液壓執(zhí)行元件課件-002

液壓執(zhí)行元件作用：將液壓泵提供的液壓能轉變?yōu)闄C械能分類液壓馬達液壓缸輸出旋轉運動輸出直線運動（一般只有在電動機不能滿足要求的特殊場合，如需要進行大范圍的無級變速，或結構要求緊湊的地方才采用）2023/12/51§1液壓馬達液壓馬達的特點基本結構要素:容積密封\周期變化\配油機構內部結構對稱：能夠正反轉轉速范圍大（最低穩(wěn)定轉速有一定要求）不必具有自吸能力（輸入的是壓力油）雖然與泵的結構相似，但不能互換從能量轉換的觀點來看,液壓泵與液壓馬達是可逆工作的液壓元件.2023/12/52液壓馬達與泵的相同點原理上，馬達和泵是可逆的。泵:用電機帶動,輸出壓力能（壓力和流量）;馬達:輸入壓力油,輸出機械能（轉矩和轉速）.結構上，馬達和泵是相似的。馬達和泵的工作原理均是利用密封工作容積的變化吸油和排油的。泵：工作容積增大時吸油，減小時排出高壓油；馬達：工作容積增大時進入高壓油，減小時排出低壓油。

2023/12/53泵和馬達的不同點

泵是能源裝置,馬達是執(zhí)行元件.泵的吸油腔一般為真空(為改善吸油性和抗氣蝕耐力),一般進口尺寸大于出口,馬達排油腔的壓力稍高于大氣壓力,沒有特殊要求,可以進出油口尺寸相同.泵的結構需保證自吸能力,而馬達無此要求.馬達需要正反轉(內部結構對稱),泵一般是單向旋轉.馬達需保證在很寬的速度范圍內使用,而泵的轉速雖相對比較高,但變化小,故無此苛刻要求.2023/12/54泵和馬達的不同點

泵:希望容積效率高;馬達:希望機械效率高.葉片泵的葉片傾斜安裝,葉片馬達的葉片則徑向安裝(考慮正反轉).液壓馬達的容積效率比泵低,通常泵的轉速高.而馬達輸出較低的轉速.泵與原動機裝在一起,主軸不受額外的徑向負載.而馬達直接裝在輪子上或與皮帶\鏈輪\齒輪相連接時,主軸將受較高的徑向負載.

2023/12/55液壓馬達的分類按結構類型:齒輪式\葉片式\柱塞式等.按額定轉速:高速液壓馬達(>500r/min):特點:轉速較高,轉動慣量小,便于起動和制動,調節(jié)(調速和換向)靈敏度高.輸出扭矩不大,僅幾十~幾百N·m,所以又稱為高速小扭矩液壓馬達.特點:排量大,體積大,轉速低,有的可低到每分鐘幾轉甚至不到一轉.輸出扭矩較大,可達幾千~幾萬N·m,所以又稱為低速大扭矩液壓馬達.低速液壓馬達(<500r/min):2023/12/56液壓馬達工作原理葉片式液壓馬達結構:葉片徑向放置特點:體積小,轉動慣量小,動作靈敏,泄漏大,低速時不穩(wěn)定.應用場合:轉速高,轉矩小和動作要求靈敏的場合.壓力油A3A12023/12/572023/12/58徑向柱塞式液壓馬達適用場合：多用于低速大轉矩的情況柱塞定子缸體配油軸2023/12/59液壓馬達的基本參數(shù)和性能排量V：工作容腔大小的表示排量與轉矩的關系：理論轉矩Tt=Δp·V/2π機械效率:實際輸出轉矩與理論輸出轉矩之比.ηm=T/Tt啟動機械效率:啟動轉矩與理論轉矩之比.ηm0=T0/Tt轉速：因為泄漏，實際轉速比理想轉速低低速穩(wěn)定性：爬行現(xiàn)象調速范圍：i=nmax/nnim2023/12/510液壓馬達的使用性能：起動性能：用起動扭矩和起動效率描述。若起動效率低，起動扭矩就小，馬達的起動性能就差。制動性能：容積效率直接影響馬達的制動性能。最低穩(wěn)定轉速：是指液壓馬達在額定負載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉速。要求馬達“起動扭矩要大”，“穩(wěn)定速度要低”（一般希望最低穩(wěn)定速度越小越好）在向馬達定量供油的情況下，其輸出轉速能夠調節(jié)的馬達，稱為變量馬達。反之稱為定量馬達。2023/12/511§2液壓缸液壓系統(tǒng)中的執(zhí)行元件，它的職能是將液壓能轉換成機械能。液壓缸的輸入量是流體的流量和壓力，輸出的是直線運動速度和力。液壓缸的活塞能完成直線往復運動，輸出的直線位移是有限的。分類活塞缸柱塞缸擺動缸實現(xiàn)往復運動,輸出推力和速度.實現(xiàn)<360°的往復擺動,輸出轉矩和角速度.2023/12/512液壓缸與其他機構相配合可以完成各種運動2023/12/5132023/12/5142023/12/5152023/12/516活塞式液壓缸雙桿式:活塞兩端都有一根直徑相等活塞桿伸出.缸體固定:工作臺往復運動范圍為活塞有效行程的三倍,(占地面積較大).常用于小型設備.F=A(p1-p2)=(D2-d2)(p1-p2)×π/4v=q/A=4q/π(D2-d2)活塞桿固定:工作臺往復運動的范圍為活塞有效行程的兩倍(活塞桿固定,缸筒與工作臺相連,進出油口可以做在活塞桿的兩端,油液從空心的活塞桿中進去).也可以做在缸筒的兩端(需用軟管連接).動力由缸筒傳出.常用于中大型設備上.2023/12/5172023/12/518缸體固定的液壓缸結構2023/12/5192023/12/520單桿式：活塞只有一端帶活塞桿F1=A1p1-A2p2=[(p1-p2)D2+p2d2]×π/4v1=q/A1=4q/πD2

F2=A2p1-A1p2=[(p1-p2)D2-p1d2]×π/4v2=q/A2=4q/π(D2-d2)

F3=p1(A1-A2)=p1d2×π/4v3=(q+q’)/A1=4q/πd2,其中

q’=π(D2-d2)

v3/4差動連接廣泛應用于滑臺等設備的快速運動中2023/12/5212023/12/522單活塞桿式液壓缸的特點:往復運動速度不同，常用于實現(xiàn)機床的快速退回和慢速工作進給。兩端面積不同，輸出推力不相等。無桿腔吸油時作工作進給運動（克服較大的外負載）；有桿腔進油時作驅動工作部件快速退回運動（只克服摩擦力的作用）。工作臺運動范圍等于活塞桿有效行程的兩倍。2023/12/523柱塞缸：缸筒固定在機體上，柱塞與工作部件連接F=pA=pd2π/4V=q/A=4q/πd2

2023/12/524一個方向運動，回程靠重力或彈簧力等力來推動。柱塞2靠導向套3來導向，柱塞與缸體不接觸，因此缸體內壁不需精加工。柱塞是端部受壓，為保證柱塞缸有足夠的推力和穩(wěn)定性，柱塞一般較粗，重量較大，水平安裝時易產生單邊磨損，故柱塞缸宜垂直安裝。水平安裝使用時，為減輕重量和提高穩(wěn)定性，而用無縫鋼管制成柱塞。常用于長行程機床：龍門刨、導軌磨、拉床等。2023/12/525擺動缸：能實現(xiàn)小于360°的往復擺動運動，由于它可直接輸出扭矩，故又稱為擺動液壓馬達2023/12/5262023/12/5272023/12/528其他液壓缸增壓缸單作用雙作用用于短時或局部需要高壓的系統(tǒng)2023/12/529伸縮缸：活塞桿伸出的行程長，收縮后的結構尺寸小，適用于翻斗汽車，起重機的伸縮臂等。

2023/12/530齒輪缸：將直線運動轉換為回轉運動，其結構簡單，制造容易，常用于機械手和磨床的進刀機構、組合機床的回轉工作臺、回轉夾具及自動線的轉位機構。

2023/12/531缸筒與缸蓋液壓缸的組成a)法蘭連接:易加工和裝拆,尺寸大.b)半環(huán)連接:裝拆方便,削弱了強度.c)螺紋連接:結構復雜,尺寸小,重量輕.d)拉桿連接:容易加工和裝拆,尺寸大,較重.e)焊接連接:結構簡單,尺寸小,但缸底處內徑不易加工,且可能引起變形.2023/12/532活塞和活塞桿a)螺母連接：適用負載較小，無沖擊的液壓缸。結構簡單，安裝方便，但螺紋將削弱桿強度b)和c)卡環(huán)式連接：結構較復雜，裝拆不便，工作可靠d)徑向銷式連接：適用于雙出桿式活塞。2023/12/533密封裝置a)間隙密封:靠微小間隙防止泄漏.結構簡單,摩擦阻力小,耐高溫,但泄漏大.在尺寸小\壓力低\運動速度較高的缸筒和活塞間使用.b)摩擦環(huán)密封:靠摩擦環(huán)貼緊缸壁而防止泄漏.效果較好,摩擦阻力較小且穩(wěn)定,耐高溫,磨損后有自動補償能力,加工要求高,裝拆不便.適用于缸筒和活塞之間的密封.2023/12/534c)、d)密封圈(O\V形圈等)密封:環(huán)形圈貼緊配合面間防止泄漏.結構簡單,制造方便,磨損后有自動補償能力,性能可靠,在缸筒\活塞\缸蓋間使用.2023/12/535緩沖裝置:使活塞接近終端時，增達回油阻力，減緩運動件的運動速度，避免沖擊?？p隙節(jié)流和小孔節(jié)流緩沖2023/12/536外圓磨床砂輪架快速進退液壓缸的可變節(jié)流緩沖:節(jié)流口面積隨活塞移動而變化?；钊?兩端開有軸向三角槽，前蓋3、后蓋8上的鋼球起單向閥作用。當活塞起動時，壓力油頂開鋼球7，進入缸內，推動活塞向前運動，保證起動迅速。當活塞接近液壓缸端部時，活塞堵住回油通道，使剩余油液只能從三角槽緩慢排出，因而建立緩沖壓力，實現(xiàn)節(jié)流緩沖。2023/12/537排氣裝置系統(tǒng)安裝中或長時間不工作后會滲入空氣,由于氣體有很大的可壓縮性,使液壓缸產生爬行\(zhòng)噪聲和發(fā)熱等一系列不良現(xiàn)象.設計時,要保證能及時排除缸內的氣體.利用空氣輕的特點,在液壓缸的最高處設置進出油口,以便把氣體帶走;如不行,可在最高處設置放氣孔或專門的放氣閥等放氣裝置。2023/12/538液壓缸的設計和計算注意問題：盡量使活塞桿受拉狀態(tài)考慮相應的緩沖裝置和排氣裝置正確確定液壓缸的安裝和固定方式根據(jù)推薦的結構形式和設計標準進行設計主要尺寸的確定活塞桿直徑d：缸筒長度L：由最大工作行程決定2023/12/539最小導向長度H：

H≥L/20+D/2強度校核：壁厚校核：薄壁（D/δ≥10），厚壁（D/δ<10）活塞桿直徑校核：固定螺栓直