液壓執(zhí)行元件課件1

液壓執(zhí)行元件(1)2023/6/6液壓執(zhí)行元件(1)液壓執(zhí)行元件實(shí)例2液壓執(zhí)行元件(1)3液壓執(zhí)行元件(1)4液壓執(zhí)行元件(1)

液壓缸是液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它將液壓能轉(zhuǎn)換為直線運(yùn)動(dòng)形式的機(jī)械能，輸出運(yùn)動(dòng)速度和力，且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠。液壓缸的輸入量是液體的流量和壓力，輸出量是速度和力。液壓缸是液壓執(zhí)行元件，其職能是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能。p1p2FvdqA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5液壓執(zhí)行元件(1)4.1液壓缸的類型及特點(diǎn)液壓缸的分類按供油方向分：?jiǎn)巫饔酶缀碗p作用缸。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。按活塞桿形式分：?jiǎn)位钊麠U缸、雙活塞桿缸。單桿液壓缸雙桿液壓缸柱塞式液壓缸6液壓執(zhí)行元件(1)缸體伸縮式液壓缸

伸出縮回套筒活塞活塞伸縮式單作用缸7液壓執(zhí)行元件(1)伸出縮回伸縮式液壓缸的特點(diǎn)是：活塞桿伸出的行程長(zhǎng)，收縮后的結(jié)構(gòu)尺寸小，適用于翻斗汽車，起重機(jī)的伸縮臂等。8液壓執(zhí)行元件(1)伸縮式雙作用缸伸出BA二級(jí)活塞

缸體兩端有進(jìn)、出油口A和B。當(dāng)A口進(jìn)油，B口回油時(shí)，先推動(dòng)一級(jí)活塞向右運(yùn)動(dòng)。一級(jí)活塞右行至終點(diǎn)時(shí)，二級(jí)活塞在壓力油的作用下繼續(xù)向右運(yùn)動(dòng)。9液壓執(zhí)行元件(1)伸出BA二級(jí)活塞10液壓執(zhí)行元件(1)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)。圖4.6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；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qω11液壓執(zhí)行元件(1)小結(jié)名稱輸出力和速度圖形符號(hào)特點(diǎn)單作用油缸活塞缸（單活塞桿）v=q/AF=pA活塞（柱塞）只單方向受力而運(yùn)動(dòng)，反方向運(yùn)動(dòng)依靠活塞（柱塞）自重或其他外力柱塞缸v=4q/πd2F=pA伸縮式套筒缸雙作用油缸活塞缸（單活塞桿）v1=q/A1；F1=πD2（p1-p2）/4+πd2p2/4v2=4q/π（D2-d2）；F2=πD2（p1-p2）/4-πd2p1/4活塞雙向受液壓力而運(yùn)動(dòng)，雙向所受力和速度不等差動(dòng)活塞缸v=4q/πd2F=πd2p1/4活塞兩端面積差較大，使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)的推力和速度相差較大?；钊祝p活塞桿）v=4q/π（D2-d2）；

F2=π（

D2-d2）

（p1-p2）/4活塞左右移動(dòng)速度、行程及推力均相等伸縮式套筒缸12液壓執(zhí)行元件(1)4.1.1活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，其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。4.1.1.1雙桿活塞液壓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，如圖所示。(a)缸筒固定式(b)活塞桿固定式13液壓執(zhí)行元件(1)因?yàn)殡p活塞桿液壓缸的兩活塞桿直徑相等，所以當(dāng)輸入流量和油液壓力不變時(shí)，其往返運(yùn)動(dòng)速度和推力相等。則活塞運(yùn)動(dòng)(缸體固定)速度V和推力F分別為：（4.1）式中:、—分別為缸的進(jìn)、回油壓力；、d

—分別為活塞直徑和活塞桿直徑；q

—輸入流量；A—活塞有效工作面積。（4.2）(a)缸筒固定式式中:、—分別為缸的進(jìn)、回油壓力；、d

—分別為活塞直徑和活塞桿直徑；式中:、—分別為缸的進(jìn)、回油壓力；q

—輸入流量；、d

—分別為活塞直徑和活塞桿直徑；式中:、—分別為缸的進(jìn)、回油壓力；A—活塞有效工作面積。q

—輸入流量；、d

—分別為活塞直徑和活塞桿直徑；式中:、—分別為缸的進(jìn)、回油壓力；14液壓執(zhí)行元件(1)缸體固定的雙作用式活塞桿式液壓缸，占地面積較大，常用于小型設(shè)備采用活塞桿固定的雙作用式液壓缸，占地面積小，常用于大中型設(shè)備15液壓執(zhí)行元件(1)4.1.1.2單活塞桿液壓缸

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所示。(a)無(wú)桿腔進(jìn)油Ddq(b)有桿腔進(jìn)油q16液壓執(zhí)行元件(1)無(wú)桿腔進(jìn)油（4.3）（4.4）活塞的運(yùn)動(dòng)速度和推力分別為:(a)無(wú)桿腔進(jìn)油Ddq17液壓執(zhí)行元件(1)有桿腔進(jìn)油活塞的運(yùn)動(dòng)速度和推力分別為:(b)有桿腔進(jìn)油q（4.5）（4.6）18液壓執(zhí)行元件(1)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：

（4.7）上式表明：當(dāng)活塞桿直徑愈小時(shí)，速度比接近1，在兩個(gè)方向上的速度差值就愈小。(a)無(wú)桿腔進(jìn)油Ddq(b)有桿腔進(jìn)油q19液壓執(zhí)行元件(1)兩腔進(jìn)油,差動(dòng)聯(lián)接(c)差動(dòng)聯(lián)接q當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油時(shí)，由于無(wú)桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，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。20液壓執(zhí)行元件(1)兩腔進(jìn)油,差動(dòng)聯(lián)接(c)差動(dòng)聯(lián)接q（4.8）（4.9）在忽略兩腔連通油路壓力損失的情況下，差動(dòng)連接液壓缸的推力為：q等效活塞的運(yùn)動(dòng)速度為：由連續(xù)性方程得：所以：A1ν3=q+A2ν321液壓執(zhí)行元件(1)

差動(dòng)連接是在不增加液壓泵容量和功率的條件下，實(shí)現(xiàn)快速運(yùn)動(dòng)的有效辦法。22液壓執(zhí)行元件(1)4.1.2柱塞式液壓缸

圖3.3柱塞式液壓缸當(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。柱塞缸用于工作行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。23液壓執(zhí)行元件(1)

如圖所示，柱塞缸由缸筒、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，因此缸筒內(nèi)孔不需精加工，工藝性好，成本低。

柱塞式液壓缸24液壓執(zhí)行元件(1)

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。

圖3.3柱塞式液壓缸qqVdd式中：d—柱塞直徑，p1—進(jìn)油壓力，p2—另一缸的回油壓力。p1p24q25液壓執(zhí)行元件(1)4.2.3液壓缸的密封

1一活塞桿；2一活塞；3一密封圈；4一彈簧圈；5一螺母1一卡鍵；2一套環(huán)；3一彈簧卡圈為了防止泄漏影響工作性能和效率，我們需要使用密封裝置26液壓執(zhí)行元件(1)活塞裝置主要用來(lái)防止液壓油的泄漏。對(duì)密封裝置的基本要求是具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動(dòng)提高密封性。除此以外，摩擦阻力要小，耐油。油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V形、Y形及組合式等數(shù)種，其材料為耐油橡膠、尼龍、聚氨脂等。

（1）O形密封圈O形密封圈的截面為圓形，主要用于靜密封。與唇形密封圈相比，運(yùn)動(dòng)阻力較大，作運(yùn)動(dòng)密封時(shí)容易產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)，故一般不單獨(dú)用于油缸運(yùn)動(dòng)密封。27液壓執(zhí)行元件(1)（1）O形密封圈圖4.10O型密封圈的結(jié)構(gòu)原理

（a）普通型（b）有擋板型28液壓執(zhí)行元件(1)V形圈的截面為V形，如圖3.11所示，V形密封裝置是由壓環(huán)、V形圈和支承環(huán)組成。當(dāng)工作壓力高于10MPa時(shí)，可增加V形圈的數(shù)量，提高密封效果。安裝時(shí)，V形圈的開(kāi)口應(yīng)面向壓力高的一側(cè)。（2）V形密封圈

a)壓環(huán)b)V型圈c)支承環(huán)圖4.11V形密封圈29液壓執(zhí)行元件(1)Y形密封圈的截面為Y形，屬唇形密封圈。它是一種摩擦阻力小、壽命較長(zhǎng)的密封圈，應(yīng)用普遍。Y形圈主要用于往復(fù)運(yùn)動(dòng)的密封。根據(jù)截面長(zhǎng)寬比例的不同，Y形圈可分為寬斷面和窄斷面兩種形式，圖4.12所示為寬斷面Y形密封圈。（3）Y（Yx）形密封圈

圖4.12Y形密封圈30液壓執(zhí)行元件(1)4.2.3緩沖裝置

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)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。31液壓執(zhí)行元件(1)4.2.3緩沖裝置

圖4.13液壓缸緩沖裝置32液壓執(zhí)行元件(1)當(dāng)活塞移至端部，緩沖柱塞開(kāi)始插入缸端的緩沖孔時(shí)，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中擠出，從而造成背壓迫使運(yùn)動(dòng)柱塞降速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)緩沖。33液壓執(zhí)行元件(1)4.2.4排氣裝置

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)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。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