6第三章液压执行元件.ppt

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1、第三章第三章 液压执行元件液压执行元件第一节第一节 液压马达液压马达将液压能转换为机械能将液压能转换为机械能输入输入压力、流量压力、流量输出输出转动转动：力矩：力矩T T、角速度、角速度（转速（转速n n）v学习目标学习目标：v1、学会根据使用条件，选择液压马达的实际、学会根据使用条件，选择液压马达的实际输出转矩、实际转速，液压马达的调速范围，输出转矩、实际转速，液压马达的调速范围，启动性能；启动性能；v2、学会根据液压马达选择液压泵的输出压力、学会根据液压马达选择液压泵的输出压力、流量及配套电机功率、转速。流量及配套电机功率、转速。径径向向柱柱塞塞油油马马达达图形符号图形符号一、液压马达的分

2、类及特点一、液压马达的分类及特点v按结构类型来分按结构类型来分 齿轮式齿轮式v 叶片式叶片式v 柱塞式柱塞式按额定转速分：按额定转速分：齿轮式齿轮式 高速高速额定转速额定转速高于高于500 r/min 螺杆式螺杆式 叶片式叶片式 轴向柱塞式轴向柱塞式 低速低速额定转速额定转速低于低于500 r/min 径向柱塞油马达径向柱塞油马达通通常常高高速速液液压压马马达达输输出出转转矩矩不不大大（仅仅几几十十牛牛米米到到几几百百牛牛米米），所所以以又又称称为为高高速速小小转转矩马达矩马达。高速液压马达的主要特点高速液压马达的主要特点转速高转速高，转动惯量小，便于启动和制动，转动惯量小，便于启动和制动，灵

3、敏度高灵敏度高等。等。v低速液压马达的主要特点低速液压马达的主要特点v输入压力高，排量大，体积大，输入压力高，排量大，体积大，v转速低转速低（几转甚至零点几转每分钟（几转甚至零点几转每分钟可在v 每分钟10转以下平稳运转），），v输出转矩大输出转矩大（可达几千牛（可达几千牛米到几万米到几万v 牛牛米），米），v又称为又称为低速大转矩液压马达。低速大转矩液压马达。1、叶片式液压马达、叶片式液压马达二、液压马达的工作原理二、液压马达的工作原理叶片式液压马达工作原理叶片式液压马达工作原理原理原理由于压力油作用，受力不平衡使转由于压力油作用，受力不平衡使转子产生转矩。子产生转矩。输出输出转矩转矩T T

4、与液压马达的与液压马达的排量排量V VM M和液压马和液压马达达进出油口进出油口之间的之间的压力差压力差有关有关，转速转速n n输入液压马达的流量输入液压马达的流量q qM M大小来决定大小来决定。v转动特性转动特性能正反转（能正反转（压、回油互换压、回油互换）v结构特点结构特点：v叶片要叶片要径向径向放置放置-适应正反转适应正反转v在回、压油腔通入在回、压油腔通入叶片根部叶片根部的通路上应设置的通路上应设置单向阀单向阀-使叶片根部始终通压力油使叶片根部始终通压力油v在在叶片根部叶片根部应设置应设置预紧弹簧预紧弹簧-使叶片在启动使叶片在启动前能伸出前能伸出叶片式液压马达的叶片式液压马达的使用使

5、用特点特点体积小，转动惯量小，动作灵敏体积小，转动惯量小，动作灵敏允许高频换向，且角速度和输出转矩脉动小；允许高频换向，且角速度和输出转矩脉动小；缺点缺点：泄漏量较大，低速工作时不稳定（泄漏量较大，低速工作时不稳定（爬行爬行）；）；因此叶片式液压马达一因此叶片式液压马达一般用于般用于转速高、转速高、转矩小转矩小和和动作要求灵敏动作要求灵敏的场合。的场合。2 2、径向柱塞式液压马达、径向柱塞式液压马达工作原理工作原理：定子与缸体存在一偏心距，定子与缸体存在一偏心距，在柱塞与定子在柱塞与定子接触处接触处，定子对，定子对柱塞的反作用力为柱塞的反作用力为F FN N 可分解为可分解为 F FF F F

6、 FT T 切向力产生转矩切向力产生转矩 由于在压油区作用有好几个柱由于在压油区作用有好几个柱塞，在这些柱塞上所产生的转塞，在这些柱塞上所产生的转矩都使缸体旋转，并输出转矩。矩都使缸体旋转，并输出转矩。v结构：结构：径向柱塞马达的特点径向柱塞马达的特点v优点：优点：v转速转速低（低于低（低于500r/min500r/min，有的可达每分钟，有的可达每分钟v 几转甚至零点几转）几转甚至零点几转）v输出转矩大输出转矩大（可达几千牛米到几万牛米）（可达几千牛米到几万牛米）v 排量排量大，大，v体积体积大，大，v属于属于低速大扭矩低速大扭矩液压马达。液压马达。径向柱塞液压马达径向柱塞液压马达多用于多用

7、于低速大转矩低速大转矩的情况下的情况下。v连杆连杆偏心定子式偏心定子式v该马达有五个柱塞，壳体上有五个缸，。连杆通过球铰与活塞联接，另一该马达有五个柱塞，壳体上有五个缸，。连杆通过球铰与活塞联接，另一端为圆弧表面，圆弧半径与偏心轮半径一致，两个圆环套在连杆的圆弧外端为圆弧表面，圆弧半径与偏心轮半径一致，两个圆环套在连杆的圆弧外表面，而连杆既能沿着偏心轮的圆弧表面滑动而又不能脱开，输出轴左端表面，而连杆既能沿着偏心轮的圆弧表面滑动而又不能脱开，输出轴左端通过联轴器使配流轴同步旋转。通过联轴器使配流轴同步旋转。连杆式径向连杆式径向柱塞马达柱塞马达 定子有多段曲线，转子每转一转柱塞来回往复多次，定子

8、有多段曲线，转子每转一转柱塞来回往复多次，排量大排量大，所以，所以转矩大转矩大。定子内表面采用正弦曲线，（或等加速曲线、阿基米德定子内表面采用正弦曲线，（或等加速曲线、阿基米德曲线），保证在低转速下也能稳定工作。曲线），保证在低转速下也能稳定工作。为增大转矩，也有做成多排转子，各排错开可减小脉动。为增大转矩，也有做成多排转子，各排错开可减小脉动。v曲线定子曲线定子式式v多作用指定子的内曲面可以多达十几段（多次行程）。转子每多作用指定子的内曲面可以多达十几段（多次行程）。转子每转一转，每个柱塞经过每一段时都要吸排油各一次，柱塞要进转一转，每个柱塞经过每一段时都要吸排油各一次，柱塞要进行多次进退，

9、对输出轴产生多次渐增转矩，并通过输出轴带动行多次进退，对输出轴产生多次渐增转矩，并通过输出轴带动负载旋转，因此称为多作用马达。负载旋转，因此称为多作用马达。v轴向柱塞泵轴向柱塞泵除阀式配流外，其它除阀式配流外，其它形式原则上形式原则上都可以作为液压马达都可以作为液压马达用用，即，即轴向柱塞泵和轴向柱塞马轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是达是可逆可逆的的。3、轴向柱塞马达轴向柱塞马达v直轴或斜轴式液压泵都可以作液压马达用。直轴或斜轴式液压泵都可以作液压马达用。v原理：原理：v在配流盘的一侧槽中通入压力油，另一侧回油，将使柱在配流盘的一侧槽中通入压力油，另一侧回油，将使柱塞塞球头压在斜盘上，其反作用力的分

10、力球头压在斜盘上，其反作用力的分力将使缸体带动轴将使缸体带动轴转动从而输出力矩和转速。转动从而输出力矩和转速。轴向柱塞马达的特点轴向柱塞马达的特点v转矩较小转矩较小，v转速较高转速较高，v可以反转可以反转，v多用于多用于高转速小转矩高转速小转矩的工作场合。的工作场合。4、齿轮马达、齿轮马达v结构特点结构特点：v进出油口相等进出油口相等、对称对称齿轮马达在结构齿轮马达在结构上为了适应正反转要求上为了适应正反转要求v有有单独外泄油口单独外泄油口将轴承部分的泄漏油引将轴承部分的泄漏油引出壳体外出壳体外；v采用采用滚动轴承滚动轴承减少启动摩擦力矩；减少启动摩擦力矩；v齿轮液压马达的齿轮液压马达的齿数齿

11、数比泵的齿数要比泵的齿数要多多v为了减少转矩脉动为了减少转矩脉动,。齿轮马达的特点及应用齿轮马达的特点及应用v缺点：缺点：v不能产生较大转矩不能产生较大转矩密封性差，容积效率密封性差，容积效率较低较低，输入油输入油压力不能过高压力不能过高，v瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变瞬间转速和转矩随着啮合点的位置变化而变化化v适合于适合于高速小转矩高速小转矩的场合。的场合。v一般用于工程机械、农业机械以及对转矩均一般用于工程机械、农业机械以及对转矩均匀性要求不高的机械设备上匀性要求不高的机械设备上。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v基本参数基本参数v排量排量每转的每

12、转的输入流量（输入流量（理论流量理论流量），v 决定转速决定转速v流量流量每分钟输入的理论流量每分钟输入的理论流量v压力压力 输入的油压（输入的油压（油泵输出压力油泵输出压力总损失总损失）v 输出油压输出油压v压力差压力差输入油压输出油压输入油压输出油压v排量排量和输入输出和输入输出压力差压力差决定决定转矩转矩 v1、液压马达的排（流）量与转矩的关系液压马达的排（流）量与转矩的关系 vpp液压马达进、出油口之间的液压马达进、出油口之间的压力差压力差v液压马达的液压马达的输入流量输入流量（Vn）vTt 液压马达液压马达输出输出的的理论转矩理论转矩v角速度角速度(=2n)，如果不计损失，如果不计损

13、失，v所以，马达的所以，马达的理论转矩理论转矩为为（理论转矩与压力差和排量（理论转矩与压力差和排量 的关系）的关系）v2、液压马达的机械效率液压马达的机械效率v液压马达的实际输出转矩液压马达的实际输出转矩TM总要比理论转矩总要比理论转矩TMt小些小些效率效率。v 机械效率机械效率 运行运行机械效率机械效率v 起动起动机械效率，机械效率，低于运行效率低于运行效率v运行运行机械效率机械效率：v式中，式中，TM M实际实际运行运行输出转矩输出转矩 v MmMm 马达的马达的运行运行机械效率机械效率v起动起动机械效率机械效率液压马达的启动性能，液压马达的启动性能，v 用用m0m0表示表示 v式中，式中

14、，T TM0M0为液压马达的为液压马达的起动起动转矩转矩v T TMtMt为液压马达的为液压马达的理论理论转矩转矩v Mm0Mm0 马达的马达的起动起动机械效率机械效率v启动转矩降低的原因启动转矩降低的原因v在静止状态下的摩擦系数最大，在摩擦表面在静止状态下的摩擦系数最大，在摩擦表面出现相对滑动后摩擦系数明显减小，在同样出现相对滑动后摩擦系数明显减小，在同样的压力下，液压马达由静止到开始转动的启的压力下，液压马达由静止到开始转动的启动状态的输出转矩要比运转中的转矩小。动状态的输出转矩要比运转中的转矩小。v意义意义给液压马达给液压马达带载启动带载启动造成了困难造成了困难v不同类型的液压马达，内部

15、受力部件的力平不同类型的液压马达，内部受力部件的力平衡情况不同，摩擦力的大小不同，所以衡情况不同，摩擦力的大小不同，所以Mm也不尽相同，同一类液压马达，摩擦副的力也不尽相同，同一类液压马达，摩擦副的力平衡设计不同，其平衡设计不同，其Mm也有高低之分。也有高低之分。v例如，有的例如，有的齿轮马达齿轮马达的的Mm只有只有0.6左右，而左右，而高性能高性能低速大转矩液压马达低速大转矩液压马达却可达却可达0.9左右，左右，相差很大。相差很大。所以所以，如果液压马达如果液压马达带载带载启动，启动，必须注意到所选择的液压马达的必须注意到所选择的液压马达的启动性能启动性能。v3、液压马达的液压马达的转速转速

16、和和低速低速稳定性稳定性v液压马达的转速取决于供液的液压马达的转速取决于供液的流量流量qM和液压马达和液压马达本身的（本身的（理论理论）排量排量VM，v液压马达的实际转速液压马达的实际转速n nM M要比理论转速小要比理论转速小。v原因原因液压马达内部有泄漏，液压马达内部有泄漏，v式中，式中，n nM M 液压马达的液压马达的实际转速实际转速v q qM M 液压马达的液压马达的输入流量输入流量；v V VM M 液压马达的液压马达的理论理论排量排量v MVMV 液压马达的液压马达的容积效率容积效率v转速过低时转速过低时的的爬行现象爬行现象当液压马达工作当液压马达工作转速过低时，往往保持不了均

17、匀的速度，进转速过低时，往往保持不了均匀的速度，进入入时动时停时动时停的不稳定状态。的不稳定状态。v为防止为防止“爬行爬行”：高速高速液压马达工作转速液压马达工作转速不应不应v 低于低于10r/min10r/min，v 低速低速马达的工作转速马达的工作转速不应不应v 低于低于3r/min3r/min。v一般地说，一般地说，低速大低速大-转矩液压马达的低速稳定转矩液压马达的低速稳定性要比高速马达为好性要比高速马达为好。低速大转矩马达的排。低速大转矩马达的排量大，因而尺寸大，即便是在低转速下工作量大，因而尺寸大，即便是在低转速下工作摩擦副的滑动速度也不致过低，加之马达排摩擦副的滑动速度也不致过低，

18、加之马达排量大，泄漏的影响相对变小，马达本身的转量大，泄漏的影响相对变小，马达本身的转动惯量大，所以容易得到较好的低速稳定性。动惯量大，所以容易得到较好的低速稳定性。v4调速范围调速范围液压马达的液压马达的调速范围调速范围允许的最大转速允许的最大转速v 和最低稳定转速之比和最低稳定转速之比v宽调速液压马达宽调速液压马达既有好的高速性能又有好的既有好的高速性能又有好的低速性能。低速性能。v当负载从低速到高速在很宽的范围内工作时，当负载从低速到高速在很宽的范围内工作时，选用选用：宽调速液压马达宽调速液压马达v 窄调速液压马达窄调速液压马达机械变速机械变速v 传动机构复杂化。传动机构复杂化。v液压马

19、达的选用液压马达的选用：v根据负载需要的转速、转矩、调速范围、启根据负载需要的转速、转矩、调速范围、启动性能，选择动性能，选择液压马达液压马达的：的：v参数参数：输出转矩、输出额定转速、调速范围：输出转矩、输出额定转速、调速范围v 输入额定压力、排量输入额定压力、排量v性能性能：低速爬行性能、带载启动转矩：低速爬行性能、带载启动转矩v选择配套的选择配套的泵泵额定压力、额定流量，额定压力、额定流量，v与泵配套的与泵配套的电机电机功率、转速功率、转速五、液压马达的安装五、液压马达的安装v传动轴与其他机械连接时要保证同心，或采传动轴与其他机械连接时要保证同心，或采用柔性连接。用柔性连接。v轴承受径向

20、力，对于不能受径向力的马达，轴承受径向力，对于不能受径向力的马达，不得将带轮直接装在主轴上。不得将带轮直接装在主轴上。v泄漏油管要畅通，一般不接背压，当泄漏油泄漏油管要畅通，一般不接背压，当泄漏油管太长或因某种需要而接背压时，其大小不管太长或因某种需要而接背压时，其大小不得超过低压密封所允许的数值。得超过低压密封所允许的数值。v外接泄漏油应能保证液压马达的壳体内充满外接泄漏油应能保证液压马达的壳体内充满油，防止停机时壳体里的油全部流回油箱。油，防止停机时壳体里的油全部流回油箱。v对于停机时间较长的马达，不能直接满载运对于停机时间较长的马达，不能直接满载运转，应待空转一段时间后再正常使用。转，应

21、待空转一段时间后再正常使用。六、液压马达使用和维护要点六、液压马达使用和维护要点v转速和压力不能超过规定值转速和压力不能超过规定值。v对低速液压马达对低速液压马达回油口应有足够的背压回油口应有足够的背压，对内曲线，对内曲线液压马达更应如此，否则滚轮会产生撞击，发出噪液压马达更应如此，否则滚轮会产生撞击，发出噪音降低寿命。音降低寿命。背压背压力值为力值为0.31.0MPa。v避免在系统有负载避免在系统有负载的情况下突然的情况下突然起动起动或或停止停止。v经常检查油箱的油量，防止因油量过少，使空气吸经常检查油箱的油量，防止因油量过少，使空气吸入。入。v保持油液清洁，防止混入固体颗粒或水分。保持油液

22、清洁，防止混入固体颗粒或水分。七、液压马达常见故障及其排除七、液压马达常见故障及其排除一、一、转速低输出转矩小转速低输出转矩小1 1、由于、由于滤油器阻塞滤油器阻塞，油液粘度过大，泵间隙过，油液粘度过大，泵间隙过大，泵效率低，使供油不足。清洗滤油器，更换大，泵效率低，使供油不足。清洗滤油器，更换粘度适合的液油，保证供油量。粘度适合的液油，保证供油量。2 2、电机转速低电机转速低，功率不匹配。更换电机。，功率不匹配。更换电机。3 3、密封不严密封不严，有空气进入。紧固密封。，有空气进入。紧固密封。4 4、油液污染油液污染，堵塞马达内部通道。拆卸、清洗马，堵塞马达内部通道。拆卸、清洗马达，更换液油

23、。达，更换液油。5 5、油液粘度小，、油液粘度小，内泄漏增大内泄漏增大。更换粘度。更换粘度适合的液油。适合的液油。6、油箱中油液不足或管径过小或过长。加、油箱中油液不足或管径过小或过长。加油，加大吸油管径。油，加大吸油管径。7、齿轮马达侧板和齿轮两侧面、叶片马达配油盘、齿轮马达侧板和齿轮两侧面、叶片马达配油盘和叶片等零件磨损造成和叶片等零件磨损造成内泄漏和外泄漏内泄漏和外泄漏。对零件。对零件进行修复。进行修复。8、单向阀密封不良单向阀密封不良，溢流阀失灵。修理阀芯和，溢流阀失灵。修理阀芯和阀座。阀座。二、二、噪声过大噪声过大1、进油口滤油器堵塞，进油管漏气。清洗，紧固接、进油口滤油器堵塞，进油

24、管漏气。清洗，紧固接头。头。2、联轴器与马达轴不同心或松动。重新安装调整、联轴器与马达轴不同心或松动。重新安装调整或紧固。或紧固。3、齿轮马达齿形精度低，接触不良，轴向间隙小，、齿轮马达齿形精度低，接触不良，轴向间隙小，内部个别零件损坏，齿轮内孔与端面不垂直，端盖上内部个别零件损坏，齿轮内孔与端面不垂直，端盖上两孔不平行，滚针轴承断裂，轴承架损坏。更换齿轮，两孔不平行，滚针轴承断裂，轴承架损坏。更换齿轮，或研磨修整齿形，研磨有关零件重配轴向间隙，对损或研磨修整齿形，研磨有关零件重配轴向间隙，对损坏零件进行更换。坏零件进行更换。4、叶片和主配油盘的两侧面、叶片顶、叶片和主配油盘的两侧面、叶片顶端

25、或定子内表面磨损或刮伤，扭力弹簧端或定子内表面磨损或刮伤，扭力弹簧变形或损坏。根据磨损程度修复或更换。变形或损坏。根据磨损程度修复或更换。5、径向柱塞马达的径向尺寸严重磨、径向柱塞马达的径向尺寸严重磨损。修磨缸孔，重配柱塞。损。修磨缸孔，重配柱塞。第二节第二节 液压缸液压缸 液压缸是将液压泵输出的压力能转换为液压缸是将液压泵输出的压力能转换为机械能的执行元件机械能的执行元件一、一、液压缸的分类液压缸的分类 活塞缸活塞缸 柱塞缸柱塞缸 摆动缸摆动缸 v活塞缸和柱塞缸活塞缸和柱塞缸实现实现往复运动，往复运动，v 输出输出推力推力“F”和速度和速度“v”，v摆动缸摆动缸实现实现360的往复摆动，的往

26、复摆动，v 输出输出转矩转矩“T”和角速度和角速度“”。v液压缸液压缸使用使用 单个单个使用，使用，v 几个组合几个组合起来使用起来使用v 和其它机构组合和其它机构组合起来，以完成起来，以完成v 特殊的功用。特殊的功用。砂轮架砂轮架尾架尾架横向操纵机构横向操纵机构下工作台下工作台床身床身内圆磨头内圆磨头头架头架上工作台上工作台滑鞍滑鞍液压操纵箱液压操纵箱纵向手柄纵向手柄v液压缸的组成液压缸的组成 缸体缸体v 活塞活塞v 活塞杆活塞杆v 缸盖缸盖v 密封圈密封圈v 进出油口进出油口 1缸底缸底 2格来圈格来圈密封密封3活塞活塞 4活塞杆活塞杆5缸筒缸筒6拉杆拉杆8缸盖缸盖7斯特圈斯特圈密封密封9

27、防尘圈防尘圈11拉杆头拉杆头螺栓螺栓10防尘防尘压盖压盖13缓冲节缓冲节流阀流阀14单向阀单向阀12密封密封圈圈v活塞式液压缸活塞式液压缸柱塞式液压缸柱塞式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸v其他类型液压缸其他类型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伸缩式液压缸伸缩式液压缸增压缸增压缸弹簧复位式液压缸弹簧复位式液压缸串联式液压缸串联式液压缸齿轮齿条式液压缸齿轮齿条式液压缸（一）（一）活塞式液压缸（活塞式液压缸（液压符号液压符号附录附录p291p291）活塞式液压缸分为活塞式液压缸分为双杆式双杆式和和单杆式单杆式两种两种。1.1.双杆式活塞缸双杆式活塞缸结构特点结构

28、特点 活塞两端都有一根直径相等的活塞两端都有一根直径相等的 活塞杆伸出活塞杆伸出安装方式分为安装方式分为 缸筒固定缸筒固定式式 占空长，小机床占空长，小机床 活塞杆固定活塞杆固定式式 大机床大机床M7120M7150v进出油口设置在进出油口设置在空心活塞杆空心活塞杆的两端的两端,v用软管连接用软管连接。精密卧轴矩台精密卧轴矩台M7150M7150平面磨床平面磨床v双杆活塞油缸双杆活塞油缸作用力和速度作用力和速度计算计算：v双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此 v A1=A2v当分别向左、右腔输入当分别向左、右腔输入 p1=p2和和 q1=q2

29、 时，时，v液压缸左、右两个方向的液压缸左、右两个方向的推力相等：推力相等：F1=F2 速度相等：速度相等：v1=v2v当当活塞活塞直径为，直径为，活塞杆活塞杆直径为，直径为，v进油腔压力进油腔压力为为1，出油腔压力出油腔压力为为2，流量为时，流量为时，v活塞杆受力特点：活塞杆受力特点：v双杆活塞缸在工作时，一个活塞杆是受拉的，而另双杆活塞缸在工作时，一个活塞杆是受拉的，而另一个活塞杆不受力，一个活塞杆不受力，(活塞杆始终不受压力活塞杆始终不受压力)因此这因此这种液压缸的活塞杆可以做得细些种液压缸的活塞杆可以做得细些。v连负载连负载v不受力不受力v2.2.单杆式活塞缸单杆式活塞缸（液压符号液压

30、符号附录附录p291）结构特点结构特点活塞只有一端带活塞杆活塞只有一端带活塞杆安装安装 缸体固定缸体固定 活塞杆固定活塞杆固定工作台移动范围都是工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍活塞有效行程的两倍 背压背压背压背压v结构特点结构特点活塞两端有效面积不等活塞两端有效面积不等。v油液油液 进入无杆腔进入无杆腔时，有杆腔回油，回油时，有杆腔回油，回油有背压有背压p2v 有效面积大：有效面积大：v v v 进入有杆腔进入有杆腔时，无杆腔回油，回油时，无杆腔回油，回油有背压有背压p2v 有效面积小，；有效面积小，；推力大推力大速度慢速度慢推力小推力小速度快速度快v意义意义根据速度比值根据速度比值V V

31、，确定，确定活塞杆直径活塞杆直径v由上式可知，由上式可知，由于由于A A1 1 A A2 2，所以，所以F F1 1 F F2 2 ，v v1 1 v v2 2。v若把两个方向上的输出速度和若把两个方向上的输出速度和v2的比值称为速度比，记作的比值称为速度比，记作 V V，则，则因此，活塞杆直径越小，因此，活塞杆直径越小，V V越接近于越接近于1 1，活塞两个方，活塞两个方向的速度差向的速度差值值也就越小，也就越小，如果如果活塞杆较粗，活活塞杆较粗，活塞两个方向运动的速度差值就较大塞两个方向运动的速度差值就较大。在已知在已知和和V V的情况下，也就可以较方便地确定的情况下，也就可以较方便地确定

32、。v 差动连接的单杆活塞缸称为差动连接的单杆活塞缸称为差动液压缸差动液压缸v 运动特点运动特点开始工作时差动缸左右两腔的油液开始工作时差动缸左右两腔的油液压力相同，但是由于左腔压力相同，但是由于左腔(无杆腔无杆腔)的有效面积大于的有效面积大于右腔右腔(有杆腔有杆腔)的有效面积，故活塞向右运动。的有效面积，故活塞向右运动。v右腔排出的油液右腔排出的油液(流量为流量为q)也进入左腔，也进入左腔，v加大了流入左腔的流量加大了流入左腔的流量(q q)，v结论结论加快加快了活塞移动的速度。了活塞移动的速度。v差动缸活塞差动缸活塞推力推力F3：v单杆活塞缸单杆活塞缸差动连接差动连接两腔同时进油两腔同时进油

33、v运动速度运动速度 v3：v由上式可知，由上式可知，差动连接时液压缸的推力比非差动连差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，接时小，速度比非差动连接时大速度比非差动连接时大，v正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下正好利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，得到较快的运动速度，v这种连接方式被这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力滑广泛应用于组合机床的液压动力滑台和其它机械设备的快速运动中台和其它机械设备的快速运动中。v快进快进差动连接差动连接v慢进慢进切断差动连接切断差动连接 v如果要求如果要求快进快进和和快退快退速度相等速度相等，快退时，快退时切断切断差动连接

34、，为使差动连接，为使v3=v2，须确定，须确定活塞直径活塞直径和和活塞杆直径活塞杆直径的关系，根据：的关系，根据：v有有（3-14）（3-12）v（二）柱塞缸（二）柱塞缸 v柱塞缸是一种单作用液压缸柱塞缸是一种单作用液压缸，v柱塞柱塞与工作部件连接，与工作部件连接，v缸筒缸筒固定在机体上。固定在机体上。v当压力油进入缸筒时，推动当压力油进入缸筒时，推动v柱塞带动运动部件向右运动，柱塞带动运动部件向右运动，但但反向退回反向退回时必须靠其它时必须靠其它v外力（弹簧）或自重驱动外力（弹簧）或自重驱动。v双向运动双向运动柱塞缸通常柱塞缸通常成对成对反向布置使用反向布置使用，v如图如图3-7b所示。所示

35、。弹簧复位式液压缸弹簧复位式液压缸v其柱塞上所产生的其柱塞上所产生的推力推力：vd d柱塞的直径柱塞的直径v输入液压油的流量输入液压油的流量v压力压力v推力推力(3-16)(3-15)v速度速度v速度速度：v柱塞式液压缸柱塞式液压缸的主要的主要特点特点:v柱塞与缸筒无配合要求，柱塞与缸筒无配合要求，缸筒内孔不需缸筒内孔不需精加工，甚至可以不加工精加工，甚至可以不加工。v柱塞柱塞运动时由缸盖上的运动时由缸盖上的导向套导向套来导向，来导向，v所以它所以它特别适用在行程较长的场合特别适用在行程较长的场合。v摆动式液压缸摆动式液压缸也称也称摆动液压马达摆动液压马达。当它通入。当它通入压力油时，它的压力

36、油时，它的主轴能输出小于主轴能输出小于 360 360的摆的摆动运动动运动，常用于工夹具夹紧装置、送料装置、，常用于工夹具夹紧装置、送料装置、转位装置以及需要周期性进给的系统中。图转位装置以及需要周期性进给的系统中。图3-8a所示为单叶片式摆动缸，它的摆动角度所示为单叶片式摆动缸，它的摆动角度较大，可达较大，可达 300300。v（三）摆动缸（三）摆动缸 密封密封v当摆动缸进出油口压力为当摆动缸进出油口压力为1和和2，v输入流量为时，输入流量为时，v单叶片摆动缸单叶片摆动缸输出转矩输出转矩：（317）（318）v角速度角速度：b叶片宽度叶片宽度 R1、R2 叶片底部、顶部回转半径叶片底部、顶部

37、回转半径v双叶片双叶片（四）其他液压缸（四）其他液压缸v1、增压缸增压缸v增压缸又称为增压器。在某些短时或局部需要高压增压缸又称为增压器。在某些短时或局部需要高压液体的系统中，常用增压缸与低压大流量液压泵配液体的系统中，常用增压缸与低压大流量液压泵配合使用。合使用。增压缸增压缸v单单作作用用增增压压缸缸的的工工作作原原理理如如图图39a所所示示，输输入入低低压压力力 p1的的 液液 压压 油油，输输 出出 高高 压压 力力 为为 p2的的 液液 压压 油油，增大压力关系如式。增大压力关系如式。v缺点缺点：不能连续向系统供油不能连续向系统供油v双作用式增压缸双作用式增压缸：右图，可由两个右图，可

38、由两个高压端连续向系高压端连续向系统供油。统供油。v2、伸缩缸伸缩缸v伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒，缸的缸筒，可获得很长的工作行程。缩回时可获得很长的工作行程。缩回时尺寸很小。尺寸很小。伸缩式液压缸伸缩式液压缸v伸缩缸可广泛用于起重运输车辆上。伸缩缸可广泛用于起重运输车辆上。v单作用式伸缩缸靠外力回程，单作用式伸缩缸靠外力回程，双作用式伸缩双作用式伸缩缸则靠液压力回程。缸则靠液压力回程。图图3-10 套筒式伸缩缸套筒式伸缩缸(a)单作用式伸缩缸；单作用式伸缩缸；(

39、b)双作用式伸缩缸双作用式伸缩缸v外伸动作是逐级进行，最大直径的缸筒以最低的外伸动作是逐级进行，最大直径的缸筒以最低的油液压力开始外伸，当达到行程终点后，稍小直油液压力开始外伸，当达到行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。径的缸筒开始外伸，直径最小的末级最后伸出。v3、齿轮缸齿轮缸（无杆缸无杆缸）v它它由由两两个个柱柱塞塞和和一一套套齿齿轮轮齿齿条条传传动动装装置置组组成成，当当液液压压油油推推动动活活塞塞左左右右往往复复运运动动时时，齿齿条条就就推推动动齿齿轮轮往往复转动，从而由齿轮驱动工作部件作往复旋转运动。复转动，从而由齿轮驱动工作部件作往复旋转运动。图图3-11

40、齿轮缸齿轮缸二、液压缸的典型结构二、液压缸的典型结构1缸底缸底 2格来圈密封格来圈密封3活塞活塞 4活塞杆活塞杆5缸筒缸筒6拉杆拉杆8缸盖缸盖7斯特圈斯特圈密封密封9防尘圈防尘圈11拉杆头拉杆头螺栓螺栓10防尘防尘压盖压盖13缓冲节缓冲节流阀流阀14单向阀单向阀12密封密封圈圈v典型液压缸的结构典型液压缸的结构n缸体组件缸体组件：缸体、前后端盖：缸体、前后端盖n活塞组件活塞组件：活塞、活塞杆：活塞、活塞杆n密封装置密封装置：密封环，密封圈等：密封环，密封圈等n缓冲装置缓冲装置n排气装置排气装置v1、缸体、缸盖、缸体、缸盖 (2)(2)盖板盖板。通常它由钢材制。通常它由钢材制成，成，有前端盖和后

41、端盖之有前端盖和后端盖之分，它们分别安装在缸筒分，它们分别安装在缸筒的前后两端。的前后两端。盖板和缸筒盖板和缸筒的连接方法有焊接、的连接方法有焊接、拉杆、拉杆、法兰、螺纹连接等。法兰、螺纹连接等。v(1)缸筒缸筒。缸筒主要由钢材制成。缸筒内要经过精。缸筒主要由钢材制成。缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度细加工，表面粗糙度Ra0.08 nm，以减少密封件，以减少密封件的摩擦。的摩擦。螺纹螺纹焊接焊接法兰法兰拉杆拉杆铸铁铸铁v2、活塞、活塞杆、活塞、活塞杆v活塞和缸筒内壁间需要活塞和缸筒内壁间需要密封，密封，采用的密封件有采用的密封件有“O O”形环、形环、“Y Y”形油形油封、封、“U U”形油封

42、、形油封、“X X”形油封和活塞环、形油封和活塞环、组合式格来圈等。组合式格来圈等。v(3)活塞活塞。活塞的材活塞的材料通常是钢或料通常是钢或铸铁铸铁，有时也采用铝合金。有时也采用铝合金。v活塞导向长度活塞导向长度 一般取缸筒内径的一般取缸筒内径的0.61.0。v（4）活塞杆）活塞杆a、整体式活塞、活塞杆整体式活塞、活塞杆b、分体式分体式v螺纹连接螺纹连接：图（：图（a）适用于）适用于负载较小，受力较平稳的液压负载较小，受力较平稳的液压缸中；缸中；v非螺纹连接非螺纹连接：v是由钢材做成是由钢材做成实心实心杆杆或或空心杆空心杆，表面，表面经经淬火淬火再再镀铬镀铬处理处理并抛光（也可磨光）并抛光（

43、也可磨光）（b）半环式半环式（c）卡键式连接卡键式连接（d）卡销式卡销式连接连接v3 3、密封装置密封装置液压缸中的密封液压缸中的密封 活塞和缸体之间活塞和缸体之间 活塞杆和端盖之间的密封，活塞杆和端盖之间的密封，缸盖和缸筒之间缸盖和缸筒之间密封装置的要求密封装置的要求：(1)(1)在一定工作压力下，具有良好的密封性能。在一定工作压力下，具有良好的密封性能。(2)(2)相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定。相对运动表面之间的摩擦力要小，且稳定。(3)(3)要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自动补偿。(4)(4)使用维护简单，制造容易，成本低。使用维护简单，制

44、造容易，成本低。密封形式密封形式：间隙密封；间隙密封；（活塞环密封）；（活塞环密封）；密封圈密封密封圈密封。（1 1）间隙密封间隙密封：三角形环形三角形环形槽（平衡槽）槽（平衡槽）快进油缸及缓冲结构原理快进油缸及缓冲结构原理三角槽节流缓冲停止、启动通过单向阀快速三角槽节流缓冲停止、启动通过单向阀快速丝杠丝杠进油缝隙进油缝隙单向阀单向阀端面限位保证进油放缝隙端面限位保证进油放缝隙快进快进（2 2）活塞环密封活塞环密封（开口金属环）：适用于（开口金属环）：适用于高压、高速高压、高速 或密封性能要求较高的场合。或密封性能要求较高的场合。（3 3）密封圈密封密封圈密封：(1)(1)结构简单，制造方便，

45、成本低；结构简单，制造方便，成本低；(2)(2)能自动补偿磨损能自动补偿磨损；(3)(3)密封性能可随压力加大而提高，密封可靠；密封性能可随压力加大而提高，密封可靠；(4)(4)被密封的部位，表面不直接接触，所以加被密封的部位，表面不直接接触，所以加 工工精度可以放低精度可以放低(5)(5)既可用于固定件，也可用于运动件。（既可用于固定件，也可用于运动件。（不同不同）（6 6）标准件，易采购标准件，易采购1 1）优点优点：密封圈的材料应具有较好的弹性密封圈的材料应具有较好的弹性适当的机械强度适当的机械强度耐热耐磨性能好耐热耐磨性能好摩擦系数小摩擦系数小与金属接触不互相粘着和腐蚀与金属接触不互相

46、粘着和腐蚀与液压油有很好的与液压油有很好的“相容性相容性”。2 2）材料要求材料要求：材料：材料：耐油橡胶耐油橡胶；尼龙尼龙 聚氨脂聚氨脂3）密封圈形状密封圈形状：“O”形：形：内径内径断面直径断面直径动、静密封动、静密封“Y”形形活塞动密封活塞动密封“V”形形活塞杆与套活塞杆与套YVO形密封圈的使用形密封圈的使用Y形密封圈的使用形密封圈的使用p68活塞杆和端活塞杆和端盖处的密封盖处的密封回转轴密封圈回转轴密封圈弹簧弹簧v4 4、缓冲装置缓冲装置（1 1）型式型式：1 1）间隙间隙缓冲装置；缓冲装置；2 2）可调节流可调节流缓冲装置；缓冲装置；3 3）可变节流可变节流缓冲装置。缓冲装置。针阀针

47、阀缝隙缝隙快进油缸及缓冲结构原理快进油缸及缓冲结构原理三角槽节流缓冲停止、启动通过单向阀快速三角槽节流缓冲停止、启动通过单向阀快速丝杠丝杠进油缝隙进油缝隙单向阀单向阀端面限位保证进油放缝隙端面限位保证进油放缝隙快进快进（2 2）缓冲原理缓冲原理：当活塞接近端盖时，当活塞接近端盖时，增大液压缸增大液压缸回油阻力回油阻力，使缓冲油腔内产生足够的，使缓冲油腔内产生足够的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击端盖。塞撞击端盖。v5、排气装置排气装置在安装过程中或停止工作一段时间后，在安装过程中或停止工作一段时间后，空气将侵入液压系统内，空气将侵入液压系统内，缸筒内缸筒内

48、如存留空气，如存留空气，将使液压缸在低速时产生爬行、将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖颤抖等现象，等现象，换换向时易引起冲击向时易引起冲击，因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。一般双作用式液压缸不设专门的放气孔，一般双作用式液压缸不设专门的放气孔，而是将液压油出入口布置在前、而是将液压油出入口布置在前、后盖板的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前、后盖板的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前、后端盖板设放气栓后端盖板设放气栓塞。塞。对于单作用式液压缸，对于单作用式液压缸，液压油出入口一般设在缸筒底部，液压油出入口一般设在缸筒底部，放气栓放气

49、栓塞一般设在缸筒的最高处塞一般设在缸筒的最高处。排气孔排气孔 排气塞排气塞p69v(1)(1)在保证满足设计要求的前提下，尽量使在保证满足设计要求的前提下，尽量使液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采用用标准形式标准形式和和标准件标准件，使设计、制造容易，使设计、制造容易，装配、调整、维护方便。装配、调整、维护方便。三、液压缸的设计计算三、液压缸的设计计算v1、液压缸结构设计中应注意的问题液压缸结构设计中应注意的问题v(3)(3)当确定液压缸在机床上的固定形式时，当确定液压缸在机床上的固定形式时，必须考虑缸体受热后的伸长问题。必须考虑缸体受热后的伸长问题。v(

50、4)(4)当液压缸很长时，应防止活塞扦由于自当液压缸很长时，应防止活塞扦由于自重产生过大的下垂而使局部磨损加剧。重产生过大的下垂而使局部磨损加剧。v(2)(2)应尽量使活塞扦在应尽量使活塞扦在受拉力受拉力的情况下工的情况下工作，以免产生纵向弯曲失稳，或在受压状作，以免产生纵向弯曲失稳，或在受压状态下具有良好的纵向稳定性。态下具有良好的纵向稳定性。v(5)(5)应尽量避免用软管连接。应尽量避免用软管连接。v(6)(6)液压缸结构设计完后，应对液压缸液压缸结构设计完后，应对液压缸的强度、稳定性进行验算。的强度、稳定性进行验算。2、液压缸主要尺寸的计算、液压缸主要尺寸的计算v液压缸的缸筒内径液压缸的