液壓與氣壓傳動(dòng)第二版第四章

1、液壓與氣壓傳動(dòng)第第4章章 液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)和和液壓缸液壓缸是液壓系統(tǒng)的是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件執(zhí)行元件。是將。是將液壓泵提供的液壓泵提供的液壓能液壓能轉(zhuǎn)變成轉(zhuǎn)變成機(jī)械能機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置。的能量轉(zhuǎn)換裝置。 液壓馬達(dá)習(xí)慣上是指輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元液壓馬達(dá)習(xí)慣上是指輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。液壓缸是指輸出直線運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。件。液壓缸是指輸出直線運(yùn)動(dòng)的液壓執(zhí)行元件。 4.3 4.3 缸的分類(lèi)和缸的分類(lèi)和工作原理工作原理 4.4 4.4 其他形式的常用缸其他形式的常用缸4.5 4.5 缸的結(jié)構(gòu)缸的結(jié)構(gòu) 4.2 4.2 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)4.6 4.6 缸的設(shè)計(jì)

2、計(jì)算缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 液壓馬達(dá)圖形符號(hào)如下圖所示 能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換：液壓泵和液壓馬達(dá)是液壓泵和液壓馬達(dá)是可逆可逆的液壓元件。的液壓元件。 相同的相同的基本結(jié)構(gòu)基本結(jié)構(gòu)：密閉密閉且且周期變化的容積周期變化的容積和相應(yīng)的和相應(yīng)的配油機(jī)構(gòu)。配油機(jī)構(gòu)。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和工作原理：液壓泵和液壓馬達(dá)是液壓泵和液壓馬達(dá)是不可逆不可逆的液壓元件。的液壓元件。 一、液壓馬達(dá)的特點(diǎn)一、液壓馬達(dá)的特點(diǎn) 液壓馬達(dá)應(yīng)該能夠正、反轉(zhuǎn)，因而要求其內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱； 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍需要足夠大，特別對(duì)它的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速有一定的要求。因此，它通常采用滾動(dòng)軸承或滑動(dòng)軸承； 液壓馬達(dá)由于在輸入壓力油條件下工作，因此不必具備自吸

3、能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起動(dòng)轉(zhuǎn)距。 液壓馬達(dá)按結(jié)構(gòu)分為：齒輪式、葉片式、柱塞式和其它型式。 二、二、 液壓馬達(dá)的分類(lèi)液壓馬達(dá)的分類(lèi)齒輪馬達(dá)動(dòng)畫(huà)圖三、齒輪式液壓馬達(dá)三、齒輪式液壓馬達(dá)齒輪馬達(dá)與齒輪泵在結(jié)上的主要區(qū)別：齒輪馬達(dá)與齒輪泵在結(jié)上的主要區(qū)別：齒輪泵齒輪泵一般只沿一般只沿一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，其吸油口大，排油，其吸油口大，排油口?。豢谛?；齒輪馬達(dá)齒輪馬達(dá)一般都要求能一般都要求能正反轉(zhuǎn)正反轉(zhuǎn)，其進(jìn)出油口通道對(duì)，其進(jìn)出油口通道對(duì)稱，孔徑相等，而且困油卸荷槽亦對(duì)稱布置。稱，孔徑相等，而且困油卸荷槽亦對(duì)稱布置。齒輪馬達(dá)齒輪馬達(dá)在其后蓋上設(shè)有在其后蓋上設(shè)有單獨(dú)的外泄漏油口單獨(dú)

4、的外泄漏油口，將內(nèi)，將內(nèi)部泄漏單獨(dú)引出。因?yàn)轳R達(dá)正、反轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)出油腔部泄漏單獨(dú)引出。因?yàn)轳R達(dá)正、反轉(zhuǎn)時(shí)，進(jìn)出油腔以及通路也變換。以及通路也變換。齒輪泵齒輪泵直接將內(nèi)泄漏油引回低壓腔。直接將內(nèi)泄漏油引回低壓腔。為了減小為了減小齒輪馬達(dá)齒輪馬達(dá)的啟動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩以改善啟動(dòng)性能，的啟動(dòng)摩擦轉(zhuǎn)矩以改善啟動(dòng)性能，一般多采用摩擦系數(shù)小的滾針軸承。一般多采用摩擦系數(shù)小的滾針軸承。齒輪馬達(dá)的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用：齒輪馬達(dá)的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用：輸出轉(zhuǎn)矩和功率較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，輸出轉(zhuǎn)矩和功率較小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜，適用于高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合適用于高轉(zhuǎn)速、低轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。齒輪馬達(dá)能用于齒輪馬達(dá)能用于 3000 r/m

5、in 3000 r/min 以上的高回轉(zhuǎn)，以上的高回轉(zhuǎn)，其其最低轉(zhuǎn)速在最低轉(zhuǎn)速在 150150400 r/min 400 r/min 之間之間，不能用，不能用于低速是其缺點(diǎn)。于低速是其缺點(diǎn)。廣泛用于廣泛用于農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械和林業(yè)機(jī)械農(nóng)業(yè)機(jī)械、工程機(jī)械和林業(yè)機(jī)械。四、葉片式液壓馬達(dá)四、葉片式液壓馬達(dá) 葉片式液壓馬達(dá)圖葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：葉片馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：由于液壓馬達(dá)一般都要求能正反轉(zhuǎn)，所以葉片式由于液壓馬達(dá)一般都要求能正反轉(zhuǎn)，所以葉片式液壓馬達(dá)的液壓馬達(dá)的葉片要徑向放置。葉片要徑向放置。為了使葉片根部始終通有壓力油，在為了使葉片根部始終通有壓力油，在吸、壓油腔吸、壓油腔通入葉片根部的通路上應(yīng)

6、設(shè)置單向閥。通入葉片根部的通路上應(yīng)設(shè)置單向閥。為了確保葉片式液壓馬達(dá)在壓力油通入后能正常為了確保葉片式液壓馬達(dá)在壓力油通入后能正常啟動(dòng)，必須使葉片頂部和定子內(nèi)表面緊密接觸，啟動(dòng)，必須使葉片頂部和定子內(nèi)表面緊密接觸，以保證良好的密封，因此在以保證良好的密封，因此在葉片根部應(yīng)設(shè)置預(yù)緊葉片根部應(yīng)設(shè)置預(yù)緊彈簧。彈簧。葉片馬達(dá)的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用：葉片馬達(dá)的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用： 葉片馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)作靈敏；但其容積效葉片馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)作靈敏；但其容積效率較低，機(jī)械特性軟（轉(zhuǎn)速容易受負(fù)載變化的影率較低，機(jī)械特性軟（轉(zhuǎn)速容易受負(fù)載變化的影響），響），適用于轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)矩不大而要求頻繁的啟適用于轉(zhuǎn)速較高，轉(zhuǎn)

7、矩不大而要求頻繁的啟動(dòng)和換向的場(chǎng)合。動(dòng)和換向的場(chǎng)合。 葉片馬達(dá)的最低轉(zhuǎn)速在葉片馬達(dá)的最低轉(zhuǎn)速在5050150 r/min 150 r/min 之間，之間，其輸出轉(zhuǎn)矩比齒輪馬達(dá)略大一些。其輸出轉(zhuǎn)矩比齒輪馬達(dá)略大一些。 葉片馬達(dá)常用于外圓和內(nèi)圓磨床的工件驅(qū)動(dòng)以葉片馬達(dá)常用于外圓和內(nèi)圓磨床的工件驅(qū)動(dòng)以及木材加工機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。及木材加工機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)。五五 、柱塞式液壓馬達(dá)、柱塞式液壓馬達(dá) 柱塞液壓馬達(dá)圖tFNFFFtFtFtF 軸向柱塞馬達(dá)與軸向柱塞泵的對(duì)比：軸向柱塞馬達(dá)與軸向柱塞泵的對(duì)比： 相同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)基本相同相同點(diǎn)：結(jié)構(gòu)基本相同。 區(qū)別區(qū)別：為適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的需要，馬達(dá)的配流盤(pán)應(yīng)為

8、適應(yīng)正反轉(zhuǎn)的需要，馬達(dá)的配流盤(pán)應(yīng)做成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，進(jìn)、出油口做得大小一樣。否則，做成對(duì)稱結(jié)構(gòu)，進(jìn)、出油口做得大小一樣。否則，正、反轉(zhuǎn)時(shí)性能會(huì)有明顯不同。正、反轉(zhuǎn)時(shí)性能會(huì)有明顯不同。 軸向柱塞馬達(dá)的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用：軸向柱塞馬達(dá)的性能特點(diǎn)以及應(yīng)用： 應(yīng)用較廣泛，其應(yīng)用較廣泛，其額定壓力可達(dá)額定壓力可達(dá)35MPa。 容積效率較高，調(diào)速范圍大容積效率較高，調(diào)速范圍大，最高轉(zhuǎn)速最高轉(zhuǎn)速可達(dá)可達(dá)6000r/min6000r/min，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速較低。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速較低。 但但耐沖擊振動(dòng)性較差耐沖擊振動(dòng)性較差，要求油液過(guò)濾清潔，要求油液過(guò)濾清潔，價(jià)價(jià)格較高格較高，多用于高壓、高精度液壓系統(tǒng)中。多用于高壓、高精度

9、液壓系統(tǒng)中。 一、工作壓力和額定壓力一、工作壓力和額定壓力 工作壓力工作壓力：馬達(dá)的實(shí)際工作壓力即輸入油液的壓力。在計(jì)算時(shí)應(yīng)是馬達(dá)進(jìn)口壓力和出口壓力之差。 額定壓力額定壓力：正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力即額定壓力，超過(guò)這個(gè)最高壓力就叫做超載。 二、排量和流量二、排量和流量 排量：排量：馬達(dá)軸轉(zhuǎn)一周，由其密封容積幾何尺寸變化計(jì)算而得到的液體體積。 實(shí)際流量實(shí)際流量：馬達(dá)入口處的流量。理論流量理論流量：馬達(dá)密封容積變化所需要的流量。 額定流量額定流量: 在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸入到馬達(dá)的流量。由于有泄漏損失，輸入馬達(dá)的實(shí)際流量必須大于它的理論流量。 馬達(dá)的實(shí)際流量（即進(jìn)口流量）

10、泄漏流量馬達(dá)的理論流量。三、三、容積效率和轉(zhuǎn)速容積效率和轉(zhuǎn)速 mvVqn 馬達(dá)內(nèi)部各間隙的泄漏所引起的損失稱為容積損失，用 表示。為保證馬達(dá)的轉(zhuǎn)速滿足要求，輸入馬達(dá)的實(shí)際流量應(yīng)為 lqltqqqtqqqqqqqqlltmv1 液壓馬達(dá)的理論輸入流量 與實(shí)際輸入流量之比稱為容積效率，即 馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)速 等于輸入馬達(dá)的流量 與排量V的比值，即 tnVqntq馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為： 馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩T必然小于理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt ，機(jī)械效率為：tltlttmmTTTTTTT1pVnpqnTPttt22pVTtmmmmtpVTT2馬達(dá)理論功率：得理論轉(zhuǎn)矩： 馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩小于理論輸出轉(zhuǎn)矩，因馬達(dá)實(shí)

11、際存在機(jī)械摩擦，故實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮機(jī)械效率。 四、四、轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率 五、功率和總效率五、功率和總效率 馬達(dá)的輸入功率為 pqPi（4.48） 馬達(dá)的輸出功率為 nTPo2（4.49） 馬達(dá)的總效率為 mvmmmvmviompVTVnpnTpqnTPP222（4.50） 由上式可見(jiàn)，液壓馬達(dá)的總效率亦同于液壓泵的總效 率，等于機(jī)械效率與容積效率的乘積。 例例4.1 某齒輪液壓馬達(dá)的排量V=10mL/r，供油壓力p=10MPa，供油流量 ，容積效率 ，機(jī)械效率 ，試求馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速、理論轉(zhuǎn)矩和實(shí)際輸出功率。smq/1043487. 0mv87. 0mm 解：（1）馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速

12、srsrVqnmv/8 .34/87. 0101010464mNmNpVTt16210101010266kWWWpqPmmmvo0 . 3302887. 087. 0104101046（2）理論轉(zhuǎn)矩（3）實(shí)際輸出功率 一般來(lái)說(shuō)，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的馬達(dá)屬于高速 馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的馬達(dá)屬于低速馬達(dá)。 高速液壓馬達(dá)基本型式：齒輪式、葉片式和軸向 柱塞式等。 主要特點(diǎn)是：轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向。 通常高速馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不 大，最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速較高，只能滿足高速小扭矩工況。 低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)是相對(duì)于高速馬達(dá)而言的，通常 這類(lèi)馬達(dá)在結(jié)構(gòu)形式上多為徑向柱塞

13、式，其特點(diǎn)是：最低 轉(zhuǎn)速低，大約在510轉(zhuǎn)/分；輸出扭矩大，可達(dá)幾萬(wàn)牛頓 米；徑向尺寸大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大。 它可以直接與工作機(jī)構(gòu)直接聯(lián)接，不需要減速裝置， 使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。低速大扭矩液壓馬達(dá)廣泛用于起 重、運(yùn)輸、建筑、礦山和船舶等機(jī)械上。 低速大扭矩液壓馬達(dá)的基本形式有兩種：它們分別是 單作用曲柄連桿馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線馬達(dá)。 JMD型液壓馬達(dá)：額定壓力為16MPa，最高壓力為22MPa，轉(zhuǎn)速范圍為0400r/min，排量為0.2016.140L/r。 一、單作用曲軸連桿徑向液壓馬達(dá)一、單作用曲軸連桿徑向液壓馬達(dá)（了解）（了解）二、多作用內(nèi)曲線馬達(dá)(了解) 缸體 壓油口配油軸 定子柱塞 回油口

14、液壓馬達(dá)由定子1、轉(zhuǎn)子2、配流軸4與柱塞組3等主要部 件組成，定子1的內(nèi)壁有若干段均布的、形狀完全相同的曲 面組成。 每 一 相 同 形 狀的曲面又可分 為對(duì)稱的兩邊， 其中允許柱塞副 向外伸的一邊稱 為進(jìn)油工作段， 與它對(duì)稱的另一 邊稱為排油工作 段。 液壓缸液壓缸（油缸） 主要用于實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的 直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，也可 以實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)，其結(jié)構(gòu) 簡(jiǎn)單，工作可靠，應(yīng) 用廣泛。液壓缸是輸出直線運(yùn)動(dòng)（包括輸出擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）的液壓執(zhí)行元件。 液壓缸是一種把液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的轉(zhuǎn)換裝置。p1 p2 F V d Q 21pppA液壓缸壓力p 流量q 液壓功率作用力F 速度V 機(jī)械功率 按油液作用方向分：?jiǎn)巫饔酶缀碗p作用

15、缸。 按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸、柱塞缸、伸縮套筒缸、擺動(dòng)液壓缸。 AFqPv單桿液壓缸單桿液壓缸 AFqPv雙桿液壓缸雙桿液壓缸 AFqPv柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸 活塞式液壓缸可分為雙桿式和單桿式兩種結(jié)構(gòu)形式。一、一、 雙桿活塞缸雙桿活塞缸 雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式，如下圖所示。 AFqv(a)缸筒固定式缸筒固定式 1P2PAFqv(b)活塞桿固定式活塞桿固定式 1P2P雙桿缸結(jié)構(gòu) 1）缸體固定：）缸體固定： (3倍缸體長(zhǎng)倍缸體長(zhǎng)) 2） 活塞桿固定：活塞桿固定： (2倍缸體長(zhǎng)倍缸體長(zhǎng))1.雙桿活塞缸運(yùn)動(dòng)范圍雙桿活塞缸運(yùn)動(dòng)范圍 : 受安裝方式影響

16、受安裝方式影響活塞桿固定活塞缸演示缸體固定活塞缸演示2.2.活塞桿推力、速度計(jì)算活塞桿推力、速度計(jì)算 當(dāng)活塞的直徑為D，活塞桿的直徑為d，液壓缸進(jìn)、出油腔的壓力為P1和P2，輸入流量為Q時(shí)，雙桿活塞缸的推力F和速度v為： A為活塞的有效工作面積。)(4)(4)(22212221dDqAqvppdDppAFcvcmcm 單活塞桿液壓缸的活塞僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和輸出力，其簡(jiǎn)圖及油路連 接方式如圖4.2所示。2A1F1v(a)無(wú)桿腔進(jìn)油無(wú)桿腔進(jìn)油 1p2p1ADdq2A2F(b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油 2p1p1A2vq二、單桿活塞缸二、單桿活塞缸單桿液壓缸演示1. 活塞

17、桿推力、速度活塞桿推力、速度 的計(jì)算的計(jì)算cvcvDqAqv2114（4.3）cmcmpdDpDApApF)(4)(2221222111（4.4）1v1F活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為: 2A1F1v(a)無(wú)桿腔進(jìn)油無(wú)桿腔進(jìn)油 1p2p1ADdqa.無(wú)桿腔進(jìn)油： b.b.有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油: : 活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為: 2v2F2A2F(b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油 2p1p1A2vqcvcvdDqAqv)(42222（4.5）cmcmpDpdDApApF)(4)(2212212212（4.6） 比較上述各式，可以看出： , ；液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度比為： 2v1v1F2F22212d

18、DDvv（4.7）上式表明：當(dāng)活塞桿直徑愈小時(shí)，速度比接近當(dāng)活塞桿直徑愈小時(shí)，速度比接近 1 1，在兩個(gè)方向上的速度差值就愈小。，在兩個(gè)方向上的速度差值就愈小。 兩腔進(jìn)油,差動(dòng)聯(lián)接 2A3F(c)差動(dòng)聯(lián)接差動(dòng)聯(lián)接 1p1A3vq 單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油，由于無(wú)桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，活塞向右的作用力大于向左的作用力，活塞向右運(yùn)動(dòng)，活塞桿向外伸出；與此同時(shí)，又將有桿腔的油液擠出，使其流進(jìn)無(wú)桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動(dòng)連接差動(dòng)連接。 差動(dòng)液壓缸三、差動(dòng)液壓缸三、差動(dòng)液壓缸 cvcvdqAAqv22134（4.8） 在忽略兩腔連通油

19、路壓力損失，推力為： 2A3F(c)差動(dòng)聯(lián)接差動(dòng)聯(lián)接 1p1A3vq3F1p21AA 3vq等效cmcmpdAApF1221134)(（4.9）1. 活塞桿推力、速度的計(jì)算活塞桿推力、速度的計(jì)算2.2.差動(dòng)連接應(yīng)用差動(dòng)連接應(yīng)用四、三種缸的速度比較四、三種缸的速度比較圖4.2 差動(dòng)液壓缸計(jì)算舉例差動(dòng)液壓缸計(jì)算舉例 例：已知單活塞桿液壓缸的缸筒內(nèi)徑D=100mm，活 塞桿直徑d=70mm，進(jìn)入液壓缸的流量q=25min，壓力 P1=2Mpa，P2=0。液壓缸的容積效率和機(jī)械效率分別為 0.98、0.97，試求在圖4.2(a)、(b)、(c)所示的三種工況下，液壓缸可推動(dòng)的最大負(fù)載和運(yùn)動(dòng)速度各是多少

20、？并給出運(yùn)動(dòng)方向。)(1523797.01021 .04462121NpDFm)/(052.0601 .098.01025442321smDqvv 解：解：在圖4.2（a）中，液壓缸無(wú)桿腔進(jìn)壓力油，回油腔壓力為零，因此，可推動(dòng)的最大負(fù)載為： 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度為： )(777197. 0102)07. 01 . 0(4)(46221222NpdDFm)/(102. 060)07. 01 . 0(98. 010254)(4223222smdDqvm)(6466097. 010207. 04462123NpdFm)/(106.06007.098.01025442323smdqvv 在圖4.

21、2（b）中，液壓缸為有桿腔進(jìn)壓力油，無(wú)桿腔回油壓力為零，可推動(dòng)的負(fù)載為： 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度為： 在圖4.2（c）中，液壓缸差動(dòng)連接，可推動(dòng)的負(fù)載力為： 液壓缸向右運(yùn)動(dòng)，其運(yùn)動(dòng)速度為： 柱塞pq 缸筒A（a）圖4.5 柱塞缸 當(dāng)活塞式液壓缸行程較長(zhǎng)時(shí)，加工難度大,使得制造成本增加。 某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。 柱塞缸演示柱塞式液壓缸 柱塞缸由柱塞缸由缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈和壓蓋缸筒、柱塞、導(dǎo)套、密封圈和壓蓋等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，因此缸筒等零件組成，柱塞和缸筒內(nèi)壁不接觸，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，

22、成本低。內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。一、柱塞缸的結(jié)構(gòu)一、柱塞缸的結(jié)構(gòu)二、雙柱塞缸的工作原理二、雙柱塞缸的工作原理 柱塞式液壓缸是單作用的，它的回程需要借助自重或彈簧等其它外力來(lái)完成。如果要獲得雙向運(yùn)動(dòng)，可將兩柱塞液壓缸成對(duì)使用為減輕柱塞的重量，有時(shí)制成空心柱塞。2214)(dppF式中：d柱塞直徑，p1進(jìn)油壓力，p2另一缸的回油壓力。圖4.5 柱塞缸 b)q q V ddp1p224dqv 單作用增壓缸的工作原理如圖49所示，輸入低壓力p1，輸出高壓力為p2，有：1212kpdDpp 單作用增壓缸不能連續(xù)向系統(tǒng)供油，圖b為雙作用式增壓缸，可由兩個(gè)高壓端連續(xù)向系統(tǒng)供油。一、一、 增壓缸增壓

23、缸增壓缸增壓缸 在某些短時(shí)或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用。 二、二、 多級(jí)液壓缸（伸縮缸）多級(jí)液壓缸（伸縮缸） 由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸或柱塞缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒，可獲得很長(zhǎng)的工作行程。 伸縮缸廣泛的用于起重運(yùn)輸車(chē)輛上。有單作用和雙作用之分。雙作用伸縮缸原理圖單作用伸縮缸原理圖單作用伸縮缸單作用伸縮缸雙作用伸縮缸雙作用伸縮缸三、齒條活塞缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu) 組成，活塞往復(fù)移動(dòng)經(jīng)齒條、齒輪機(jī)構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。876543211211109行程圖4.12 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖 1 緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；

24、3 端蓋；4 墊圈； 5 O形密封圈；6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞； 9 齒輪；l0 傳動(dòng)軸；11 缸體；12 螺釘q 齒條活塞缸 齒條活塞缸工作時(shí)， 齒輪軸輸出的扭矩：242fDDpT齒輪分度圓直徑缸的直徑fDD回轉(zhuǎn)角速度：fDDq281. 輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩T和角速度和角速度的計(jì)算的計(jì)算液壓缸的典型結(jié)構(gòu)液壓缸的典型結(jié)構(gòu) 液壓缸由缸體組件、活塞組件、密封件和連接件等基本部分組成。此外，根據(jù)缸的需要還設(shè)有緩沖裝置和排氣裝置。 缸筒：缸筒： 液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙 度在0.1m0.4m。 端蓋：端蓋：裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，

25、同樣 承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 導(dǎo)向套：導(dǎo)向套：對(duì)活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)。 一一、 缸筒、端蓋、導(dǎo)向套缸筒、端蓋、導(dǎo)向套 缸體組件通常由缸筒、缸蓋、導(dǎo)向環(huán)和支承環(huán)等組成。一、一、 缸筒與端蓋的連接缸筒與端蓋的連接 采用何種連接方式主要取決于液壓缸的工作壓力、缸筒的材料和具體工作條件。 工作壓力p10MPa時(shí)使用鑄鐵缸筒，p20MPa時(shí)使用無(wú)縫鋼管缸筒，p20MPa時(shí)使用鑄鋼或鍛鋼缸筒。圖4.20 缸體與缸蓋的連接結(jié)構(gòu) 連接結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，加工方便，連接可靠，但要求缸簡(jiǎn)瑞部有直徑足夠大的凸緣，用以安裝螺栓或旋入螺釘。缸筒端部一

26、般用鑄造、鍛租或焊接方式制成粗大的缸筒凸緣。它是一種常用的連接形式。 (1）法蘭式連接）法蘭式連接 （2 2）半環(huán)式連接）半環(huán)式連接，分 為外半環(huán)連接和內(nèi)半環(huán)連接兩種連接形式。 半環(huán)連接工藝性好，連接可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，重量輕，但零件較多，加工也鉸復(fù)雜，并且安裝槽削弱了缸簡(jiǎn)強(qiáng)度。半環(huán)連接也是一種應(yīng)用十分普遍的連接形式，常用于無(wú)縫鋼管缸筒與端蓋的連接。（3）螺紋式連接）螺紋式連接 外螺紋連接內(nèi)螺紋連接 連接有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種方式，其特點(diǎn)是體積小、重量輕、結(jié)構(gòu)緊湊，但缸簡(jiǎn)端部結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，一旦銹住，缸蓋很難卸下。它一般用于要求外形尺寸小、重量輕的場(chǎng)合。（4）拉桿式連接）拉桿式連接 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工

27、藝性好，通用性強(qiáng)，易于拆裝但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會(huì)拉伸變長(zhǎng)，影響密封效果只適用于長(zhǎng)度不大的中低壓缸。（5）焊接式連接）焊接式連接 連接強(qiáng)度高，制造簡(jiǎn)單，但焊接時(shí)易引起缸筒變形。 活塞組件由活塞、密封件、活桿和連接件等組成。一一、活塞與活塞桿的連接形式、活塞與活塞桿的連接形式 最常用的有螺紋連接和半環(huán)連接，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)等。螺紋式連接 半環(huán)式連接 螺紋式連接：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但在高壓大負(fù)載下備有螺帽防松裝置。 半環(huán)式連接：結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，裝拆不便，但工作較可靠?；钊突钊麠U制成整體式結(jié)構(gòu)：只適用于尺寸較小的場(chǎng)合?；钊话阌媚湍ヨT鐵制造，活塞桿不論是空心的還是實(shí)心的

28、，大多用鋼料制造。 密封按其工作原理可分為非接觸式密封和接觸式密封。 前者主要指間隙密封，后者指密封件密封。1.1.間隙密封：間隙密封： 它依靠運(yùn)動(dòng)件間的微小間隙來(lái)防止泄漏。 為了提高這種裝置的密封能力，常在活塞表面制出幾條細(xì)小的環(huán)形槽，以增大油液通過(guò)間隙時(shí)的阻力。二、活塞密封形式二、活塞密封形式 它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，摩擦阻力小，可耐高溫，但泄漏大，加工要求高，磨損后無(wú)法恢復(fù)原有能力，只有在尺寸較小、壓力較低、相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度較高的缸筒和活塞間使用。 它利用橡膠或塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈緊貼在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄漏。 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，磨損后有自動(dòng)補(bǔ)償能力，性能可靠，在缸筒和活塞之間、缸蓋和活

29、塞之間、活塞和活塞桿之間、缸筒和缸蓋之間都能使用。 常用的密封件密封裝置主要有：O形密封圈、唇形密封圈、組合式密封裝置以及回轉(zhuǎn)式密封裝置等。(詳見(jiàn)第六章）2. 密封件密封：密封件密封： 對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，所以長(zhǎng)需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一端。OO型型密密封封圈圈Y型密封圈V V型型密密封封圈圈組組合合密密封封圈圈 液壓缸常用的活塞桿伸出端端蓋結(jié)構(gòu)如圖4.23所示，它包括密封圈l、導(dǎo)向套2、壓環(huán)3、防塵圈4和防塵圈壓環(huán)5等。圖4.23a結(jié)構(gòu)用于缸徑與活塞桿直徑相差較小的場(chǎng)合：因4.23b結(jié)構(gòu)用于缸徑與活塞桿直

30、徑相差較大的場(chǎng)合。三、活塞桿伸出端端蓋結(jié)構(gòu)三、活塞桿伸出端端蓋結(jié)構(gòu) 對(duì)于活塞桿外伸部分來(lái)說(shuō)，由于它很容易把臟物帶入液壓缸，使油液受污染，使密封件磨損，所以長(zhǎng)需在活塞桿密封處增添防塵圈，并放在向著活塞桿外伸的一端。 活塞桿頭部的連接形式如圖4.25所示。圖4.25a為內(nèi)螺紋連接，圖4.25b為外螺紋連接,這兩種連接方式通用性強(qiáng)，標(biāo)準(zhǔn)化的液壓缸和氣缸經(jīng)常采用；圖4.25c和因4.25d分別為雙耳環(huán)和單耳環(huán)連接，它們多用于非標(biāo)準(zhǔn)化的缸上。 為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖 措施，對(duì)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。 當(dāng)液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng) 時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件具有很大的動(dòng)能，因此當(dāng)活塞運(yùn)

31、動(dòng)到液壓缸終端時(shí)，會(huì)與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和 噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的 損壞，而且會(huì)引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。一、液壓缸中緩沖裝置的工作原理：一、液壓缸中緩沖裝置的工作原理： 利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)，在活塞和缸蓋之間封住一部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。二、常用的緩沖裝置：二、常用的緩沖裝置： 圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置、圓錐形環(huán)圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置、圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置、可變隙式緩沖裝置、可變節(jié)流槽式緩沖裝置節(jié)流槽式緩沖裝置和和可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置。udu(

32、b)u(a)（c）u(d)udu(b)u(a)（c）u(d)udu(b)u(a)（c）u(d)（a）圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置）圓柱形環(huán)隙式緩沖裝置（b）圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置）圓錐形環(huán)隙式緩沖裝置（c）可變節(jié)流槽式緩沖裝置）可變節(jié)流槽式緩沖裝置（d）可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置）可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置udu(b)u(a)（c）u(d) 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)定，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作。不能正常工作。 因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣

33、的排除。 對(duì)于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸：常在液壓缸的最高處設(shè)置專(zhuān)門(mén)的排氣裝置專(zhuān)門(mén)的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥排氣塞、排氣閥等。 對(duì)于要求不高的液壓缸：不設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的排氣裝置，將油口布置在缸筒端的最高處，使空氣隨油液排往油箱，再?gòu)挠拖湟莩觥?排氣裝置排氣裝置當(dāng)松開(kāi)排氣塞或閥的鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次，帶有氣泡的油液就會(huì)排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常。 思路：思路：1.1.根據(jù)使用要求確定液壓缸的類(lèi)型根據(jù)使用要求確定液壓缸的類(lèi)型 2.2.按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸按負(fù)載和運(yùn)動(dòng)要求確定液壓缸的主要結(jié)構(gòu)尺寸 3.3.必要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算必要時(shí)需進(jìn)行強(qiáng)度驗(yàn)算 4.4.進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。 液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的主要尺寸包括液壓缸的內(nèi)徑液壓缸的內(nèi)徑D D、缸的長(zhǎng)度、缸的長(zhǎng)度 L L、活塞桿直徑、活塞桿直徑d d。主要根據(jù)液壓缸的。主要根據(jù)液壓缸的負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度負(fù)載、活塞運(yùn)動(dòng)速度 和行程和行程等因素來(lái)確定上述參數(shù)。等因素來(lái)確定上述參數(shù)。 一般來(lái)說(shuō)缸是標(biāo)準(zhǔn)件，但有時(shí)也需要自行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)一般來(lái)說(shuō)缸是標(biāo)準(zhǔn)件，但有時(shí)也需要自行設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可參考前一節(jié)，本節(jié)主要介紹缸主要尺寸的計(jì)算及強(qiáng)度、剛度可參考前一節(jié)，本節(jié)主要介紹缸主要尺寸的計(jì)算及強(qiáng)度、剛度的驗(yàn)算方法。的驗(yàn)算方法。一、液壓缸的類(lèi)型和