第4章液压执行元.ppt

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1、第4章 液压执行元件,4.1,4.2,液压马达,液压缸,4.1液压马达,4.1.1 液压马达的分类和应用 以结构形式分：齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆式。 以性能参数分：高速小扭矩液压马达 和低速大扭矩液压马达。 另外，液压马达同液压泵一样有单向和双向 定量和变量之分 。 应用：不同形式、性能参数的液压马达应用 范围也不同。,返回,4.1.2 液压马达的工作原理 1液压马达的基本工作原理 同液压泵一样，也是通过密封工作容积的变化来来实现能量传递和转换的,只不过液压马达在密封工作腔容积由小变大时输入的是压力油密封工作腔容积由大变小时排除的是低压油。 从原理上说，除阀式配流的液压泵外（具有单向性），

2、其它形式的液压泵和液压马达可以互相通用。由于各自的工作要求不一样 ，液压马达和液压泵在结构上往往又存在一些差别 一般情况下液压马达和液压泵不能直接互换 。,返回,2.高速小扭矩液压马达 （1）齿轮液压马达 工作原理：,返回,返回,齿轮液压马达主要结构特点： 进出油口大小相同、具有对称性；有单独的外泄油口将轴承部分的泄露油引出壳体外；采 用滚动轴承；齿数也比相应的液压泵更多。 （2）叶片式液压马达 工作原理：图43（见下页） 主要结构特点：叶片均径向安放；采用弹 簧使叶片始终伸出贴紧定子；在叶片底槽通入 压力液体。,返回,返回,3.低速大扭矩液压马达 内曲线液压马达为例 主要结构组成：柱塞、滚轮

3、、定子、转子、 配流轴。定子内壁是 由若干段相同曲面组 成的导轨，每段曲面 凹部顶点将曲面分成 对称的两个区段，一 侧为进液区段，另一 侧为回液区段 工作原理 ： 见图4-4，,返回,4.1.3 液压马达的主要性能参数 1.液压马达的容积效率和转速 容积效率 ： 转速： 2.液压马达机械效率和转矩 机械效率： 理论转矩： 实际转矩：,返回,3.液压马达的总效率 可见，液压马达的总效率与液压泵的总效 率一样，等于机械效率与容积效率的乘积。 由于液压马达的作用是驱动各种工作机构 因此，其最重要的性能参数是输出转矩和转速。,返回,4.2 液压缸,4.2.1 液压缸的类型、特点及应用 1.活塞式液压缸

4、 （1）双杆活塞式液压缸 如图4-5所示,返回,双活塞杆液压缸运动范围： （a）工作台的运动范围略大于缸有效行程的3倍，因此占地面积较大，一般用于小型设备的液压系统。（b）其运动范围略大于缸有效行程的2倍。在有效行程相同的情况下，其所占空间比缸体固定的要小。常用于行程较长的大、中型设备的液压系统。,返回,双杆活塞液压缸的推力F和速度： 推力： 速度： （2）单杆活塞式液压缸,返回,单杆活塞式液压缸的压力油供油方式： 无杆腔进压力油，有杆腔回油时： 有杆腔通压力油，无杆腔回油 时：,返回,液压缸的往返速比 ： 液压缸的差动连接：当单杆活塞缸两腔同时 通入压力油时，推力和速度分别为： 这说明在输入

5、流量和工作压力相同的情况下 单杆活塞差动连接时能使其速度提高，同时其 推力下降。 如果要求“快进”和“快退”运动速度相等，即 ，则：,返回,返回,2.柱塞式液压缸 特点：（1）柱塞和缸体内壁不接触，加工 工艺性好、成本低，适用于行程较长的场合（2） 属单作用缸，回程要靠外力或成对配合使用 （3） 工作时柱塞端面受压，当输出较大推力时，柱塞 通常都较粗、较重。一般垂直使用。 柱塞缸输出的推力和速度分别为：,返回,3.摆动式液压缸 它是输出转矩并实现往复摆动的执行元件， 也称为摆动式液压马达。,返回,返回,摆动式液压缸的性能参数主要有输出转矩T 和角速度： 4.其它液压缸 （1）增压缸 因为 所以

6、,返回,返回,（2）齿条活塞缸 它由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮、齿条机 构组成。 如图413所示 （3）伸缩缸 由两级或多级活塞缸 套装而成，它的前一 级活塞缸的活塞就是 后一级的缸体 。,返回,返回,4.2.2 液压缸的典型结构 1.活塞与活塞杆的连接 常见的连接形式及各自的优、缺点见表4-1。 2.缸筒与缸盖的连接 （1）缸筒与缸盖的连接形式 常见的连接形式及各自的优、缺点如表4-2。 （2）缸筒、端盖和导向套 缸筒是液压缸的主体，要承受很大的液压力既要保证密封可靠，又要使连接有足够的强度 。 导向套对活塞起支承和导向作用，要求其所用材料耐磨、有足够的长度。,返回,3.密封装置 对液压缸密

7、封装置有以下几点要求： （1）良好的密封性，且能随压力升高而自动 提高密封性能。 （2）运动密封处摩擦阻力要小。 （3）结构简单，工艺性要好。 （4）密封件应有良好的耐磨性和足够的寿命 4.缓冲装置 为了避免活塞在行程两端撞击缸盖，一般液 压缸设有缓冲装置。 常用的缓冲装置图4-15所示。,返回,4.2.3 液压缸的主要结构参数计算 1.液压缸主要尺寸的确定 （1）选定液压缸的工作压力 各类液压设备常用的工作压力见表4-3。 液压缸推力与工作压力的关系见表4-4 。 （2）液压缸内径D和活塞杆直径d 对无杆腔： 对有杆腔： 式中，活塞杆直径的选取可参考表4-5。,返回,当液压缸的往复速度比有一

8、定要求时，应该 由式（4-14）计算活塞杆直径d,即 式中液压缸往复速度比的推荐值见表4-6。 根据以上方法计算出的液压缸内径D和活塞 杆直径d应该按标准GB/T2843-93进行圆整， 见表4-7，表4-8。,返回,（3）液压缸长度L及其它尺寸的确定 液压缸长度L要综合考虑活塞长度、活塞最 大行程、导向套长度、活塞杆密封长度及其它一 些装置（如缓冲装置）长度后才能得出。 其中： 活塞长度B =（0.61）D， 导向套长度C：当D80mm时，C=(0.61.5)D；当D80mm时，C=（0.61）d 。 活塞最大行程的确定应符合GB2349-80的规 定。 一般液压缸缸体长度L不大于缸内径D的

9、20倍。,返回,2.液压缸强度和刚度校核 （1）缸筒的壁厚校核 在压力较高和直径 较大时，才有必要校核缸壁最薄处的壁厚强度 。 薄壁圆筒 当缸筒内径D和壁厚之比D/10时： 厚壁圆筒 当D/10时：,返回,（2）活塞杆强度及稳定性校核 活塞杆强度按下列公式校核 稳定性校核 当活塞杆长径比/d10时， 活塞杆受载荷应小于临界稳定载荷，即 ： （3）液压缸缸盖固定螺栓直径d1的校核,返回,4.2.4 液压缸的安装与使用 1.液压缸的安装 （1）液压缸与工作机构的连接 见图4-17 。 （2）连接时的注意事项 2.液压缸的实验 （1）试运转。 （2）最低启动压力。 （3）内泄漏。 （4）负载效率。

10、（5）耐压试验。 （6）全行程检查。 （7）外渗漏。 （8）高温试验。 （9）耐久性试验。 3.液压缸的调整,返回,小 结,液压系统的执行元件包括液压马达和液压缸两大类，其功能与动力元件液压泵正好相反，即将输入的液压能转换成机械能以旋转或直线运动形式输出。液压执行元件和液压动力元件的基本原理相同，都是通过密封工作空间的容积变化来实现能量转换的，差别仅仅在于执行过程的不同。正是由于液压马达和液压泵所执行的过程正好相反，为了达到各自最佳的工作性能，他们在结构上往往进行了不同的优化，因此一般情况下，大多数的泵和马达并不可以直接通用。在学习过程中，我们应该紧扣这种原理上的相同和结构上的不同来进行分析理解。,返回,液压缸由于结构简单，设计制造容易等优点在各类液压系统中应用得非常普遍。 本章对最常用的几种液压缸的结构特点、主要性能参数等作了介绍。 通过本章学习，要求了解各类液压马达和液压油缸的工作原理，性能特点及适用范围；掌握有关性能参数的计算方法；对液压缸的安装与使用，主要结构参数计算也要有一个基本的了解。,返回,