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(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能分類液壓馬達(dá)液壓缸輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)輸出直線運(yùn)動(dòng)（一般只有在電動(dòng)機(jī)不能滿足要求的特殊場(chǎng)合，如需要進(jìn)行大范圍的無(wú)級(jí)變速，或結(jié)構(gòu)要求緊湊的地方才采用）2023/12/51§1液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)的特點(diǎn)基本結(jié)構(gòu)要素:容積密封\周期變化\配油機(jī)構(gòu)內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱：能夠正反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速范圍大（最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)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(jié)構(gòu)相似，但不能互換從能量轉(zhuǎn)換的觀點(diǎn)來(lái)看,液壓泵與液壓馬達(dá)是可逆工作的液壓元件.2023/12/52液壓馬達(dá)與泵的相同點(diǎn)原理上，馬達(dá)和泵是可逆的。泵:用電機(jī)帶動(dòng),輸出壓力能（壓力和流量）;馬達(dá):輸入壓力油,輸出機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）.結(jié)構(gòu)上，馬達(dá)和泵是相似的。馬達(dá)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(shí)吸油，減小時(shí)排出高壓油；馬達(dá)：工作容積增大時(shí)進(jìn)入高壓油，減小時(shí)排出低壓油。

2023/12/53泵和馬達(dá)的不同點(diǎn)

泵是能源裝置,馬達(dá)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(jìn)口尺寸大于出口,馬達(dá)排油腔的壓力稍高于大氣壓力,沒(méi)有特殊要求,可以進(jìn)出油口尺寸相同.泵的結(jié)構(gòu)需保證自吸能力,而馬達(dá)無(wú)此要求.馬達(dá)需要正反轉(zhuǎn)(內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱),泵一般是單向旋轉(zhuǎn).馬達(dá)需保證在很寬的速度范圍內(nèi)使用,而泵的轉(zhuǎn)速雖相對(duì)比較高,但變化小,故無(wú)此苛刻要求.2023/12/54泵和馬達(dá)的不同點(diǎn)

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

2023/12/55液壓馬達(dá)的分類按結(jié)構(gòu)類型:齒輪式\葉片式\柱塞式等.按額定轉(zhuǎn)速:高速液壓馬達(dá)(>500r/min):特點(diǎn):轉(zhuǎn)速較高,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,便于起動(dòng)和制動(dòng),調(diào)節(jié)(調(diào)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(dá).特點(diǎn):排量大,體積大,轉(zhuǎn)速低,有的可低到每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至不到一轉(zhuǎn).輸出扭矩較大,可達(dá)幾千~幾萬(wàn)N·m,所以又稱為低速大扭矩液壓馬達(dá).低速液壓馬達(dá)(<500r/min):2023/12/56液壓馬達(dá)工作原理葉片式液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu):葉片徑向放置特點(diǎn):體積小,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小,動(dòng)作靈敏,泄漏大,低速時(shí)不穩(wěn)定.應(yīng)用場(chǎng)合:轉(zhuǎn)速高,轉(zhuǎn)矩小和動(dòng)作要求靈敏的場(chǎng)合.壓力油A3A12023/12/572023/12/58徑向柱塞式液壓馬達(dá)適用場(chǎng)合：多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況柱塞定子缸體配油軸2023/12/59液壓馬達(dá)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(zhuǎn)矩的關(guān)系：理論轉(zhuǎn)矩Tt=Δp·V/2π機(jī)械效率:實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與理論輸出轉(zhuǎn)矩之比.ηm=T/Tt啟動(dòng)機(jī)械效率:啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩與理論轉(zhuǎn)矩之比.ηm0=T0/Tt轉(zhuǎn)速：因?yàn)樾孤?，?shí)際轉(zhuǎn)速比理想轉(zhuǎn)速低低速穩(wěn)定性：爬行現(xiàn)象調(diào)速范圍：i=nmax/nnim2023/12/510液壓馬達(dá)的使用性能：起動(dòng)性能：用起動(dòng)扭矩和起動(dòng)效率描述。若起動(dòng)效率低，起動(dòng)扭矩就小，馬達(dá)的起動(dòng)性能就差。制動(dòng)性能：容積效率直接影響馬達(dá)的制動(dòng)性能。最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速：是指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉(zhuǎn)速。要求馬達(dá)“起動(dòng)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(dá)定量供油的情況下，其輸出轉(zhuǎn)速能夠調(diào)節(jié)的馬達(dá)，稱為變量馬達(dá)。反之稱為定量馬達(dá)。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(zhuǎn)換成機(jī)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(yùn)動(dòng)速度和力。液壓缸的活塞能完成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出的直線位移是有限的。分類活塞缸柱塞缸擺動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng),輸出推力和速度.實(shí)現(xiàn)<360°的往復(fù)擺動(dòng),輸出轉(zhuǎn)矩和角速度.2023/12/512液壓缸與其他機(jī)構(gòu)相配合可以完成各種運(yùn)動(dòng)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(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)范圍為活塞有效行程的三倍,(占地面積較大).常用于小型設(shè)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(tái)往復(fù)運(yùn)動(dòng)的范圍為活塞有效行程的兩倍(活塞桿固定,缸筒與工作臺(tái)相連,進(jìn)出油口可以做在活塞桿的兩端,油液從空心的活塞桿中進(jìn)去).也可以做在缸筒的兩端(需用軟管連接).動(dòng)力由缸筒傳出.常用于中大型設(shè)備上.2023/12/5172023/12/518缸體固定的液壓缸結(jié)構(gòu)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(dòng)連接廣泛應(yīng)用于滑臺(tái)等設(shè)備的快速運(yùn)動(dòng)中2023/12/5212023/12/522單活塞桿式液壓缸的特點(diǎn):往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度不同，常用于實(shí)現(xiàn)機(jī)床的快速退回和慢速工作進(jìn)給。兩端面積不同，輸出推力不相等。無(wú)桿腔吸油時(shí)作工作進(jìn)給運(yùn)動(dòng)（克服較大的外負(fù)載）；有桿腔進(jìn)油時(shí)作驅(qū)動(dòng)工作部件快速退回運(yùn)動(dòng)（只克服摩擦力的作用）。工作臺(tái)運(yùn)動(dòng)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(jī)體上，柱塞與工作部件連接F=pA=pd2π/4V=q/A=4q/πd2

2023/12/524一個(gè)方向運(yùn)動(dòng)，回程靠重力或彈簧力等力來(lái)推動(dòng)。柱塞2靠導(dǎo)向套3來(lái)導(dǎo)向，柱塞與缸體不接觸，因此缸體內(nèi)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(shí)易產(chǎn)生單邊磨損，故柱塞缸宜垂直安裝。水平安裝使用時(shí)，為減輕重量和提高穩(wěn)定性，而用無(wú)縫鋼管制成柱塞。常用于長(zhǎng)行程機(jī)床：龍門刨、導(dǎo)軌磨、拉床等。2023/12/525擺動(dòng)缸：能實(shí)現(xiàn)小于360°的往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，由于它可直接輸出扭矩，故又稱為擺動(dòng)液壓馬達(dá)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(shí)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(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。

2023/12/530齒輪缸：將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造容易，常用于機(jī)械手和磨床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu)、組合機(jī)床的回轉(zhuǎn)工作臺(tái)、回轉(zhuǎn)夾具及自動(dòng)線的轉(zhuǎn)位機(jī)構(gòu)。

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(qiáng)度.c)螺紋連接:結(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,尺寸小,但缸底處內(nèi)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(fù)載較小，無(wú)沖擊的液壓缸。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，安裝方便，但螺紋將削弱桿強(qiáng)度b)和c)卡環(huán)式連接：結(jié)構(gòu)較復(fù)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(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,摩擦阻力小,耐高溫,但泄漏大.在尺寸小\壓力低\運(yùn)動(dòng)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(dòng)補(bǔ)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(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\活塞\缸蓋間使用.2023/12/535緩沖裝置:使活塞接近終端時(shí)，增達(dá)回油阻力，減緩運(yùn)動(dòng)件的運(yùn)動(dòng)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(jìn)退液壓缸的可變節(jié)流緩沖:節(jié)流口面積隨活塞移動(dòng)而變化?；钊?兩端開(kāi)有軸向三角槽，前蓋3、后蓋8上的鋼球起單向閥作用。當(dāng)活塞起動(dòng)時(shí)，壓力油頂開(kāi)鋼球7，進(jìn)入缸內(nèi)，推動(dòng)活塞向前運(yùn)動(dòng)，保證起動(dòng)迅速。當(dāng)活塞接近液壓缸端部時(shí)，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(shí)現(xiàn)節(jié)流緩沖。2023/12/537排氣裝置系統(tǒng)安裝中或長(zhǎng)時(shí)間不工作后會(huì)滲入空氣,由于氣體有很大的可壓縮性,使液壓缸產(chǎn)生爬行\(zhòng)噪聲和發(fā)熱等一系列不良現(xiàn)象.設(shè)計(jì)時(shí),要保證能及時(shí)排除缸內(nèi)的氣體.利用空氣輕的特點(diǎn),在液壓缸的最高處設(shè)置進(jìn)出油口,以便把氣體帶走;如不行,可在最高處設(shè)置放氣孔或?qū)ｉT的放氣閥等放氣裝置。2023/12/538液壓缸的設(shè)計(jì)和計(jì)算注意問(wèn)題：盡量使活塞桿受拉狀態(tài)考慮相應(yīng)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(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)主要尺寸的確定活塞桿直徑d：缸筒長(zhǎng)度L：由最大工作行程決定2023/12/539最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H：

H≥L/20+D/2強(qiáng)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