈；8—活塞；9—支承環(huán)；10—活塞與活塞之間的密封圈；11—缸筒；12—活塞桿；13—導(dǎo)向套；14—導(dǎo)向套和缸筒之間的密封圈；15—端蓋；16—導(dǎo)向套與活塞桿之間的密封圈；17—擋圈；18—鎖緊螺釘；19—防塵圈；20—鎖緊螺母；21—耳環(huán)；22—耳環(huán)襯套圈。

第30頁/共41頁缸筒與缸蓋第31頁/共41頁缸筒與缸蓋第32頁/共41頁缸筒與缸蓋第33頁/共41頁活塞和活塞桿密封裝置第34頁/共41頁緩沖裝置:使活塞接近終端時(shí)，增達(dá)回油阻力，減緩運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)速度，避免沖擊。第35頁/共41頁排氣裝置液壓系統(tǒng)在安裝過程中或長時(shí)間不工作后會(huì)滲入空氣，油液中也會(huì)混有空氣。由于氣體有很大的可壓縮性，使液壓缸產(chǎn)生爬行、噪聲和發(fā)熱等一系列不良現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，要保證能及時(shí)排除積留在缸內(nèi)的氣體。一般利用空氣較輕的特點(diǎn)，在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口，以便把氣體帶走；如不能在最高處設(shè)置油口時(shí)，可在最高處設(shè)置放氣孔或?qū)ｉT的放氣閥等放氣裝置。第36頁/共41頁第37頁/共41頁液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算注意問題：盡量使活塞桿受拉狀態(tài)考慮相應(yīng)的緩沖裝置和排氣裝置正確確定液壓缸的安裝和固定方式根據(jù)推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要尺寸的確定活塞桿直徑d：缸筒長度L：由最大工作行程決定第38頁/共