液壓與氣壓傳動(dòng)第四章執(zhí)行元件

第4章執(zhí)行元件定義：按一定要求，將流體的壓力能量轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，實(shí)現(xiàn)直線、轉(zhuǎn)動(dòng)和擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的傳動(dòng)裝置稱為執(zhí)行元件。執(zhí)行元件主要包括缸和馬達(dá)。

缸用作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出力和直線位移。馬達(dá)用作為動(dòng)力源，實(shí)現(xiàn)連續(xù)回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出力矩和角位移。作用：壓力能-機(jī)械能用于實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)

1.液壓缸的作用和分類活塞缸單桿雙桿柱塞缸擺動(dòng)缸分類單作用雙作用按作用方式按結(jié)構(gòu)一、液壓缸2.活塞式液壓缸（1）單桿活塞缸1)結(jié)構(gòu)：缸體、活塞、活塞桿、密封、缸蓋等2)工作原理：工作原理：因兩側(cè)有效作用面積或油液壓力不等，活塞在液壓力的作用下，作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。無桿腔進(jìn)油腔回油腔有桿腔職能符號(hào)：單桿單作用活塞缸單桿雙作用活塞缸雙向液壓驅(qū)動(dòng)單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠外力。3)基本參數(shù)a.推力式中：p1——進(jìn)油壓力p2——回油壓力b.速度特點(diǎn)：同樣q

，v1<v2；

p

一樣，F(xiàn)1>F2。4.應(yīng)用：往返運(yùn)動(dòng)速度及推力不同的場合。q1q2pq4）單桿活塞缸的差動(dòng)連接－差動(dòng)缸推力：速度：特點(diǎn)：v3>v1；F3<F1。結(jié)論：差動(dòng)連接后，速度大，推力小。代入上式：活塞只有一個(gè)，設(shè)此時(shí)的速度為v3如令：則有：結(jié)論：當(dāng)時(shí)，快進(jìn)、快退速度相等。或1）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩側(cè)有效工作面積一樣。（2）雙桿活塞缸2）.基本參數(shù)：3）應(yīng)用職能符號(hào)：l——活塞有效工作行程。4）安裝方式缸固定L=3l桿固定

L=2l兩個(gè)方向力和速度一樣的場合。缸固定L=3lL桿固定桿固定時(shí)、缸移動(dòng)軟管空心桿L=2lL液壓缸的組成1活塞和活塞桿2缸體和缸蓋3密封裝置4緩沖裝置5排氣裝置

雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出，根據(jù)安裝方式不同又分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。液壓缸的緩沖裝置環(huán)形縫隙節(jié)流緩沖小孔節(jié)流緩沖在運(yùn)動(dòng)速度較高和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量較大時(shí)，防止活塞在行程終點(diǎn)與缸蓋和缸底發(fā)生碰撞，引起沖擊，損壞液壓缸液壓缸的排氣裝置缸蓋上的排氣孔排氣閥在運(yùn)動(dòng)速度較高和運(yùn)動(dòng)部件的質(zhì)量較大時(shí)，防止活塞在行程終點(diǎn)與缸蓋和缸底發(fā)生碰撞，引起沖擊，損壞液壓缸雙作用雙活塞桿液壓缸的典型結(jié)構(gòu)活塞桿端蓋缸體活塞密封活塞桿導(dǎo)向套導(dǎo)向套開口銷

雙作用單活塞桿液壓缸缸體活塞活塞桿支承環(huán)密封導(dǎo)向套2.

柱塞缸（1）單柱塞缸●單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠外力。（2）雙柱塞缸●雙向液壓驅(qū)動(dòng)直線運(yùn)動(dòng)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)活塞缸單桿雙桿雙作用差動(dòng)柱塞缸單作用伸縮缸擺動(dòng)缸（擺動(dòng)馬達(dá)）齒輪缸1.伸縮式液壓缸壓蓋端蓋套筒活塞活塞缸體端蓋套筒活塞端蓋二特殊功能缸

結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸或柱塞缸套裝而成，有單作用和雙作用之分。工作原理：活塞或柱塞伸出時(shí)，從大到小，

速度逐漸增大，推力逐漸減小。

活塞或柱塞縮回時(shí)，從小到大。

特點(diǎn)應(yīng)用：工作時(shí)可伸很長，不工作時(shí)縮短，占地面積小，且推力隨行程增加而減小。

2.齒條活塞缸壓縮空氣推動(dòng)活塞6帶動(dòng)齒條3作直線運(yùn)動(dòng)，齒條3則推動(dòng)齒輪4作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，由輸出軸5（齒輪軸）輸出力矩。輸出軸與外部機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)軸相連，讓外部機(jī)構(gòu)作擺動(dòng)。1.結(jié)構(gòu)：葉片、缸體、輸出軸雙葉片式單葉片式3.擺動(dòng)液壓缸2.參數(shù)計(jì)算及用途單葉片擺角<360o雙葉片擺角<180o轉(zhuǎn)矩是單葉片的兩倍，角速度是單葉片的一半。用途：實(shí)現(xiàn)擺動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)職能符號(hào)：擺動(dòng)馬達(dá)4.氣液阻尼缸

與液體相比，氣體具有可壓縮性。因此，在外載荷發(fā)生變化時(shí)會(huì)導(dǎo)致氣缸的輸出運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生“爬行”或“自移”現(xiàn)象。氣液阻尼缸是一種由氣缸和液壓缸構(gòu)成的組合缸。由氣缸產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力，而用液壓缸的阻尼調(diào)節(jié)作用獲得平穩(wěn)的運(yùn)動(dòng)。這種氣缸常用于機(jī)床和切削加工的進(jìn)給驅(qū)動(dòng)裝置,克服了普通氣缸在負(fù)載變化較大時(shí)容易產(chǎn)生的“爬行”或“自移”現(xiàn)象，可以滿足驅(qū)動(dòng)刀具進(jìn)行切削加工的要求。在要求氣缸有較高的位置和速度精度時(shí)，宜使用氣液阻尼缸。圖10.14氣液阻尼缸1)串聯(lián)氣液阻尼缸

組成：1.負(fù)載2.油缸3.節(jié)流閥4.單向閥5.油杯6.隔板7.氣缸液壓缸和氣缸共用同一缸體，氣缸活塞和液壓缸活塞用一根活塞桿串聯(lián)起來，兩缸之間用中蓋6隔開，防止空氣與液壓油互竄。在液壓缸的進(jìn)、出口處連接了調(diào)速用的液壓單向節(jié)流閥，通過調(diào)節(jié)液壓缸的排油量，從而調(diào)節(jié)活塞運(yùn)動(dòng)的速度。

氣液阻尼缸的結(jié)構(gòu)，一般是將雙活塞桿腔作為液壓缸，這樣可使液壓缸左右兩腔進(jìn)排油量相等，此時(shí)貯油杯內(nèi)的油液只用于補(bǔ)充因液壓缸泄漏而減少的流量。

圖10.14氣液阻尼缸1）串聯(lián)氣液阻尼缸

工作進(jìn)給時(shí)，氣缸右腔進(jìn)氣，活塞桿左行，液壓缸左腔排油，由于此時(shí)單向閥關(guān)閉，所以排油路線只能經(jīng)由節(jié)流閥進(jìn)入液壓缸右腔。對活塞桿的運(yùn)動(dòng)起阻尼作用。調(diào)節(jié)節(jié)流閥的開口量大小，就可調(diào)節(jié)活塞的運(yùn)動(dòng)速度；

返回時(shí)，氣缸左腔進(jìn)氣，活塞桿右行，液壓缸右腔排油，由于此時(shí)單向閥打開，液壓缸無阻尼，所以排油路線可經(jīng)單向閥快速進(jìn)入液壓缸左腔，實(shí)現(xiàn)快退。

2)并聯(lián)氣液阻尼缸

并聯(lián)式氣液阻尼缸的工作原理是液壓缸與氣缸用剛性連接板并聯(lián)在一起。

并聯(lián)式氣液阻尼缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：結(jié)構(gòu)緊湊，氣缸和液壓缸之間沒有竄氣現(xiàn)象。使用時(shí)應(yīng)注意：氣缸活塞桿軸線應(yīng)與負(fù)載作用線處在同一軸線上，從而減小附加力矩對運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性的影響。

5.增壓氣缸利用液體的不可壓縮性和力的平衡原理，在小活塞端輸出高壓的液體。

利用壓力和作用面積乘積相等，可在小面積端獲得較高壓力。

將兩個(gè)缸徑相同的普通雙作用氣缸串聯(lián)在一起即為串聯(lián)氣缸，如圖所示。

由于兩個(gè)活塞串聯(lián)在一根活塞桿上，其輸出力比一個(gè)活塞的氣缸增加一倍。這種氣缸常用于要求增加氣缸輸出力，而不能增大氣缸直徑，但允許增長缸體的場合。

6)串聯(lián)氣缸

7)氣動(dòng)手爪（手指氣缸）

圖（c）所示為FESTO旋轉(zhuǎn)氣爪，其動(dòng)作和齒輪齒條的嚙合原理相似。兩個(gè)氣爪可同時(shí)移動(dòng)并自動(dòng)對中，其齒輪齒條原理確保了抓取力矩始終桓定。圖（d）所示為FESTO三點(diǎn)氣爪，三個(gè)氣爪同時(shí)開閉，適合夾持圓柱體工件及工件的壓入工作。

圖10.18（a）平行手爪（b）擺動(dòng)手爪（c）旋轉(zhuǎn)手爪（d）三點(diǎn)手爪（a）（b）（c）（d）氣爪能實(shí)現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代氣動(dòng)機(jī)械手的關(guān)鍵部件。

圖（a）所示為FESTO平行氣爪，平行氣爪通過兩個(gè)活塞工作，兩個(gè)氣爪對心移動(dòng)。這種氣爪可以輸出很大的抓取力，既可用內(nèi)抓取，也可用于外抓取。圖（b）所示為FESTO擺動(dòng)氣爪，內(nèi)外抓取400擺角，抓取力大，并確保抓取力矩始終恒定。氣動(dòng)手爪（手指氣缸）

圖10.18（a）平行手爪（b）擺動(dòng)手爪（c）旋轉(zhuǎn)手爪（d）三點(diǎn)手爪（a）（b）（c）（d）氣爪能實(shí)現(xiàn)各種抓取功能，是現(xiàn)代氣動(dòng)機(jī)械手的關(guān)鍵部件。

圖所示的氣爪的特點(diǎn)是：

1、所有的結(jié)構(gòu)都是雙作用的，能實(shí)現(xiàn)雙向抓取，可自動(dòng)對中，重復(fù)精度高；

2、抓取力矩恒定；

3、在氣缸兩側(cè)可安裝非接觸式檢測開關(guān)；

4、有多種安裝、連接方式。

按結(jié)構(gòu)分：柱塞式、葉片式和齒輪式按排量分：定量和變量按調(diào)節(jié)方式分：手動(dòng)式和自動(dòng)式，自動(dòng)式又分限壓式、恒功率式、恒壓式和恒流式等。按自吸能力分：自吸式和非自吸式馬達(dá)的類型三、馬達(dá)馬達(dá)的圖形符號(hào)齒輪馬達(dá)

1、齒輪馬達(dá)的工作原理

圖為外嚙合齒輪馬達(dá)的工作原理圖。圖中P點(diǎn)為兩齒輪的嚙合點(diǎn)，當(dāng)壓力油進(jìn)入齒輪馬達(dá)時(shí),壓力油分別作用在兩個(gè)齒面上。由圖可知，在兩個(gè)齒輪上各有一個(gè)使其產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的作用力，兩齒輪便按圖示方向旋轉(zhuǎn)，齒輪馬達(dá)輸出軸上也就輸出旋轉(zhuǎn)力矩。

齒輪馬達(dá)和齒輪泵在結(jié)構(gòu)上的主要區(qū)別如下：（1）齒輪泵一般只需一個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，為了減小徑向不平衡液壓力，因此吸油口大，排油口小。而齒輪馬達(dá)則需正、反兩個(gè)方向旋轉(zhuǎn)，因此進(jìn)油口大小相等。（2）齒輪馬達(dá)的內(nèi)泄漏不能像齒輪泵那樣直接引到低壓腔去，而必須單獨(dú)的泄漏通道引到殼體外去。因?yàn)轳R達(dá)低壓腔有一定背壓，如果泄漏油直接引到低壓腔，所有與泄漏通道相連接的部分都按回油壓力承受油壓力，這可能使軸端密封失效。2、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)雙作用葉片式液壓馬達(dá)1、工作原理雙作用葉片式液壓馬達(dá)的工作原理可用