第4章 液压执行元件

1、1第一节第一节 液压马达液压马达第二节第二节 液压缸液压缸第四章 液压执行元件将压力能 机械能 输出旋转运动 （液压马达）输出直线往复运动及摆动 （液压缸）研究意义：研究意义：2第四章 液压执行元件研究内容：研究内容：1、液压马达的工作原理、特点及基本参数；2、液压缸的类型和特点；3、液压缸典型结构及有关设计计算。3 是执行元件，它能将液体的压力能转化为机械能，输出转矩与转速。 液压马达与液压泵的原理是可逆的，结构基本相同。第一节第一节 液压马达液压马达 从原理上讲，液压泵可作液压马达，液压马达也可作液压泵，但由于两者的使用目的和工作条件不同，故实际结构有所区别。 液压马达视频液压马达视频4第

2、一节第一节 液压马达液压马达一、液压马达的分类一、液压马达的分类齿轮式齿轮式叶片式叶片式柱塞式柱塞式按其结构形式分为：按其结构形式分为：按其排量是否可调分为：按其排量是否可调分为：变量式变量式 定量式定量式 调节变量马达的排量，可以实现执行元件液压马调节变量马达的排量，可以实现执行元件液压马达的转动速度控制。达的转动速度控制。5第一节第一节 液压马达液压马达一、液压马达的分类一、液压马达的分类高速液压马达高速液压马达 （ n500r/min )n500r/min )低速液压马达低速液压马达 （ n500r/min )nF2，工作台作慢速运动时，工作台作慢速运动时，活塞获得的推力大；活塞获得的推

3、力大；工作台作快速运动时，工作台作快速运动时，活塞获得的推力小。活塞获得的推力小。322、单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸 2）运动速度DdA1A2缸无杆腔进油v1F1缸有杆腔进油p1qp2DdA1A2v2F2p1qp2 A1 A2 v1 A2； 2) 压力相同时，推力不等压力相同时，推力不等 ， 流量相同时，速度不等，流量相同时，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）无论何种固定方式，工作台活动范）无论何种固定方式，工作台活动范围均为活塞有效行程的两倍。围均为活塞有效行程的两倍。2、单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸 34定义：单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时，利用两端

4、面积差进行工作的连接形式。其特点是：在不增加流量的前提下，实现快速运动。在不增加流量的前提下，实现快速运动。2、单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸-差动连接差动连接DdA1A2v3F3p1qqqq35234dq2314Fd P由推力 F3 =P1A1P1A2，得2、单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸-差动连接差动连接DdA1A2v3F3p1qqqq3132V AqV A由362、单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸-差动连接差动连接DdA1A2v3F3p1qqqq 差动连接时活塞运动速度较快，产生的推力较小。所以差动连结常用于空载快进场合。工作台的运动范围约等于缸有效行程的两倍。372、单杆活塞液压缸单杆活塞液压

5、缸 2）运动速度缸有杆腔进油p1qp2DdA1A2v2F2)(42222dDqAq有杆腔进油：有杆腔进油：234dq无杆腔进油差动连接32,2VVDd则38 应用： 当 时，V3V2V1,F1F2F3。 单活塞杆式液压缸实现下列工作循环： 快进（差动连接）工进（无杆腔进油） 快退（有杆腔进油）。 在金属切削机床等液压系统中应用广泛。2Dd2、单杆活塞液压缸单杆活塞液压缸-差动连接差动连接DdA1A2v3F3p1qqqq 39单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环。单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循环。差动连接差动连接快快进进有杆腔进油有杆腔进油快快退退无杆腔进油无杆腔进油工工进进23

6、4dq)(4222121PdPPDF)(4122122PdPPDF214Dq)(4222dDqPdF234单杆活塞液压缸应用动画单杆活塞液压缸应用动画40结构:缸筒、柱塞、导向套等。 二）二） 柱塞缸柱塞缸41 柱塞式液压缸是单作用液压缸。 回程方式： 1 要靠自重力（垂直放置时）或其它外力（如弹簧力）来完成。 2 为了获得双向运动，柱塞式液压缸常成对使用。二）二） 柱塞缸柱塞缸pqvFvF成对柱塞缸动画成对柱塞缸动画4224dqPdAPF42二）二） 柱塞缸柱塞缸43柱塞式液压缸特点：柱塞式液压缸特点： 柱塞工作时总是受压，一般较粗； 水平放置易下垂，产生单边磨损， 故常垂直放置，有时可做成

7、空心； 又 缸体内壁与柱塞不接触， 可不加工或只粗加工，甚至不加工，工 艺性好。 应用： 特别适合长行程机床，如:导轨磨床、 龙门刨床、大型拉床。二）二） 柱塞缸柱塞缸44摆动缸：摆动式液压缸也称摆动马达。摆动缸动画三）摆动液压缸三）摆动液压缸45分类:单叶片式、双叶片。 双叶片式的摆动角度、角速度为单叶片式的一半，而输出扭矩是单叶片式的两倍。三）摆动液压缸三）摆动液压缸46471、增压缸（增压器）、增压缸（增压器） 作用：作用：将输入的低压液体转换为高压或超高压液体输出，供液压系统中的高压支路使用。四）其他液压缸四）其他液压缸4812212222144KPdDPPdPDPK=D2/d2,称为

8、增压比，代表其增压程度称为增压比，代表其增压程度 。49501、增压缸（增压器）、增压缸（增压器） 特点：特点：在不 p p 的前提下，靠 A来 p 单作用断续增压、双作用连续增压。511、增压缸（增压器）、增压缸（增压器） 522、多级缸（伸缩缸）、多级缸（伸缩缸） 伸缩式液压缸由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，可获得很长的工作行程。 伸缩缸广泛的用于起重运输车辆上。有单作用和双作用之分。有单作用和双作用之分。532、多级缸（伸缩缸）、多级缸（伸缩缸） 542、多级缸（伸缩缸）、多级缸（伸缩缸） 原理：活塞伸出时，从大到小， 速度逐渐增大，推力逐渐减

9、小。 活塞缩回时，从小到大。双作用伸缩缸动画双作用伸缩缸动画单作用伸缩缸动画单作用伸缩缸动画552、多级缸（伸缩缸）、多级缸（伸缩缸） 563、齿条活塞缸（无杆液压缸）、齿条活塞缸（无杆液压缸） 结构：结构：缸体、活塞、齿条、齿轮、端盖等。缸体、活塞、齿条、齿轮、端盖等。 57原理：原理： 左腔进油，右腔回油时，齿条右移，齿轮带动工作台逆转。 右腔进油，左腔回油时，齿条左移，齿 轮带动工作台顺转 。 将活塞直线运动经齿轮机构转换为齿轮轴往复回转运动 。3、齿条活塞缸（无杆液压缸）、齿条活塞缸（无杆液压缸） 齿条活塞缸动画齿条活塞缸动画58应用：应用：需要回转运动的场合，如：自动线、磨床需要回转

10、运动的场合，如：自动线、磨床 。59名称图型符号特点单作用液压缸活塞缸活塞只单向受力而运动，反向运动依靠活塞自重或其它外力柱塞缸柱塞只单向受力而运动，反向运动依靠柱塞自重或其它外力伸缩式套筒缸有多个互相连动的活塞，可依次伸缩，行程较大，由外力使活塞返回 双作用液压缸单活塞杆普通缸活塞双向受液压力而运动，在行程终了时不减速，双向受力及速度不同不可调缓冲缸活塞在行程终了时减速制动，减速值不变可调缓冲缸活塞在行程终了时减速制动，并且减速值可调差动缸活塞两端面积差较大，使活塞往复运动的推力和速度相差较大双活塞杆等行程等速缸活塞左右移动速度，行程及推力均相等60名称图型符号特点双作用液压缸伸缩式套筒缸有

11、多个互相联动的活塞，可依次伸出获得较大行程组合缸弹簧复位缸单向液压驱动，由弹簧力复位增压缸由A腔进油驱动，使B输出高压油源串联缸用于缸的直径受限制，长度不受限制处，能获得较大推力齿条传动缸活塞的往复运动转换成齿轮的往复回转运动61 液压缸的基本组成为：缸体组件、活塞组件、密封件、 连接件、缓冲装置、排气装置等。二、液压缸的典型结构二、液压缸的典型结构62一、缸体组件一、缸体组件1.缸筒与缸盖： 1）缸筒： 2）缸盖： 通常由钢材制成，有前端盖和后端盖，安装在 缸筒的前后两端； 盖板和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、 螺纹连接等。 主要是由钢材制成，缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度Ra12m/

12、min）， 由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生液压冲击和噪声，影响工作精度，甚至使液压缸损坏。 常在大型、高速或高精度液压缸前后端盖上设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来终至停止。75缓冲原理缓冲原理逐渐减小回油通道面积，增加回流阻力。常见缓冲装置的结构常见缓冲装置的结构： 环状间隙式环状间隙式 节流口面积可变式节流口面积可变式 节流口面积可调式节流口面积可调式761）环状间隙式）环状间隙式772）节流口面积可变式节流口面积可变式（可变节流槽式）（可变节流槽式）783）节流口面积可调式节流口面积可调式（可调节流孔式）（可调节流孔式）79五、液

13、压缸的排气装置（或放气装置）五、液压缸的排气装置（或放气装置）排气的必要排气的必要性性:在安装过程中或停止工作一段时间后，空气将渗入液压系统内，缸筒内如存留空气，使液压缸在低速时产生爬行、颤抖现象，换向时易引起冲击 。液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。80五、液压缸的排气装置（或放气装置）五、液压缸的排气装置（或放气装置）排气方法排气方法1. 排气孔：油口设置在液压缸最高处 （对于要求不高的液压系统）；2. 排气塞：象螺钉（如暖气包上的放气阀） （对运动平稳性要求较高的液压缸) ；3. 排气阀： 使液压缸两腔经该阀与油箱相通。 启动时，拧开排气阀使液压缸空载往复运动几次即可。 81五、液

14、压缸的排气装置（或放气装置）五、液压缸的排气装置（或放气装置）排气塞排气塞82 液压缸的主要尺寸计算包括： 液压缸的内径液压缸的内径D D 活塞杆直径活塞杆直径d d 缸的长度缸的长度L L。 主要是根据液压缸的负载、活塞运动速度和行程等因素来确定上述参数。三、液压缸的设计计算三、液压缸的设计计算831 1、液压缸工作压力的确定、液压缸工作压力的确定 对于不同用途的液压设备，由于工作条件不同，采用的压力范围也不同。 设计时可用类比法或实验法来确定。三、液压缸的设计计算三、液压缸的设计计算842 2、液压缸内径和活塞杆直径的确定、液压缸内径和活塞杆直径的确定 根据最大总负载和选取的工作压力来确定

15、。851 1）液压缸内径确定：）液压缸内径确定： 根据最大总负载和选取的工作压力来确定。l根据负载大小和选定的系统压力计算确定：根据负载大小和选定的系统压力计算确定： 无杆腔无杆腔 有杆腔有杆腔l 根据液压缸的输出速度和所选定的系统流量根据液压缸的输出速度和所选定的系统流量计算确定：计算确定： qqD128.142322214103.57 10(1)FFDdpP3211114103.5710FFDpp862 2）活塞杆直径计算：）活塞杆直径计算： 活塞杆直径可根据工作压力或液压缸的往复速度比有一定要求时。 1dD873 3）液压缸缸体长度）液压缸缸体长度L L： 由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度和特殊要求