CH4液压与气压传动执行元件

会计学1CH4液压与气压传动执行元件4.1缸的分类和特点

按结构形式分：活塞缸（单杆活塞缸、双杆活塞缸）；柱塞缸；摆动缸。按作用方式分：单作用和双作用。一般活塞缸和摆动缸都是双作用的，柱塞缸是单作用的。柱塞缸第1页/共58页4.1.1活塞缸

(1)双杆活塞缸活塞的两侧都有杆伸出。当两侧活塞杆直径相同、供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向上的运动速度和推力F都相等。双杆活塞式液压缸图形符号第2页/共58页双杆活塞式液压缸第3页/共58页4.1.1活塞缸

(1)双杆活塞缸推力F：运动速度：第4页/共58页

(2)单杆活塞缸液压缸两腔有效作用面积不相等，当向液压缸两腔分别供油，且压力和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等。

图形符号第5页/共58页单杆活塞缸

第6页/共58页4.1.1活塞缸（2）单杆活塞缸无杆腔进油有杆腔进油往复运动时的速度比：第7页/共58页4.1.1活塞缸（2）单杆活塞缸差动连接考虑容积效率

差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则较小。快进（差动连接）工进（无杆腔进油）快退（有杆腔进油）第8页/共58页活塞缸运动速度比较第9页/共58页4.1.1活塞缸（2）单杆活塞缸v3=v2，则必须使D=有杆腔进油差动连接v2v3第10页/共58页4.1.2柱塞缸

活塞缸的内孔精度要求很高，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。

柱塞式液压缸图形符号第11页/共58页柱塞缸第12页/共58页柱塞油缸结构第13页/共58页柱塞式液压缸1-缸筒2-柱塞式中d—柱塞直径运动速度v：输出力F：4.1.2柱塞缸第14页/共58页4.1.3摆动式液压缸

当两油口相继通入压力油时，叶片带动摆动轴作往复摆动。摆动式液压缸1－定子块；2－缸体；3－摆动轴；4－叶片图形符号第15页/共58页摆动式液压缸第16页/共58页4.1.3摆动缸摆动轴输出转矩T：角速度ω：第17页/共58页

例4.1供油压力p1=10MPa，流量q=25L/min，回油压力p2=0.5MPa，R=100mm，r=40mm，若输出轴的角速度w＝0.7rad/s，在不考虑摆动缸的容积效率和机械效率时，求摆动缸的叶片宽度和输出转矩。解：第18页/共58页

（1）增压缸增压缸又称增压器。它能将输入的低压油转变为高压油供液压系统中的高压支路使用。大缸为原动缸，小缸为输出缸。4.2其它形式的常用缸第19页/共58页增压缸

比值k=A1/A2（或k=D12/D22）称为增压比。当D1=2D2时，p2=4p1，即增压4倍。根据力的平衡关系有：图形符号第20页/共58页增压缸结构第21页/共58页

由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。（2）多级缸第22页/共58页

多级缸又称伸缩缸，它由两级或多级活塞缸套装而成。（2）多级缸

第23页/共58页（2）多级缸

由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。第24页/共58页多级缸的应用第25页/共58页

（3）齿条活塞缸

齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成，多用于自动线、组合机床等转位或分度机构中。第26页/共58页

（3）齿条活塞缸齿轮轴输出扭矩T齿轮轴输出扭矩Tp：缸的工作压力D：缸的直径Df：齿轮的分度圆直径q：缸的输入流量第27页/共58页

（4）气－液阻尼缸第28页/共58页

（5）气压油缸第29页/共58页

（6）多速缸运动速度及输出力计算

（表4.1，课本105页）第30页/共58页双作用单活塞杆液压缸结构图l—缸底；2—卡键；3、5、9、11—密封圈；4—活塞；6—缸筒；7—活塞杆；8—导向套；10—缸盖；12—防尘圈；13—耳轴4.3液压缸的结构第31页/共58页a)法兰式连接b)半环式连接缸筒和缸盖结构1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺母6—拉杆1.缸体组件4.3液压缸的结构第32页/共58页c)外螺纹式连接d)内螺纹式连接缸筒和缸盖结构1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺母6—拉杆1.缸体组件4.3液压缸的结构第33页/共58页e)拉杆式连接f)焊接式连接缸筒和缸盖结构1—缸盖2—缸筒3—压板4—半环5—防松螺母6—拉杆1.缸体组件4.3液压缸的结构第34页/共58页2.活塞组件

（1）活塞组件的连接形式活塞与活塞杆连接形式1-弹簧挡圈2-轴套3-半环（两个）

4-活塞5-活塞杆12345活塞杆螺母活塞第35页/共58页

（2）活塞的密封形式（a）O形密封圈

普通型有挡板型第36页/共58页

（b）Y形密封圈

宽断面Y形密封圈窄断面Y形密封圈第37页/共58页（3）活塞杆伸出端结构a)

b)图4.26活塞杆伸出端结构1-密封圈2-导向套3-压环4-防尘圈5-防尘圈压环第38页/共58页a)O形密封圈密封b)Y形密封圈密封图4.27气缸活塞杆伸出端结构（3）活塞杆伸出端结构第39页/共58页图4.28

活塞杆头部的连接形式a)内螺纹连接b)外螺纹连接c)双耳环连接d)单耳环连接内、外螺纹连接常用于标准化液压缸；双耳环连接、半耳连接多用于非标准化液压缸。（3）活塞杆伸出端结构第40页/共58页3缓冲装置

活塞接近行程终端时，回油阻力增大，从而降低缸的运动速度。液压缸的缓冲装置第41页/共58页4.排气装置

液压传动系统中往往会混入空气，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，因此在设计液压缸时，必须考虑空气的排除。

a)排气阀b)排气塞液压缸的排气装置第42页/共58页

根据液压缸的最大工作负载Fmax和选定的工作压力p计算缸筒内径D和活塞杆直径d。4.4

液压缸的设计与计算1.液压缸主要尺寸的计算(表9.3、表9.4，课本P281)第43页/共58页4.4

液压缸的设计与计算1.液压缸主要尺寸的计算

对单杆缸而言，无杆腔进油时，不考虑机械效率，有：

有杆腔进油时，由式（4.6）(课本P98)可得：

式中：p2——背压，一般选取背压p2

=0。(式(4.4)，课本P98)

整理得：第44页/共58页

这时，上面两式便可简化，即无杆腔进油时：

有杆腔进油时：

当液压缸的往复运动速度比有一定要求时，由式（4.7）(课本P98)得杆径d为：

液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度及其它长度确定。其中活塞长度B=（0.6~1.0）D；导向套长度A=（0.6~1.5）d。第45页/共58页4.4

液压缸的设计与计算2.气缸的耗气量计算1）活塞杆外伸行程的自由空气耗气量q1

式中：

D——气缸内径

L——气缸行程

t1——杆外伸行程的时间

p——气缸工作压力

pa——大气压力

单杆双作用气缸全程往复一次的自由空气消耗量包括：第46页/共58页2.气缸的耗气量计算2）活塞杆内缩回程的自由空气耗气量q2式中：

d——活塞杆直径

t2——杆内缩行程的时间

总耗气量qH

为补偿系统泄漏损失，一般取系数

k＝1.3第47页/共58页3.缸的强度计算与校核

（1）缸筒壁厚d的验算中、高压缸一般用无缝钢管作缸筒，大多属薄壁筒，即

D/≥10时，按材料力学薄壁圆筒公式验算壁厚，即：

pmax——缸筒内最高工作压力（试验压力）；[σ]——缸筒材料的许用应力，[σ]

=

σb/n，其中σb为材料抗拉强度，n为安全系数，一般取n

=

3.5~5。D——缸筒直径。

厚壁筒(D/<10)壁厚验算见表4.5（课本P116）。第48页/共58页

（2）活塞杆的稳定性验算只有当液压缸活塞杆的计算长度l≥10d时，才进行液压缸纵向稳定性的验算。（Fcr计算公式见课本P117，或查阅相关手册。）使缸保持稳定的条件为：式中：F——缸所受轴向压力

Fcr——活塞杆不产生弯曲变形的临界力

ncr——稳定性安全系数，一般取ncr＝2～6杆件失稳现象第49页/共58页4.5液压及气压马达4.5.1液压马达的分类、特点及应用液压马达是将液体压力能（压力油的压力p和流量q的乘积）转换为机械能的装置（马达输出轴上的转矩T和转速w的乘积），是液压系统的执行元件。按结构分为：齿轮马达、叶片马达和柱塞马达按转速分为:ns＞500r/min为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达；ns＜500r/min为低速大转矩液压马达：径向柱塞马达。第50页/共58页4.5.1液压马达的分类、特点及应用液压马达的图形符号如下表所示第51页/共58页4.5.2液压马达的工作原理轴向柱塞式液压马达的工作原理1—斜盘2—缸体3—柱塞4—配油盘5—马达轴第52页/共58页4.5.3液压马达的主要性能参数1.压力工作压力：液压马达进口处的实际压力；额定压力：液压马达在正常工作条件下，按试验标准规