第4章液压执行元件

1、第第4 4章章 液压执行元件液压执行元件4.1 液压缸液压缸4.2液压马达液压马达小结小结2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件 液压缸又称为油缸，其功能是将液压能转变成往复式的机械运液压缸又称为油缸，其功能是将液压能转变成往复式的机械运动，它与杠杆、连杆、齿轮齿条等机械配合使用能实现多种机械运动，它与杠杆、连杆、齿轮齿条等机械配合使用能实现多种机械运动。动。 液压缸的种类很多，按结构特点的不同可分为活塞式、柱塞式、液压缸的种类很多，按结构特点的不同可分为活塞式、柱塞式、伸缩式等；按作用方式又可分为单作用缸和双作用缸；按用途可分伸缩式等；按作用方式又可分为单作

2、用缸和双作用缸；按用途可分为普通缸、增压缸、增速缸等。为普通缸、增压缸、增速缸等。4.1 4.1 液压缸液压缸4.1.1 4.1.1 液压缸的工作原理及工作参数计算液压缸的工作原理及工作参数计算 1. 1. 活塞式液压缸活塞式液压缸 2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件活塞式液压缸分为单杆式和双杆式2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件 无杆腔进油，油缸的推力无杆腔进油，油缸的推力F1和活塞运动速度和活塞运动速度v1分别为：分别为： 2222122111)(41)(dpDppApApF2114DqAqv 有杆腔进油，油缸的推

3、力有杆腔进油，油缸的推力F2和活塞运动速度和活塞运动速度v2为：为：有杆腔进油无杆腔进油2122112212)(41)(dpDppApApF2224dqAqv(1) (1) 单杆活塞缸单杆活塞缸2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件油缸的差动连接21211341)(dpAApF2134dqAqqv 差动连接，油缸的推力差动连接，油缸的推力F3和活塞运动速度和活塞运动速度v3的计算的计算 单杆活塞缸在其左右两腔相连并通单杆活塞缸在其左右两腔相连并通以高压油时的连接方式称为以高压油时的连接方式称为 “ “差动连差动连接接” ” 。2022-6-302022-6-3

4、0第第4章章 液压执行元件液压执行元件图4-3 双杆活塞缸1-工作台 2-缸筒 3-活塞杆 4-活塞当工作压力和输入流量相同，两种固定方式下，当工作压力和输入流量相同，两种固定方式下， 双杆活塞缸的理论推力双杆活塞缸的理论推力F和速度和速度v为：为：)(4)(212221ppdDppAF224dDqAqv（2 2）双杆式活塞缸）双杆式活塞缸2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件2. 2. 柱塞缸柱塞缸2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件图4-4 柱塞式液压缸1-缸筒 2-柱塞42dppAF24dqAqv柱塞缸输出的推力柱塞缸

5、输出的推力F和速度和速度v：2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件摆动缸的工作原理图 )(22b)(2121221121221ppRRbRRRRRppT)(2)2()(212211212RRbqRRRbRRq输出力矩输出力矩T和角速度和角速度分别为分别为:3. 3. 摆动缸摆动缸2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件压力计算：压力计算：1212KpdDpp22dDK称为增压比称为增压比推力F和伸出速度vi为： 24iiDpF24iiDqv单作用增压器原理双作用增压器原理4.4.特殊功能液压缸特殊功能液压缸 增压器增压器(2)(

6、2)伸缩缸伸缩缸2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件图4-8 双作用单活塞杆液压缸1-缸头 2-活塞 3-缸筒 4-活塞杆 5-导向套 6-缸盖 7-杆头 液压缸有多种形式，但其结构基本上分为缸筒与缸盖组件、活塞和液压缸有多种形式，但其结构基本上分为缸筒与缸盖组件、活塞和活塞杆组件、活塞杆与杆头、密封装置、缓冲装置和排气装置等部分。活塞杆组件、活塞杆与杆头、密封装置、缓冲装置和排气装置等部分。4.1.2 4.1.2 液压缸的典型结构液压缸的典型结构2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件1-缸盖 2-缸筒 3-压板 4-半环

7、5-防松螺帽 6-拉杆缸筒和缸盖的常见连接形式缸筒和缸盖的常见连接形式(1)(1)缸筒和缸盖组件缸筒和缸盖组件2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件1-缸盖 2-缸筒 3-压板 4-半环 5-防松螺帽 6-拉杆 常见的活塞与活塞杆的连接形式常见的活塞与活塞杆的连接形式（2 2）活塞与活塞杆组件）活塞与活塞杆组件2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件（3 3）杆与杆头连接）杆与杆头连接2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件中间法兰中间法兰底部法兰底部法兰耳环耳环中间绞轴中间绞轴端部法兰端部法兰（

8、4 4）液压缸与机体的连接形式）液压缸与机体的连接形式2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件（5 5）密封装置）密封装置2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件 工作原理：利用活塞或缸工作原理：利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活筒在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。的目

9、的。 液压缸一般都设置缓冲装液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸，为了防止活塞求高的液压缸，为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，必须设置缓引起噪声、冲击，必须设置缓冲装置。冲装置。（6 6）缓冲装置）缓冲装置2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件1-缸盖 2-放气小孔 3-缸体 4-活塞杆 液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常

10、现统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置放气孔或专门的放气阀。油口把气带走，也可在最高处设置放气孔或专门的放气阀。 （7 7）放气装置）放气装置2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件例例：如图为两个结构相同相互串联的液压缸：如图为两个结构相同相互串联的液压缸,无杆腔的面积无杆腔的面积A1=10010-4m2 ，有杆腔的面积有杆腔的面积A2=8010-4m2，左缸输入压力，左缸输入压力p

11、1=0.9MPa，输入流量，输入流量q=12L/min，不计损失和泄露，求：不计损失和泄露，求： （1）两缸承受相同负载（）两缸承受相同负载（F1=F2）时，该负载的数值及两缸的运动速度；）时，该负载的数值及两缸的运动速度； （2）右缸的输入压力是左缸的一半时（）右缸的输入压力是左缸的一半时（p2=1/2 p1）时，两缸各能承受多少负）时，两缸各能承受多少负载；载； （3）左缸不承受负载（）左缸不承受负载（F1=0）时，右缸能承受多少负载。）时，右缸能承受多少负载。2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件【例】在图示液压系统中，泵的额定压力为【例】在图示液压系统

12、中，泵的额定压力为ppn=2.5MPa，流量，流量qp=10L/min ，溢流阀调定压力溢流阀调定压力 py1.8MPa，两油缸活塞面积相等，两油缸活塞面积相等，A1=A2=30 cm2，负载，负载R1=3000N，R2=4200N，其他忽略不计。试分析液压泵启动后：，其他忽略不计。试分析液压泵启动后： （1）两个缸速度分别是多少；）两个缸速度分别是多少； （2)若负载若负载R1=3000N，R2=6000N，两个缸速度分别是多少，两个缸速度分别是多少2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件液压马达图形符号 液压马达输出旋转运动，通过马达输出轴直接或经减速装置驱

13、动液压马达输出旋转运动，通过马达输出轴直接或经减速装置驱动负载转动。液压马达按其结构分为齿轮式、叶片式和柱塞式等几大类。负载转动。液压马达按其结构分为齿轮式、叶片式和柱塞式等几大类。按是否可以变量分为定量马达和变量马达。按其额定转速分为高速马按是否可以变量分为定量马达和变量马达。按其额定转速分为高速马达和低速大扭矩两大类，额定转速高于达和低速大扭矩两大类，额定转速高于500r/min500r/min的属于高速马达，额的属于高速马达，额定转速低于定转速低于500r/min500r/min的则属于低速马达。的则属于低速马达。液压液压马达的图形符号如图所示：液压液压马达的图形符号如图所示：4.2 4

14、.2 液压马达液压马达2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件齿轮马达齿轮马达工作原理工作原理4.2.1 齿轮马达齿轮马达2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件叶片马达叶片马达工作原理工作原理4.2.2 4.2.2 叶片马达叶片马达2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件tanpAF 垂直向下的力垂直向下的力F力的大小为力的大小为单柱塞形成转矩单柱塞形成转矩T为：为：单个柱塞受力单个柱塞受力柱塞马达柱塞马达工作原理工作原理4.2.3 4.2.3 轴向柱塞马达轴向柱塞马达2022-6-302022-

15、6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件径向柱塞式液压马达原理图 柱塞马达柱塞马达工作原理工作原理4.2.4 4.2.4 径向柱塞马达径向柱塞马达2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件1.1.压力参数压力参数工作压力工作压力pm：马达入口工作介质的实际压力马达入口工作介质的实际压力。 马达工作时对输出转矩起作用的是马达入口和出口的压力差，也称工作压差pm 。额定压力额定压力pmn：生产厂家标定的压力。生产厂家标定的压力。 马达按实验标准规定连续运转的最高压力。超过此值为过载。马达按实验标准规定连续运转的最高压力。超过此值为过载。2.2.排量、转速、流量和容

16、积效率排量、转速、流量和容积效率排量排量Vm：马达轴每转一周，按几何尺寸计算出的油腔体积的变化量。马达轴每转一周，按几何尺寸计算出的油腔体积的变化量。 马达转速马达转速nm：马达输出轴单位时间内转动的圈数。：马达输出轴单位时间内转动的圈数。mmmtnVq理论流量理论流量qmt：马达转速为：马达转速为nm (r/s)， 排量为排量为Vm(m3/s)，则理论流量，则理论流量qmt (m3/s) :) :实际流量实际流量qm：马达入口单位时间内流入的液体的体积。马达入口单位时间内流入的液体的体积。容积效率容积效率mv：mmtmmmmvqqqqq4.2.5 4.2.5 液压马达的性能参数液压马达的性能

17、参数2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件3.3.转矩和机械效率转矩和机械效率2pVTmmt液压马达的理论输出转矩：液压马达的理论输出转矩：mtmmmTT机械效率机械效率mmmm：实际输出转矩与理论转矩之比：实际输出转矩与理论转矩之比4.4.功率和总效率功率和总效率mmmmmoTnTP2输出功率输出功率Pmo： 马达轴对外输出的机械功率马达轴对外输出的机械功率mmmiqpP输入功率输入功率Pmi ：输入马达的液压功率：输入马达的液压功率mvmmmvmmmmvmmmmmmmmmmimomVpTnVpTnqpTnPP222总效率总效率m m：马达输出功率与输入功率

18、的比值：马达输出功率与输入功率的比值2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件液压马达出现爬行的原因是：液压马达出现爬行的原因是： (1)(1)摩擦阻力的大小不均匀或不稳定，摩擦阻力的变化与油马达摩擦阻力的大小不均匀或不稳定，摩擦阻力的变化与油马达的装配质量、零件磨损、润滑状况的装配质量、零件磨损、润滑状况( (不良润滑将出现油膜破裂不良润滑将出现油膜破裂) )、油、油的粘度及污染度等因素有关。的粘度及污染度等因素有关。 (2)(2)泄漏量不稳定将导致油马达爬行。泄漏量不稳定将导致油马达爬行。 除此之外，压差和排量的变化，也将引起理论扭矩不均匀，使除此之外，压差和

19、排量的变化，也将引起理论扭矩不均匀，使油达爬行。油达爬行。 1.1.液压马达泄漏液压马达泄漏(1)(1)液压马达泄漏过大，容积效率大大下降。液压马达泄漏过大，容积效率大大下降。(2)(2)泄漏量大小不稳定，引起油马达抖动或时转时停泄漏量大小不稳定，引起油马达抖动或时转时停( (即爬行即爬行) )。(3)(3)外泄漏引起油马达制动性能下降，用油马达起吊重物或驱动车轮时，为外泄漏引起油马达制动性能下降，用油马达起吊重物或驱动车轮时，为防止停车时重物下落和车轮在斜坡上自行下滑，必须有一定的制动要求。防止停车时重物下落和车轮在斜坡上自行下滑，必须有一定的制动要求。2.2.液压马达爬行液压马达爬行 为了

20、避免油马达的爬行为了避免油马达的爬行现象，使用维修人员应做到：现象，使用维修人员应做到：根据温度与噪声的异常变化根据温度与噪声的异常变化及时判断油马达的摩擦磨损及时判断油马达的摩擦磨损情况，保证相对运动表面有情况，保证相对运动表面有足够的润滑；选择粘度合适足够的润滑；选择粘度合适的油并保持清洁；保持良好的油并保持清洁；保持良好的密封，及时检查泄漏部位，的密封，及时检查泄漏部位，并采取防护措施。并采取防护措施。4.2.6 4.2.6 液压马达故障及排除液压马达故障及排除2022-6-302022-6-30第第4章章 液压执行元件液压执行元件L/min 5 .139 . 0150010103pvpppvptpnVqqkW 25. 2W60105 .13101036ppoqpPkW63. 29 . 095. 025. 2pvpmpoPpopiPPP解:液压泵的实际输出流量液压泵的输出功率驱动液压泵的功率 不计管路损失时，马达的输入流量与泵的输出流量相等，马达的入口压力与泵的出口压力相等。m N13.15295. 0101010102266mm