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1、模块二 液压执行元件任务 1 压力机执行元件的选择教学目标：1.了解液压执行元件的种类2.掌握液压缸的工作原理及结构3.熟悉特殊液压缸的工作原理及应用特点教学重点难点： 1.了解液压执行元件的种类2.掌握液压缸的工作原理及结构【导入】 液压压力机工作时，液压执行元件带动主轴上下运动，并对放在主轴和工作台上的工件进行压制，压制后主轴复位。工作时，该液压压力机需要主轴产生的最大推力为3000kgf,工作行程为500mm,根据该液压压力机的工作要求，应该如何选择其液压执行元件的类型和结构呢？执行元件又是采用什么方式连接在液压系统中的呢？【分析】 在液压压力机中,主轴是靠液压执行元件带动的。在液压系统
2、中执行元件分为液压缸和液压马达两种,液压缸主要驱动负载做直线运动,而液压马达主要驱动负载做回转运动。根据任务中液压压力机工作时主轴的运动状态,可以确定其执行元件是液压缸。要想正确的选择液压缸,必须了解其工作原理和结构特点等相关知识。知识新授：一、液压压力机的工作分析液压压力机工作时，当搬动控制元件，这时 P 口和A 口相通，B 口和T 口相通，油箱中的液压油在液压泵压油后经控制元件的 P 口、A 口进入液压缸的上腔，这时活塞在压力油的作用下向下运动，并带动活塞杆（液压机主轴）一起向下运 动，当接触到放置在主轴和工作台之间的工件时，液压缸在压力油的作用下产生 足够的推力使工件变形，完成压制工作。
3、同时，液压缸下腔的油经B 口、T 口回到油箱。当压制工作完成后，松开控制元件，这时 P 口和B 口接通，A 口和T 口相通，液压泵输出的液压油经 P 口、B 口流入液压缸下腔，活塞在压力油的作 用下带动活塞杆（主轴）一起向上运动，完成复位。液压压力机的工作原理液压压力机中液压缸是液压传动系统中最终将来自液压泵的压力转化为推动主 轴运动的执行元件，它是液体压力能转变为机械能的转换装置二、液压缸的分类和结构特点液压系统中最常见的液压缸主要有双作用单出杆液压缸和双作用双出杆液压缸巧A2厂厂1互u11匸旳I筍i2A vA双作用单出杆液压缸双作用双出杆液压缸以双作用单出杆液压缸为例，液压缸主要由活塞杆、
4、活塞和缸体三部分组成。 双作用单出杆液压缸的结构特点是液压缸内部有两个工作腔，一个是有活塞杆的腔，称为有杆腔，另一个是无杆腔。三、液压缸的选择选择液压缸时，主要是依据工作要求来确定液压缸的类型、连接形式和结构尺 寸的大小，这些与液压系统的推力、运动特性、速度和工作状况有关。1液压缸的类型及连接形式的选择(1) 双作用单出杆液压缸的常规连接和工作特点双作用单出杆液压缸的常规连接a无杆腔进油b)有杆腔进油当无杆腔进油时活塞运动速度 v1及推力F1为：ViqAi4qD2D2Fi pA p一4当有杆腔进油时活塞运动速度 v2及推力F2为:q4qA2(D2 d2)F2 PA2 p(D2 d2)4分析可知
5、：当无杆腔进油时有效作用面积大、推力大、速度慢；反之，当有杆腔进油时有效作用面积小、推力小、速度快。(2) 双作用单出杆液压缸的差动连接和工作特点如图所示，当液压缸的两腔同时通以压力油时，由于作用在活塞两端 面上推力不等，产生推力差。在此推力差的作用下，使活塞向右运动，这 时，从液压缸有杆腔排出的油液也进入液压缸的左端，使活塞实现快速运 动。这种连接方式称为差动连接。这种两端同时通压力油，利用活塞两端 面积差进行工作的单出杆液压缸也叫差动液压缸。差动连接(3) 双作用双出杆液压缸的工作特点双作用双出杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆。因为双出杆液压缸的两活塞杆直径相等，所以当输入流量和油液压力不变
6、时，其住返运动速度和推力相等。双作用双出杆液压缸4）总结在两种液压缸的 D 和 d 值相同的情况下：双作用单出杆液压缸带动工件的往复运动速度不相等。双作用单出杆液压缸采用常规连接时产生的推力最大，而差动连接时产生的速度最大。双作用双出杆液压缸产生的推力与双作用单出杆液压缸常规连接有杆腔 进油时产生的推力一样大。双作用双出杆液压缸两个工作腔的有效作用面 积一样大，可以很方便地实现往复速度一致。双作用双出杆液压缸的工作行程比双作用单出杆液压缸的工作行程要大。应用情况如下：当工作往复速度要求不一致，且对返回速度要求不高，但要求液压缸产生很大的推力时，可选择双作用单出杆液压缸作为执行元件，采用常规连
7、接形式接入液压系统。当要求液压缸往返速度一致或工作行程较长时，可考虑采用双作双出杆 液压缸。2液压缸结构尺寸的选择液压缸结构尺寸的选择主要是指确定液压缸的缸体内径（ D，即活塞外径）、缸体壁厚（S）和液压缸长度（L） o（1）缸体内径 D 的选择当推力和工作压力已知和确定后，就可以确定缸体（活塞）的有效工作面积：液压缸的工作压力与液压缸需要产生的最大推力有关，可以通过表2-1-1确定。活塞杆直径d在不同的工作压力下与缸体直径 D之间的关系见表 2-1-2最大推力尸(kg) 5 DO500-Witt20003000saoo-ioacD工作压力Fke/cn2)20 - 5n50100表2-1-2不
8、同工作压力下活塞杆直径d与液压缸内径D的关系2)缸体壁厚S的选择液压缸缸体壁厚S通常不计算，一般可按液压缸缸体内径的1/10来确定，即 N1/10D。(3)液压缸长度L的选择液压缸长度L的确定由工作行程来决定，并考虑制造工艺性。一般液压缸长度应不大于缸体内径的 2030倍，即L 20MPa时, 使用铸钢或锻钢缸筒和缸盖的结构a法兰连接式b）半环连接式c）螺纹连接式d）拉杆连接式e）焊接连接式1 缸盖2缸筒3 压板4 半环5 防松螺母6拉杆缸筒和缸盖的常见结构形式的特点：封筒和釘盖的结构形式特点祛兰连接式结构筒单，容易加工，也容易装拆，但外形尺 寸和质竜都较大*常用于铸拱制造附缸筒半环连接式缸畸
9、壁部因幵址形槽而削弱f强嚏.为北町 时疾加厚缸莘“它容易加工和装柝*质量较轻.常 用于无縫徊管或愷钢制适的何简螺纹连接式缸筒端部结构毘杂，外橙加工时绘求保证内外 径同心装拆要使用专用工具*它的外聒尺寸和质 量都敦小，常用:上能钢借或铸钢制港的和简拉杆连接成结构的通用性从容剧加丁和装柝怛外形尺 寸较大且较車焊接连接式结构简单尺寸小.但缸底处内径不易加工， 拜可能引起变册2.活塞与活塞杆4b)1一活塞2螺母3沾塞杆I弹離卡圈2轴奁3半圜歼4一活離5話毯杆el1活塞杆2密材圈座34半园环1 一锥第2活窒3活塞杆常见的活塞组件的连接形式a）螺母连接b）、c）卡环式连接d）径向销式连接3.密封装置密封装
10、置的作用主要是防止泄漏和防尘。 常见的密封装置类型及特点见下表:密封装強类型图示工作特点汕隙密凰0形圈密封V形圏密依席运动零卄配含面Z问的砖小徇障亲朗止泄耀： 它的站构荀4t摩擁HI力小、可耐丽但灌漏大、加 丁要壊囱.曆嵐禹无法恢貝原有能力n只ff在尺寸较寸 压力絞低.栩对运功連度软為的紅筒和油臺闽怏用依需咅在活康上的醉擦环尼龙取其他高好了村料 制威在0融密封圈弹力忻屈下粘紧扯吐而囱比泄漪.这 艸材抖效矍较好、席搏屯力駁炉口定定、可咐离漏爲 按后冇功补伫能力；但舸工要求高、黛柝辍不便。适 用F11简甸活羣之何的密対判用橡腔或-V科的弼h It各肿瞇囱的环形底盼菜仕 醉.动駅金面之俺来防片世漏a
11、結构简单.制造方憧. 磨损石有自动补偿能力*性链可菲.可以在知筒和活癖 之恒”如體和活窣杆之间.活草和话章轩之间*缸琦和 M盖之间程用与倆2圈密蚪相似，怛怫圈粵曲只能車嚨单向的工 作压力液体4. 缓冲装置为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，弓I起噪声、冲击，必须设 置缓冲装置，缓冲装置是利用活塞或缸筒在其走向行程终端时封住活塞和缸 盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工 作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的 缓冲装置的类型及工作特点竹流阀缓冲图示工作特点兰損冲扎幻茸郴配的盯苫上的内孔时.礼 中的痕压油只陡通过值1簾$排曲.悽活寒速度
12、曲AL U于配合间陳不童.陵甌芥活菲远初連度的障低小 孔起IS冲作用.当援冲柱塞进入量合孔之百.曲融中 的油只能经节流阀也出由十卩没刑是巧州的*因毗缓冲作用业可调目 但仍不證解说速燈减低心煖冲件削歧弱的按点墟冲柱奉丄JT百三用憎開若柱幫逑渐进入削合 K+,其节狽廂田越来世小.解诀了在忏程暈石曲段 缰冲的闷趙5. 排气装置液压缸在安装过程中或长时间停放后重新工作时，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、出油口把气 带走，也可在最高处设置。a)b)液压缸的排气装置a）排气孔式 b）排气阀式1缸
13、盖2放气小孔3缸体4活塞杆压力机液压缸的结构设计一、确定液压缸缸体材料和缸盖连接形式通过任务1已确定液压压力机的工作压力 p为40kgf/cm2，经换算约为3.9MPa, 小于10MPa,故液压缸缸体材料可选择铸铁，因铸铁的焊接性能很差，所以缸盖 采用螺纹连接的方式与缸体连接。二、确定活塞与活塞杆的连接形式考虑到压力机工作行程为500mm,采用焊接方式将活塞与活塞杆连接的话， 将增加活塞组件的加工难度； 考虑到液压压力机工作时较为平稳、 冲击小， 同时 也为了便于装拆，故确定采用螺母连接的方式连接活塞和活塞杆。三、确定密封件类型活塞与缸筒间由于需要承受双向压力油，因此选用O形密封圈作为密封件， 而活塞杆与缸盖间只受单向压力油作用，故采用V形密封圈即可满足密封要求。四、确定缓冲装置类型因液压压力机的速度通常较慢，只需采用一级缓冲垫加以缓冲。五、确定 排气装置作为液压缸必不可少的装置， 液压压力机的液压缸当然也要有排气装置， 为 了降低成本，选择开设排气孔的方式。通过上述步骤的选择，最终确定了如下图所示的液压缸的结构，它主要由活塞、活塞杆、排气装置、缸筒、缸盖、密封圈等组成。此文档可自行编辑修改，如有侵权请告知删除，感谢您的支持，我们会努力把内容做得更 好