第四章液压执行元件.ppt

液压传动第四章 液压执行元件第四章 液压执行元件l液压马达液压马达l液压缸液压缸液压传动第四章 液压执行元件 液压执行元件是将液压能转变为机械能的能量转换装置，包括液压缸和液压马达。液压马达输出旋转运动，液压缸输出直线运动液压传动第四章 液压执行元件一、液压马达l液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。l马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。l马达的分类：按工作特性：ns500r/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 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）按排量是否可调：可分为定量马达和变量马达。液压传动第四章 液压执行元件液压马达图形符号液压马达图形符号液压传动第四章 液压执行元件液压马达的特性参数l工作压力与额定压力工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差p。额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。l流量与容积效率 输入马达的实际流量 qMqMtq 其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时，达到要求转速所需进口流量。容积效率Mv qMt/qM 1 q/qMl排量与转速 排量V为不考虑泄漏时输出轴旋转一周所需油液体积。转速 n qMt/V qMMV/V液压传动第四章 液压执行元件l转矩与机械效率 实际输出转矩 TMTt-T 理论输出转矩 TMtp V/2机械效率MmTM/TMtl功率与总效率M PMo/PmiT 2n/p qM MvM式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。液压传动第四章 液压执行元件1、齿轮马达l工作原理l结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口；为减少摩擦力矩，采用滚动轴承；为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。液压传动第四章 液压执行元件2、叶片马达l工作原理l结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；叶片在转子中沿径向布置，叶片顶端对称倒角，以适应正反转要求，应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。叶片底部通高压油。液压传动第四章 液压执行元件3、轴向柱塞马达l工作原理l结构特点 轴向柱塞马达除了配流盘结构和进、出油口的流道大小和形状完全对称外，其它均与轴向柱塞泵相同。应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。液压传动第四章 液压执行元件4、低速柱塞马达通常采用径向柱塞式结构。特点：高压、大排量以获得低速、大扭矩，低速稳定性好体积和转动惯量大，不能用于反应灵敏和频繁换向的场合液压传动第四章 液压执行元件二、液压缸1液压缸的分类摆动缸按结构形式活塞缸柱塞缸单活塞杆式双活塞杆式单作用式缸按作用方式双作用式缸 液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压传动第四章 液压执行元件单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸弹簧复位式液压缸弹簧复位式液压缸液压传动第四章 液压执行元件2常用液压缸及其速度、推力特性l双杆式活塞缸 分为缸筒固定式和活塞杆固定式。缸筒固定式中工作台的运动范围为活塞有效行程的3倍，占地面积大，适用于小型机床，活塞杆固定式的工作台的运动范围为活塞有效行程的2倍，适用于大、中型设备双杆活塞缸双杆活塞缸 v q v/A 4 qv/（D 2 d 2）缸在左右两个方向上输出的速度相等，v为缸的容积效率。F A（p1 p2）m（D 2d 2）（p1 p2）m/4缸在左右两个方向上输出的推力相等，m为缸的机械效率。液压传动第四章 液压执行元件l单杆式活塞缸 活塞只有一端带活塞杆，如下图。单杆液压缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式，和它们相联的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍单杆式活塞缸单杆式活塞缸 向右运动速度向右运动速度 v1 qv/A1 4 qv/D 2 向右运动推力向右运动推力 F1（A1p1 A2p2）m 向左运动速度向左运动速度 v2 qv/A2 4 qv/（D 2 d 2）向左运动推力向左运动推力 F2（A2 p1 A1p2）m 往返速比往返速比 v v2/v11/1（d/D）2 式中式中v为缸的容积效率，为缸的容积效率，m为缸的机械效率为缸的机械效率液压传动第四章 液压执行元件 差动连接：在不增加供油流量的情况下得到较快的运动速度，广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其它设备的快速运动中。运动速度运动速度 v3（q q）/A1（q A2v3）/A1 整理得：整理得：v3 q/（A1A2）4 q/d 2 活塞推力活塞推力 F3 p1（A1A2）m液压传动第四章 液压执行元件l柱塞缸 柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。柱塞缸能承受一定的径向力。柱塞运动速度 v qv/A 4 qv/d2柱塞推力 F pAmpm（d 2/4）液压传动第四章 液压执行元件l伸缩缸 它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。可分为双作用伸缩液压缸和单作用伸缩液压缸，单作用伸缩液压缸的回程靠外力或负载作用。当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。液压传动第四章 液压执行元件l增压缸 增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合增压缸原理增压比为大活塞与小柱塞的面积比 KD 2/d 2 小柱塞缸输出的压力 pb paKm系统中常用的增压缸回路液压传动第四章 液压执行元件l摆动缸当通入液压油，它的主轴能输出小于360的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。双叶片式 摆动角度一般小于150。但在相同条件下，输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。单叶片式 摆动角度较大，可达300液压传动第四章 液压执行元件l齿条活塞缸 齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。液压传动第四章 液压执行元件三、液压缸的结构及特点缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。液压传动第四章 液压执行元件l缓冲装置 液压缸一般都设置缓冲装置，特别是液压缸驱动的质量较大、工作部件运动速度较快时，为避免在行程终点活塞与缸盖（或缸底）产生撞击，影响工作精度或损坏液压缸。缓冲装置的工作原理：活塞或缸筒在行程终端时封住活塞和缸盖间的部分油液，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，避免活塞和缸盖相撞。液压传动第四章 液压执行元件l排气装置 缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，缸里和管道中会渗入空气，为防止执行元件出现爬行，噪声等不正常现象，需把空气排出。一是在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，二是在最高处设置放气孔或放气阀，如下图液压传动第四章 液压执行元件l最小导向长度导向套滑动面的长度A，在D80mm时取A=(0.6-1.0)D,在D80mm时取A=(0.6-1.0)d；活塞的宽度取B=(0.6-1.0)DHL/20+D/2 液压传动第四章 液压执行元件1、已知液压马达的排量Vm=250mL/r；入口压力为9.8MPa；出口压力为0.49 MPa；此时的总效率m=0.9；容积效率mv=0.92。当输入流量qm为22L/min时，试求：(1)液压马达的输出转矩（Nm）；(2)液压马达的输出功率（kw）；(3)液压马达的转速（r/min）。2.下图三种结构和安装型式的液压缸，活塞和活塞杆的直径分别为D、d。若进入液压缸的流量为q，压力为p，分析各缸筒运动的方向及输出力、速度的大小。习题习题