教育专题：第一章_液压执行元件.ppt

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1、第三章 液压执行元件第一节第一节 液压马达液压马达第二节第二节 液压缸液压缸第一节第一节 液压马达液压马达一、液压马达的特点及分类一、液压马达的特点及分类特点：特点：液压马达是将液体的压力能转变为液压马达是将液体的压力能转变为连续旋连续旋转转运动机械能的能量转换装置。运动机械能的能量转换装置。理论理论 液压马达与液压泵是可逆的，实际上由于液压马达与液压泵是可逆的，实际上由于机械方面的原因，常常不可逆。机械方面的原因，常常不可逆。定义：定义：执行元件是将系统提供的压力能转变为机执行元件是将系统提供的压力能转变为机械能的能量转换装之。械能的能量转换装之。分类：分类：液压马达液压马达 压力能压力能连

2、续旋转运动连续旋转运动 液压缸液压缸 压力能压力能直线往复运动直线往复运动分类：分类：按结构分类按结构分类:齿轮式齿轮式、叶片式、叶片式、柱塞式柱塞式和和其它形式其它形式。按额定转速不同分：按额定转速不同分：高速高速（n500r/min）和）和低速低速（n500r/min,主要有齿轮式、螺杆主要有齿轮式、螺杆式叶片式和轴柱塞式，其特点是转速式叶片式和轴柱塞式，其特点是转速较高、转动惯量小、便于起动和制动，较高、转动惯量小、便于起动和制动，调节灵明度高，输出转矩不大。调节灵明度高，输出转矩不大。低速液压马达低速液压马达：n500r/min，基本形式是径向柱塞，基本形式是径向柱塞式，也有轴向柱塞式

3、、叶片式和齿轮式，也有轴向柱塞式、叶片式和齿轮式。其特点是排量大、体积大、转速式。其特点是排量大、体积大、转速低、输出转矩大。所以又称为低速大低、输出转矩大。所以又称为低速大转矩液压马达。转矩液压马达。二、液压马达的工作原理二、液压马达的工作原理1、叶片式液压马达、叶片式液压马达 图图3-1所示是叶片式液压马达的工作原理和图所示是叶片式液压马达的工作原理和图形符号。形符号。分析：分析：1)密闭的容积空间。密闭的容积空间。2)压力转变为转矩。压力转变为转矩。3)配流装置。配流装置。特点：特点：优点优点是叶片式液压是叶片式液压马达体积小，转动惯量马达体积小，转动惯量小，动作灵敏，适用于小，动作灵敏

4、，适用于换向频率较高的场合。换向频率较高的场合。缺点缺点是泄漏量大，低速稳定性差。是泄漏量大，低速稳定性差。常用于常用于高速小转矩场合高速小转矩场合。2、径向柱塞式液压马达、径向柱塞式液压马达 图图3-2为径向柱塞式液压马达工作原理图。为径向柱塞式液压马达工作原理图。分析：分析：1)密闭的容积空间密闭的容积空间柱柱塞和缸体构成塞和缸体构成2)压力转变为转矩压力转变为转矩单单个柱塞产生的切向分力个柱塞产生的切向分力为为 ，每个，每个柱塞切向分力合作产生柱塞切向分力合作产生总扭矩，故输出转矩是总扭矩，故输出转矩是脉动的。脉动的。3)配流装置配流装置配油轴配油轴压油腔压油腔进进 油油回油腔回油腔出出

5、 油油三、液压马达的基本参数和基本性能三、液压马达的基本参数和基本性能muju1、液压马达的、液压马达的排量和转矩排量和转矩排量：排量：液压马达的排量定义与液压泵相同，用液压马达的排量定义与液压泵相同，用V表示。表示。理论转矩：理论转矩：（3-2）（因为（因为 ）2、液压马达的机械效率和起动机械效率、液压马达的机械效率和起动机械效率实际转矩：实际转矩：（3-3）其中其中 一般情况下，起动转矩一般情况下，起动转矩T0小于运转中的转矩，小于运转中的转矩，所以引入一个所以引入一个起动机械效率起动机械效率m0，即：即：（3-4）起动效率的高低直接影响到液压马达带载起动起动效率的高低直接影响到液压马达带

6、载起动时的起动性能。时的起动性能。3、液压马达的、液压马达的转速转速和和低速稳定性低速稳定性转速：转速：（3-5）（马达的容积效率为（马达的容积效率为 ）低速稳定性低速稳定性：油液的可压缩性是造成低速爬行的主要原因。油液的可压缩性是造成低速爬行的主要原因。其影响到低速稳定性。其解释的物理模型如图其影响到低速稳定性。其解释的物理模型如图3-3所示。所示。低速大转矩液压低速大转矩液压马达马达是专为低速设是专为低速设计的，所以，其低计的，所以，其低速稳定性比较好。速稳定性比较好。4、调速范围、调速范围 液压马达的调速范围是以其允许的最高转速与液压马达的调速范围是以其允许的最高转速与最低转速之比表示，

7、最低转速之比表示，即即 （3-6）第二节第二节 液压缸液压缸 液压缸是将液体的压力能转变为液压缸是将液体的压力能转变为往复直线运动往复直线运动机械能的能量转换装置。机械能的能量转换装置。一、液压缸的分类一、液压缸的分类按其结构型不同分：按其结构型不同分：活塞缸活塞缸、柱塞缸柱塞缸和和摆动缸摆动缸。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动画动画一、液压缸的分类一、液压缸的分类按其结构型不同分：按其结构型不同分：活塞缸活塞缸、柱塞缸柱塞缸和和摆动缸摆动缸。输出运动的形式不同分：输出运动的形式不同分：活塞缸、柱塞缸是输

8、出活塞缸、柱塞缸是输出往复直线运动往复直线运动(F，v)；摆动缸是输出摆动缸是输出往复旋转运动往复旋转运动(T，)。（一）活塞式液压缸（一）活塞式液压缸分类：分类：双杆式双杆式和和单杆式单杆式两种。两种。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1、双杆式活塞缸、双杆式活塞缸 图图3-4分类：缸体固定分类：缸体固定和和活塞杆固定活塞杆固定两种。两种。1）缸筒固定式双出杆活塞缸）缸筒固定式双出杆活塞缸 图图3-4 a）特点：特点：进、出油口布置在缸筒的两端，且活塞杆进、出油口布置在缸筒的两端，且活塞杆直径通常做成相等，则两个方向的直径通常做成相等，则两个方向的v、F均均相等

9、，工作台移动范围为缸活塞有效行程相等，工作台移动范围为缸活塞有效行程的的3倍，占地面积大，宜用于小型设备。倍，占地面积大，宜用于小型设备。安装方式动画演示安装方式动画演示2）活塞杆固定式双杆活塞缸）活塞杆固定式双杆活塞缸 图图3-4b)特点：特点：进出油口可布置在活塞杆两端，由活塞杆进出油口可布置在活塞杆两端，由活塞杆流入液压缸，也可用软管与缸筒联接，工流入液压缸，也可用软管与缸筒联接，工作台移动范围是缸筒有效行程的作台移动范围是缸筒有效行程的2倍，常倍，常用于大型设备中。用于大型设备中。推力和速度的计算：推力和速度的计算：注：注：1)准确的说，以上两式还分别应该乘以机械效率准确的说，以上两式

10、还分别应该乘以机械效率 和容积效率和容积效率 。2)双出杆活塞缸的活塞杆是受拉双出杆活塞缸的活塞杆是受拉,可做得较细。可做得较细。3)两个方向的推力和速度都相等。两个方向的推力和速度都相等。2、单杆式活塞缸、单杆式活塞缸 将书中的图将书中的图3-5和图和图3-6整理后得到下图所示图整理后得到下图所示图,其是缸筒固定的形式。其是缸筒固定的形式。推力和速度的计算推力和速度的计算图图a)无杆腔进油无杆腔进油单杆缸动画单杆缸动画单杆缸动画单杆缸动画2图图b)有杆腔进油有杆腔进油图图c)差动连接进油差动连接进油 。说明图。说明图a）可作）可作“工进工进”，图，图b）可作）可作“快退快退”。讨论：讨论：设

11、设速度比速度比 ，则有，则有 ，或，或 。速度比按。速度比按JB1068-67选取，一般选取，一般为为1.15、1.25、1.33、1.46、1.61、2。d 越大，越大，相差越大。相差越大。，说明图，说明图c)可作可作“快进快进”。若要若要 ，则有，则有 ，即，即 。以上三种组合，通过油路的连接变换，可实现以上三种组合，通过油路的连接变换，可实现典型动作循环典型动作循环“快进快进工进工进快退快退”。由于由于 ，受到结构设计方面，受到结构设计方面的限制，这两个比值均不可能大太的限制，这两个比值均不可能大太大，若要大，若要快速运动与工作进給的速度有较大的差值时，快速运动与工作进給的速度有较大的差

12、值时，必须采取其它措施，如双泵供油回路。必须采取其它措施，如双泵供油回路。（二）柱塞缸（二）柱塞缸 图图3-7特点：特点：1)柱塞端面是工作面。柱塞端面是工作面。2)缸体内壁与柱塞不接触，故制造、加工方便。缸体内壁与柱塞不接触，故制造、加工方便。3)适合于工作行程较长的场合，或结构尺寸较大适合于工作行程较长的场合，或结构尺寸较大的场合。的场合。4)只能单向运动，要靠外力返回，或成对布置。只能单向运动，要靠外力返回，或成对布置。5)柱塞受压，要防止失稳。柱塞受压，要防止失稳。v、F的计算：的计算：注：注：该两公式同单出杆活塞缸差动连接的情况。该两公式同单出杆活塞缸差动连接的情况。（三）摆动液压缸

13、（三）摆动液压缸 图图3-8摆动液压缸摆动液压缸：是将液体的压力能转变为是将液体的压力能转变为往复旋转往复旋转运动（即摆动）运动（即摆动）机械能的能量转机械能的能量转换换装置。装置。分类分类：单叶片式单叶片式和和双叶片式双叶片式两种。如图两种。如图3-8。双叶片摆动缸动画双叶片摆动缸动画单叶片摆动缸动画单叶片摆动缸动画单叶片式：单叶片式：双叶片式：双叶片式：特点：特点：单叶片的摆角可以达到单叶片的摆角可以达到300，双叶片的摆，双叶片的摆角和角速度只有单叶片的一半，转矩为单角和角速度只有单叶片的一半，转矩为单叶片的两倍。叶片的两倍。下图是摆动液压马达的结构图。下图是摆动液压马达的结构图。（四）

14、其它液压缸（四）其它液压缸1、增压缸、增压缸 增压缸又称增压器，用于短时间局部需要高压增压缸又称增压器，用于短时间局部需要高压的场合中。如图的场合中。如图3-9所示。所示。压力计算：压力计算：式中，式中，称为增压比，称为增压比，说明说明:1)增压缸的压力增大的同时增压缸的压力增大的同时,行程缩短了。行程缩短了。2)图图3-9b的形式可连续输出增压的压力。的形式可连续输出增压的压力。2、伸缩缸、伸缩缸 图图3-10 伸缩缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，伸缩缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，伸，伸出时有较长的行程。

15、图出时有较长的行程。图3-10分别是单作用与双作分别是单作用与双作用式伸缩缸。用式伸缩缸。伸伸缩缩缸缸工工作作时时是是按按有有效效工工作作面面积积的的大大小小依依次次伸伸出出，推推力力逐逐渐渐减减小小，速速度度逐逐渐渐增增加加。退退回回时时刚好相反。刚好相反。伸缩缸动画伸缩缸动画2伸缩缸动画伸缩缸动画13、齿轮缸、齿轮缸 图图3-11 齿轮缸是由两个活塞缸和一套齿轮齿条传动装齿轮缸是由两个活塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成。其输出运动的形式与摆动液压缸相似。置组成。其输出运动的形式与摆动液压缸相似。二、液压缸的典型结构和组成二、液压缸的典型结构和组成（一）液压缸的典型结构举例（一）液压缸的典型结

16、构举例 图图3-12 缸动画缸动画（二）液压缸的组成（二）液压缸的组成 液压缸一般由液压缸一般由五部分组成五部分组成：缸筒和缸盖缸筒和缸盖、活塞活塞和活塞杆和活塞杆、密封装置密封装置、缓冲装置缓冲装置和和排气装置排气装置。1、缸筒和缸盖、缸筒和缸盖 连接方式如图连接方式如图3-13所示。所示。2、活塞和活塞杆活塞和活塞杆 图图3-14 材料：材料：活塞可采用耐磨铸铁、灰铸铁和碳钢等。活塞可采用耐磨铸铁、灰铸铁和碳钢等。活塞杆可采用碳钢和无缝钢管。活塞杆可采用碳钢和无缝钢管。结构：结构：1)锥销连接锥销连接 结构简单、可靠结构简单、可靠,锥销小端常做成开口销的形式锥销小端常做成开口销的形式2)螺

17、纹连接螺纹连接 结构简单，装拆方便，但需注意螺纹的防松。结构简单，装拆方便，但需注意螺纹的防松。3)半环连接半环连接 结构较复杂，装卸不便，工作可靠。结构较复杂，装卸不便，工作可靠。4)整体结构式整体结构式 只适用于尺寸较小的场合。只适用于尺寸较小的场合。3、密封装置密封装置 这里主要讨论动密封。其密封的形式主要有这里主要讨论动密封。其密封的形式主要有1）间隙密封间隙密封 右图所示右图所示 活塞上开环形槽可提高密封性能。活塞上开环形槽可提高密封性能。其结构简单，可耐高温，但泄漏大，其结构简单，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无补偿能力。加工要求高，磨损后无补偿能力。2）摩擦环密封摩擦环密

18、封 右图所示右图所示 密封效果较好，密封效果较好，摩擦环的材料多采摩擦环的材料多采用尼龙或其它高分子材料用尼龙或其它高分子材料，摩擦系数，摩擦系数小，磨损后有自动补偿能力，加工要小，磨损后有自动补偿能力，加工要求高，装拆不便。求高，装拆不便。3）密封圈密封）密封圈密封 右图所示右图所示 结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，应用结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，应用广泛。常见的有广泛。常见的有O型型、Y型型和和V型型。3）密封圈密封）密封圈密封 右图所示右图所示 结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，应用结构简单，制造方便，磨损后有自动补偿能力，应用广泛。常见的有广泛。常见的有

19、O型型、Y型型和和V型型。4、缓冲装置缓冲装置 图图3-15 原理：原理：利用行程终端活塞与缸盖之间的一部分油利用行程终端活塞与缸盖之间的一部分油液从节流小孔或缝隙中挤出产生阻力，使工液从节流小孔或缝隙中挤出产生阻力，使工作部件受到制动、减速，达到缓冲的目的。作部件受到制动、减速，达到缓冲的目的。图图3-15是缓冲装置的典型结构，分别为是缓冲装置的典型结构，分别为间隙式间隙式、节流口可调式节流口可调式和和节流口变化式节流口变化式结构。结构。5、排气装置、排气装置 图图3-16三、液压缸的设计与计算（略）三、液压缸的设计与计算（略）无排气装置液压缸的排气方法简介。无排气装置液压缸的排气方法简介。本 章 结 束谢 谢！下下图图所所示示的的内内曲曲线线型型马马达达是是一一个个典典型型的的低低速速大大扭扭矩矩液液压压马马达达，排排量量大大，低低速速稳稳定定性性好好(可可达达10r/min以下以下)，可，可直接与工作机构连直接与工作机构连接，不需减速装置，接，不需减速装置，简化结构。简化结构。动画演示动画演示返返 回回返返 回回内曲线型的低速大扭矩液压马达工作原理动画内曲线型的低速大扭矩液压马达工作原理动画