液压与气压传动执行元说课讲解.ppt
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1、液压与气压传动执行元液压与气压传动执行元 液压系统执行机构是将液压能转变为机械能的装置。液压系统执行机构是将液压能转变为机械能的装置。一、液压系统执行机构种类一、液压系统执行机构种类 活塞缸活塞缸 柱塞缸柱塞缸液压缸液压缸 摆动油缸摆动油缸 其他常用缸其他常用缸 叶片式叶片式 液压马达液压马达 齿轮式齿轮式 柱塞式柱塞式 推拉油缸推拉油缸 其他其他二、执行机构作用二、执行机构作用1 1.活活(柱)塞缸:实现往复柱)塞缸:实现往复直线运动,输出力和速度直线运动,输出力和速度2 2.液压马达:实现连续回转,输出扭矩和角速度液压马达:实现连续回转,输出扭矩和角速度3 3.摆动缸:实现往复摆动,输出力
2、矩和角速度;摆动缸:实现往复摆动,输出力矩和角速度;4 41 1 液压缸液压缸一、单杆活塞缸一、单杆活塞缸1 1.简介:往复运动主简介:往复运动主体为活塞,是双作用体为活塞,是双作用油缸。一个吸油口,油缸。一个吸油口,一个排油口;一个排油口;单出杆单出杆。图形符号:图形符号:北京科技大学2 2.单杆活塞缸单杆活塞缸特点特点:1 1)两腔面积不等两腔面积不等A A1 1AA2 22 2)输入相同的流量,活塞运动速度)输入相同的流量,活塞运动速度油进入大腔,活塞运动速度慢油进入大腔,活塞运动速度慢:油进入小腔,活塞运动速度快:油进入小腔,活塞运动速度快:以防有杆腔速度过大,以防有杆腔速度过大,造成
3、冲击。造成冲击。一般一般3 3)推力:推力:两腔分别通入压力油时,两方向推力不等。两腔分别通入压力油时,两方向推力不等。油进大腔,推力大:油进大腔,推力大:油进小腔,推力小:油进小腔,推力小:4 4)差动连接差动连接 油缸两腔互通并输入压力油的状态。油缸两腔互通并输入压力油的状态。油缸受力状态油缸受力状态:油缸运动方向:使缸杆伸出油缸运动方向:使缸杆伸出油缸运动速度油缸运动速度:相当于作用面积为活塞杆面积,差动连接速度快,相当于作用面积为活塞杆面积,差动连接速度快,输出力小输出力小5 5)差动连接应用)差动连接应用通过控制阀来改变单杆活塞缸各油口的连接方式,通过控制阀来改变单杆活塞缸各油口的连
4、接方式,实现三种活塞的运动速度实现三种活塞的运动速度;v3 v3 v2 v2 v1 v1快进快进(差动连接差动连接)一一工进工进(无杆腔进液体或气体无杆腔进液体或气体)一一快退快退(有杆腔进液体或气体有杆腔进液体或气体)的工作循环。的工作循环。差动连接不增加油泵流量,实现快速运动。差动连接不增加油泵流量,实现快速运动。二、双出杆油缸二、双出杆油缸图形符号:图形符号:北京科技大学双出杆油缸特点:双出杆油缸特点:n两腔作用面积相等两腔作用面积相等n两腔分别输入相同压力油时,两腔分别输入相同压力油时,两个方向输出力相等两个方向输出力相等n两腔分别输入相同的流量时,两腔分别输入相同的流量时,两方向的速
5、度相等两方向的速度相等n占地范围:占地范围:缸固定缸固定 3 3L L;杆固定杆固定 2 2L Ln适用于输出速度和力对称要求的场合适用于输出速度和力对称要求的场合三、柱塞缸三、柱塞缸 :n柱塞和缸筒内壁不接触,缸柱塞和缸筒内壁不接触,缸筒内孔不需精加工筒内孔不需精加工n柱塞缸只能制成单作用缸,柱塞缸只能制成单作用缸,往复运动需要成对使用往复运动需要成对使用四、摆动油缸四、摆动油缸n单叶片:摆角大单叶片:摆角大,输出力矩小输出力矩小;摆角范围:摆角范围:300300度;度;n双叶片:摆角小双叶片:摆角小,输出力矩大输出力矩大;摆角范围:摆角范围:150150度;度;五、其他油缸:五、其他油缸:
6、1.1.多级缸:油缸杆、缸体合一,形成多级伸缩,多级缸:油缸杆、缸体合一,形成多级伸缩,空间空间小,距离大。小,距离大。伸出:先大后小;推力:先大后小;速度:先慢后快伸出:先大后小;推力:先大后小;速度:先慢后快 缩回:先小后大缩回:先小后大2.2.增压缸:增加局部压力,减少油马达的压力,输出增压缸:增加局部压力,减少油马达的压力,输出流量变小流量变小3 3.齿条缸:将往复平动变为转动。齿条缸:将往复平动变为转动。北京科技大学1 1.拉杆气缸拉杆气缸六、气缸六、气缸2 2.超薄气缸超薄气缸3.3.微型气缸微型气缸4 4.冲击气缸冲击气缸n冲击气缸是一冲击气缸是一种特殊的气动种特殊的气动执行元件
7、;执行元件;n它具有冲击能它具有冲击能量大、结构简量大、结构简单、体积小等单、体积小等优点。优点。n在很多设备上在很多设备上起着不可替代起着不可替代的作用。的作用。开始作用面积开始作用面积冲击作用面积冲击作用面积液压缸种类液压缸种类4 4.2.2 油缸的一般构造油缸的一般构造一、一、液压缸结构双作用单活塞杆液压缸1耳环2螺母3防尘圈4、17弹簧挡圈5套6、15卡键7、14O形密封圈8、12Y形密封圈9缸盖兼导向套10缸筒11活塞13耐磨环16卡键帽18活塞杆19衬套20缸底二、缸筒组件二、缸筒组件缸筒材料缸筒材料:普通低合金结构钢:普通低合金结构钢:1515MnV;MnV;碳素钢:碳素钢:20
8、20、3535、45;45;不锈钢:不锈钢:Cr18Ni9Cr18Ni9通常标准尺寸的热轧、冷拔采用无缝钢管;通常标准尺寸的热轧、冷拔采用无缝钢管;对大件可采用铸钢、锻钢;对大件可采用铸钢、锻钢;缸筒、端盖、及其连接件缸筒、端盖、及其连接件三、活塞组件三、活塞组件1 1、元件:活塞、活塞杆、导向套、密封等、元件:活塞、活塞杆、导向套、密封等双作用单活塞杆液压缸1耳环2螺母3防尘圈4、17弹簧挡圈5套6、15卡键7、14O形密封圈8、12Y形密封圈9缸盖兼导向套10缸筒11活塞13耐磨环16卡键帽18活塞杆19衬套20缸底2 2.连接方式:整体、焊接、螺纹连接、卡件连接;连接方式:整体、焊接、螺
9、纹连接、卡件连接;要求:保证两连接件的同心度;要求:保证两连接件的同心度;3 3.活塞导向结构:活塞导向结构:4 4.活塞的密封:活塞的密封:活塞的密封:活塞的密封:五、密封五、密封作用:保证持系统介作用:保证持系统介质不泄漏,质不泄漏,确保确保 系系统正常工作;统正常工作;要求:防止内外泄漏,要求:防止内外泄漏,提高工作效率,保护提高工作效率,保护工作环境;工作环境;间隙密封防止进气,间隙密封防止进气,保证运动平稳性;保证运动平稳性;防止污物和灰尘,对防止污物和灰尘,对密封元件的密封元件的 磨损和对磨损和对系统的损坏;系统的损坏;密封种类:密封种类:密封圈种类较多,根据不同的密封要求,选用不
10、同的形密封圈种类较多,根据不同的密封要求,选用不同的形状的密封圈,常用的密封圈有:状的密封圈,常用的密封圈有:1 1、O O型密封圈型密封圈2 2、U U型密封圈型密封圈3 3、V V型密封圈型密封圈4 4、Y Y型密封圈型密封圈密封形式:间隙密封、密封圈密封密封形式:间隙密封、密封圈密封运动形式:往复运动和旋转密封运动形式:往复运动和旋转密封密封材料:金属密封材料:金属 铜、铝铜、铝、橡胶:各种类型,高温,常橡胶:各种类型,高温,常温;温;尼龙:聚四尼龙:聚四 氟乙烯:氟乙烯:六、缓冲装置六、缓冲装置避免活塞撞击端盖,产生冲击和噪音,影响工作的避免活塞撞击端盖,产生冲击和噪音,影响工作的平稳
11、性,消除冲击负荷损坏机件。平稳性,消除冲击负荷损坏机件。缓冲形式:缓冲形式:1 1)节流可调试:开始有缓冲作用,后逐渐减弱、)节流可调试:开始有缓冲作用,后逐渐减弱、变慢,适当调节节流口,可以达到缓冲的效果。变慢,适当调节节流口,可以达到缓冲的效果。2 2)节流可变式:在活塞上开轴向三角形沟槽,在)节流可变式:在活塞上开轴向三角形沟槽,在缓冲过程中,节流口由大变小,缓冲作用均匀,冲缓冲过程中,节流口由大变小,缓冲作用均匀,冲击压力小。击压力小。七、排气装置七、排气装置油缸最高部位存有气油缸最高部位存有气体,影响工作平稳性,体,影响工作平稳性,产生震动和爬行。还产生震动和爬行。还可产生气蚀。可产
12、生气蚀。一般油缸油管在油缸一般油缸油管在油缸上部,便于排气;上部,便于排气;对要求较高的液压缸,对要求较高的液压缸,采用排气阀:采用排气阀:注意排气针的自位性。注意排气针的自位性。4 4.4.4 液压缸的基本参数设计液压缸的基本参数设计1 1)液压缸驱动力)液压缸驱动力液压缸驱动力由供油压力液压缸驱动力由供油压力 p p 以及液压缸筒以及液压缸筒内径内径D D、缸杆直径缸杆直径d d决定。决定。A)A)压力确定压力确定额定压力:指油缸在使用中推荐的最高使用额定压力:指油缸在使用中推荐的最高使用压力;正常工作时的最大压力;压力;正常工作时的最大压力;液压缸额定压力系列(液压缸额定压力系列(MPa
13、MPa)GB2346-80GB2346-80最高压力:缸的极限压力,极限承载能力;最高压力:缸的极限压力,极限承载能力;根据不同的工作设备选择适当的供油标准压力。根据不同的工作设备选择适当的供油标准压力。0.6311.62.546.310162540B)B)缸筒内径缸筒内径D D确定确定若:忽略回油压力,则无杆腔缸筒内径若:忽略回油压力,则无杆腔缸筒内径D D:若:忽略回油压力,则有杆腔缸筒内径若:忽略回油压力,则有杆腔缸筒内径D D:根据计算值查下表确定缸筒内径根据计算值查下表确定缸筒内径D DC)C)缸杆直径缸杆直径d d确定确定根据液压缸的速度比:根据液压缸的速度比:计算后应取标准值计算
14、后应取标准值实际上,供油压力实际上,供油压力 p p 与缸筒内径与缸筒内径D D的选择根据实际情况,的选择根据实际情况,不断的调整,还要考虑系统其他执行元件的工作压力,不断的调整,还要考虑系统其他执行元件的工作压力,综合确定。综合确定。2 2)液压缸运动速度)液压缸运动速度 根据设备运动速度要求确定缸筒内径根据设备运动速度要求确定缸筒内径D D、缸杆内径缸杆内径d d液压缸运动速度一般小于液压缸运动速度一般小于10001000mm/s;mm/s;速度比根据设备要求设定但应取标准。速度比根据设备要求设定但应取标准。1 1)缸筒壁厚计算:)缸筒壁厚计算:A)A)采用查表方法:采用查表方法:3 3)
15、液压缸强度校核)液压缸强度校核B)B)计算方法:计算方法:为为 薄壁筒,计算公式:薄壁筒,计算公式:式中:式中:p为缸筒试验压力,当缸的额定压力pn16MPa时,取p=1.5pn,pn为缸生产时的试验压力;当pn16MPa时,取p=1.25 pn 为为 厚壁筒,计算方法如下:厚壁筒,计算方法如下:2 2)活塞杆稳定性计算)活塞杆稳定性计算当当 时,考虑缸杆的稳定性。时,考虑缸杆的稳定性。缸稳定的条件:缸稳定的条件:1 1)缓冲缸结构)缓冲缸结构 4 4)气压缸缓冲装置设计计算)气压缸缓冲装置设计计算 缓冲装置设计计算(自学)A)A)缓冲结构缓冲结构1 1.了解结构;了解结构;2 2.缓冲工作原
16、理;缓冲工作原理;3 3.缓冲调节方式;缓冲调节方式;4 4.反向启动。反向启动。5 5)液压缸缓冲装置设计计算)液压缸缓冲装置设计计算 计算理论依据:运动部件的动能和液压能被缓冲阻尼计算理论依据:运动部件的动能和液压能被缓冲阻尼完全消耗。完全消耗。运动部件的动能:运动部件的动能:B B)液压缸缓冲装置参数计算液压缸缓冲装置参数计算缓冲过程中的液压能:缓冲过程中的液压能:缓冲过程中的液压能:缓冲过程中的液压能:缓冲过程中的平均压力:缓冲过程中的平均压力:缓冲过程中的最大压力:缓冲过程中的最大压力:c c)液压缸缓冲特性分析液压缸缓冲特性分析 计算所得的最大压力用以校核缸的强度。计算所得的最大压
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