第4章 液压执行元件课件

1、第第4章章 液压执行元件液压执行元件4.1 液压马达液压马达4.2 摆动液压马达摆动液压马达4.3 液压缸液压缸液压马达液压马达:实现连续的实现连续的回转（或摆动）回转（或摆动）运动，运动，输出输出转矩和转速。转矩和转速。 液压马达和液压缸是将液压系统中的液压马达和液压缸是将液压系统中的压力能压力能转换成机械能转换成机械能的能量转换装置，都是执行元件。的能量转换装置，都是执行元件。液压缸液压缸:实现实现直线往复直线往复运动，输出运动，输出推力和速度。推力和速度。（1）轴向柱塞式液压马达工作原理轴向柱塞式液压马达工作原理（2）叶片式液压马达工作原理叶片式液压马达工作原理 4.1 液压马达液压马达

2、 4.1.1 4.1.1 液压马达的工作原理液压马达的工作原理4.1.2 4.1.2 液压马达的类型及图形符号液压马达的类型及图形符号动画演示动画演示动画演示动画演示液压马达和液压泵在原理上可逆，结构上类似，但由于用途液压马达和液压泵在原理上可逆，结构上类似，但由于用途不同，它们在结构上有一定差别。不同，它们在结构上有一定差别。常用的液压马达有柱塞式、叶片式和齿轮式等。常用的液压马达有柱塞式、叶片式和齿轮式等。4.1.3 4.1.3 液压马达的主要性能参数液压马达的主要性能参数(1) 工作压力和额定压力工作压力和额定压力工作压力工作压力：液压马达输入油液的实际压力。：液压马达输入油液的实际压力

3、。 额定压力：额定压力：液压马达在正常工作条件下能连续运转的最高压力。液压马达在正常工作条件下能连续运转的最高压力。 (2) 排量和流量排量和流量排量：排量：在无泄漏的情况下，马达轴转一转所需要的液体体积。在无泄漏的情况下，马达轴转一转所需要的液体体积。 理论流量：理论流量：在无泄漏的情况下，单位时间内马达所需要的液体体积。在无泄漏的情况下，单位时间内马达所需要的液体体积。实际流量：实际流量：马达工作时的实际输入流量。马达工作时的实际输入流量。 (3) 功率和效率功率和效率输入功率：实际输入给液压马达的功率。输入功率：实际输入给液压马达的功率。 （压力能）（压力能）输出功率：液压马达的实际输出

4、功率。输出功率：液压马达的实际输出功率。 （机械能）（机械能）机械效率机械效率：实际转矩与理论转矩之比。：实际转矩与理论转矩之比。 容积效率容积效率：理论流量与实际流量之比。：理论流量与实际流量之比。总效率总效率：容积效率与机械效率的乘积。：容积效率与机械效率的乘积。 tmTTmvioPPqqtv(4)(4) 液压泵与液压马达的特性曲线比较液压泵与液压马达的特性曲线比较TtTqvmqlTl液压泵的特性曲线液压泵的特性曲线液压马达的特性曲线液压马达的特性曲线ppT，q，T，q，TtTqtqtqvm qT双叶片式单叶片式图形符号(1)(1) 摆动液压马达的工作原理及图形符号摆动液压马达的工作原理及

5、图形符号4.2 摆动液压马达摆动液压马达 将油液的压力能转变成为摆动形式的机械能，是将油液的压力能转变成为摆动形式的机械能，是实现往复旋转运动的一种执行元件。实现往复旋转运动的一种执行元件。动画(2)(2) 摆动液压马达的输出转矩和角速度计算摆动液压马达的输出转矩和角速度计算2282dDzbqnvmppdDzbT21228D 缸体内孔直径；缸体内孔直径； d 摆动轴直径；摆动轴直径； b 叶片宽度；叶片宽度；单叶片摆动液压马达的摆角一般不超过单叶片摆动液压马达的摆角一般不超过 双叶片摆动液压马达的摆角一般不超过双叶片摆动液压马达的摆角一般不超过v作用：压力能作用：压力能机械能机械能 v用于实现

6、直线往复运动用于实现直线往复运动4.3 液压缸液压缸液压缸压力p流量q 液压功率作用力F速度V 机械功率4.3.1 4.3.1 液压缸的类型及工作参数液压缸的类型及工作参数活塞缸活塞缸单杆单杆双杆双杆柱塞缸柱塞缸组合缸组合缸分类分类单作用单作用双作用双作用按作用方式按作用方式按结构按结构(1) 1) 双杆活塞液压缸双杆活塞液压缸1）两种安装形式：）两种安装形式：L = 3 lLL L = 2 l双杆缸示例vvdDqAqv)(422mppdDF)(42122式中式中:、1p2p缸的进、回油压力；缸的进、回油压力；vm缸的容积效率和机械效率；缸的容积效率和机械效率；、D、d 活塞直径和活塞杆直径；

7、活塞直径和活塞杆直径；q 输入流量；输入流量；A 活塞有效工作面积。活塞有效工作面积。FvAq2p1pd D2）推力和速度计算：）推力和速度计算：(2)(2)单活塞杆液压缸单活塞杆液压缸仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和推力。仅一端带有活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和推力。1A1F1vq2p1p2ADd (a) 无杆腔进油无杆腔进油 1A2F2vq2p1p2ADd (b) 有杆腔进油有杆腔进油 q vA1 vA2 v D d A1A2q vA1 vA2 v D d A1A2(3)(3)差动连接差动连接活塞的运动速度活塞的运动速度v ：2214dqAAqv活塞的输出力为活

8、塞的输出力为F ：mmdpAApF4)(221从公式和分析可以看到，差动连接缸速度快，但输出推力小。从公式和分析可以看到，差动连接缸速度快，但输出推力小。若若A2=A1/2，即，即dD2，则差动缸在两个方向上的则差动缸在两个方向上的速度相等，推力也相等。速度相等，推力也相等。q vA1 vA2 v D d A1A2(4)(4)单杆液压缸比较单杆液压缸比较动画演示动画演示柱塞pq 缸筒A（a）柱塞式液压缸当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大，使得制造成本增加。当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大，使得制造成本增加。 某些场合所用的液压缸并不要求双向控制，柱塞式液压缸正是满足了某些场合所用的液压缸

9、并不要求双向控制，柱塞式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。2.2.柱塞式液压缸柱塞式液压缸柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。低。柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它柱塞式液压缸是单作用的，它的回程需要借助自重或弹簧等其它外力来完成。外力来完成。2214)(dppF式中：式中：d柱塞直径，柱塞直径，p1进油压力，进油压力，p2另一缸的回油压力另一缸的回油压力成对使用柱塞缸 q q v dd p1 p2 24dqv 如果要获得双向运动，

10、可将两柱如果要获得双向运动，可将两柱塞液压缸成对使用。塞液压缸成对使用。 为减轻柱塞的重量，有时制成空为减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。心柱塞。动画演示动画演示(1) (1) 伸缩式液压缸伸缩式液压缸3. 3. 组合缸组合缸动画演示动画演示876543211211109行程齿条活塞液压缸的结构图齿条活塞液压缸的结构图 1 紧固螺帽；紧固螺帽；2 调节螺钉；调节螺钉；3 端盖；端盖； 4 垫圈；垫圈；5 O形密形密封圈；封圈；6 挡圈；挡圈；7 缸套；缸套；8 齿条活塞；齿条活塞；9 齿轮齿轮(Gear)；l0 传动轴；传动轴；11 缸体；缸体；12 螺钉螺钉(2) (2) 齿条活塞缸齿条活塞

11、缸动画演示动画演示(3) (3) 增压液压缸增压液压缸其输入为低压，输出则为高压其输入为低压，输出则为高压增压缸原理图 2112/ AAppA1 A2 p1 p2 动画演示动画演示4.3.2 4.3.2 液压缸的组成液压缸的组成液压缸的结构液压缸的结构空心双杆液压缸的结构空心双杆液压缸的结构 （1）典型结构典型结构单杆液压缸结构图单杆液压缸结构图 l 缸盖；缸盖；2 卡键；卡键；3、5、9、11 密封圈；密封圈；4 活塞；活塞；6 缸筒；缸筒； 7 活塞杆；活塞杆；8 导向套；导向套；10 缸盖；缸盖；12 防尘圈；防尘圈；13 耳轴耳轴缸筒与缸盖的连接结构缸筒与缸盖的连接结构 缸筒与缸盖缸筒

12、与缸盖（2） 液压缸的组成液压缸的组成整体式、焊接式：整体式、焊接式： 用于小直径液压缸，结构简单，轴向尺寸小，但损坏后需整体更换。用于小直径液压缸，结构简单，轴向尺寸小，但损坏后需整体更换。锥销式：锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配常用于双杆缸，加工容易，装配 简单，但承简单，但承 载能力小，且需防止脱落。载能力小，且需防止脱落。螺纹式：螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆方便，但需常用于单杆缸，结构简单，装拆方便，但需 防止螺母松动。防止螺母松动。半环式：半环式：常用于高压大负载或振动比较大的场合，强常用于高压大负载或振动比较大的场合，强 度高，装拆方便。但结构复度高，装拆方便。但结构复

13、杂杂. 活塞与活塞杆活塞与活塞杆 缓冲装置缓冲装置排气装置排气装置因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。密封装置密封装置单杆缸双杆缸单杆单作用缸伸缩缸常用液压缸图形符号常用液压缸图形符号双向摆动缸 4.3.3 4.3.3 液压缸的选型与设计要点液压缸的选型与设计要点方法步骤：方法步骤： 根据使用要求确定液压缸的类型；根据使用要求确定液压缸的类型；按负载

14、和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸：按负载和运动要求确定液压缸的主要结构尺寸： 缸的内径缸的内径D D、缸的长度、缸的长度L L、活塞杆直径、活塞杆直径d d ；必要时进行强度验算；必要时进行强度验算；进行详细的结构设计。进行详细的结构设计。本章结束本章结束谢谢谢谢!vvDqAqv2114（4-16）mmpdDpDApApF)(4)(2221222111（4-15）(a)无杆腔进油无杆腔进油1A1F1vq2p1p2ADd vvdDqAqv)(42222（4-18）mmpDpdDApApF)(4)(2212212212（4-17）(b)有杆腔进油有杆腔进油 1A2F2vq2p1p2ADd 图 4-1轴 向 柱 塞 马 达 工 作 原 理1-斜 盘 2-缸 体 3-柱 塞 4-配 油 盘 5-马 达 轴压 力 油回 油柱塞式马达柱塞式马达1.法兰式法兰式 结构简单、易于加工和装配，连接可靠，外形尺寸大结构简单、易于加工和装配，连接可靠，外形尺寸大;2.半环连接半环连接 分为内半环和外半环，分为内半环和外半环， 工艺性好，结构简单、紧凑、工艺性好，结构简单、紧凑、装配方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）装配方便（但因缸体上开了环行槽，强度削弱）;3.螺纹式连接螺纹式连接 螺纹连接分为外螺纹和内螺纹连接，螺纹连接分为外螺纹和内螺纹连接， 重量轻，外