液壓與氣壓傳動技術(shù) 第2版 課件 項目四 解析液壓執(zhí)行元件

液壓與氣壓傳動技術(shù)“十三五”職業(yè)教育規(guī)劃教材項目四

解析液壓執(zhí)行元件知識鏈接解析液壓缸解析液壓馬達(dá)0102知識點睛液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能。液壓執(zhí)行元件是將液壓能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置，液壓執(zhí)行元件有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種類型，二者的區(qū)別在于：液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變成往復(fù)運動的機(jī)械能；而液壓馬達(dá)則將液壓能轉(zhuǎn)變成連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)械能。項目四解析液壓執(zhí)行元件知識目標(biāo)能力目標(biāo)1.掌握液壓缸的主要類型及典型結(jié)構(gòu)。2.了解雙作用單桿液壓缸的工作特點。3.掌握差動液壓缸的工作特點、運動速度以及推力的計算。4.對液壓缸常見故障能夠正確排除。1.能夠理解液壓缸的分類和工作原理。2.能夠進(jìn)行液壓缸的推力和速度計算。3.能夠?qū)σ簤焊撞鹧b并進(jìn)行液壓缸的結(jié)構(gòu)分析。4.能夠正確使用和選用液壓執(zhí)行元件。0102（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸1）雙桿活塞缸圖4-2為雙桿活塞缸原理圖。其活塞的兩側(cè)都有伸出桿，當(dāng)兩活塞桿直徑相同，缸兩腔的供油壓力和流量都相等時，活塞(或缸體)兩個方向的運動速度和推力也都相等。因此，這種液壓缸常用于要求往復(fù)運動速度和負(fù)載相同的場合，如各種磨床。圖4-2(a)為缸體固定式結(jié)構(gòu)簡圖。當(dāng)缸的左腔進(jìn)壓力油，右腔回油時，活塞帶動工作臺向右移動；反之，右腔進(jìn)壓力油，左腔回油時，活塞帶動工作臺向左移動。工作臺的運動范圍略大于缸有效長度的三倍，一般用于小型設(shè)備的液壓系統(tǒng)。（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸1）雙桿活塞缸圖4-2b為活塞固定式結(jié)構(gòu)簡圖。液壓油經(jīng)空心活塞桿的中心孔及其活塞處的徑向孔c、d進(jìn)、出液壓缸。當(dāng)缸的左腔進(jìn)壓力油，右腔回油時，缸體帶動工作臺向左移動；反之，右腔進(jìn)壓力油，左腔回油時，缸體帶動工作臺向右移動。其運動范圍略大于缸有效行程的兩倍，常用于行程長的大、中型設(shè)備的液壓系統(tǒng)。項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸1）雙桿活塞缸雙桿活塞缸的推力和速度可按下式計算:

A——液壓缸有效工作面積；

F——液壓缸的推力；

v——活塞(或缸體)的運動速度；

p——進(jìn)油壓力；

q——進(jìn)入液壓缸的流量；

D——液壓缸內(nèi)徑；

d——活塞桿直徑。（4-1）（4-2）（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸圖4-3為單桿活塞缸原理圖。其活塞的一側(cè)有伸出桿，兩腔的有效工作面積不相等。當(dāng)向缸兩腔分別供油，且供油壓力和流量相同時，活塞(或缸體)在兩個方向的推力和運動速度不相等。

（a)（b)圖4-3單桿活塞缸（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸當(dāng)無桿腔進(jìn)壓力油，有桿腔回油(圖4-3a)時，活塞推力F1和運動速度v1分別為：（4-3）（4-4）（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸當(dāng)有桿腔進(jìn)壓力油，無桿腔回油(圖4-3b)時，活塞推力F2和運動速度v2分別為：（4-5）（4-6）式中A1——缸無桿腔有效工作面積；A2——缸有桿腔有效工作面積。（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸比較上面公式可知：v1＜v2,F1＞F2。即無桿腔進(jìn)壓力油工作時，推力大，速度低；有桿腔進(jìn)壓力油工作時，推力小，速度高。因此，單桿活塞缸常用于一個方向有較大負(fù)載但運行速度較低，另一個方向為空載快速退回運動的設(shè)備。例如，各種金屬切削機(jī)床、壓力機(jī)、注塑機(jī)、起重機(jī)的液壓系統(tǒng)即常用單桿活塞缸。（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸單桿活塞缸兩腔同時通入壓力油時，如圖4-4所示，由于無桿腔工作面積比有桿腔工作面積大，活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移動。液壓缸的這種連接稱為差動連接。（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸差動連接時，活塞的推力F3為（4-7）（4-8）比較(4-4)、(4-8)式可知，v3＞v1；比較式(4-3)、式(4-7)可知，F(xiàn)3＜F1。若活塞的速度為v3，則無桿腔的進(jìn)油量為v3A1，有桿腔的出油量為v3A2，因而有下式故（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸2）單桿活塞缸（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸3）擺動缸若葉片的寬度為b，缸的內(nèi)徑為D，輸出軸直徑為d，葉片數(shù)為Z，在進(jìn)油壓力為p、流量為q，且不計回油腔壓力時，擺動缸輸出的轉(zhuǎn)矩T和回轉(zhuǎn)角速度ω為（4-9）（4-10）（一）液壓缸的分類和特點1.活塞缸項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸3）擺動缸

（a)（b)圖4-6擺動缸1-缸體2-葉片3-定子塊4-擺動軸單葉片缸的擺動角一般不超過280°，雙葉片缸當(dāng)其他結(jié)構(gòu)尺寸相同時，其輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片缸的兩倍，而擺動角度為單葉片缸的一半(一般不超過150°)。（二）液壓缸主要尺寸的確定1.液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸設(shè)備類型磨床車床、銑床鉆床、鏜床組合機(jī)床龍門刨床、拉

床注塑機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械、小工程機(jī)械液壓壓力機(jī)、重型機(jī)械、起重運輸機(jī)械工作壓力p(MPa)0.8～22～43～58～1010～1620～32表4-1各類液壓設(shè)備常用工作壓力（二）液壓缸主要尺寸的確定1.液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸表4-2液壓缸工作壓力與負(fù)載之間的關(guān)系負(fù)載F(kN)＜55～1010～2020～3030～50＞50工作壓力p(MPa)＜0.8～1.01.5～2.02.5～3.03.0～4.04.0～5.0＞5.0

工作壓力p(MPa)λ＜55～7＞7活塞桿受拉力0.3～0.45活塞桿受壓力0.50～0.550.6～0.70.7表4-3系數(shù)λ的推薦值項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸當(dāng)有桿腔進(jìn)壓力油驅(qū)動負(fù)載時，由于（4-11）（4-12）由式(4-11)、式(4-12)算出的D值及選定的λ值即可求出活塞桿的直徑d(d＝λD)。D、d的取值應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行圓整。。當(dāng)無桿腔進(jìn)壓力油驅(qū)動負(fù)載時，由于故（二）液壓缸主要尺寸的確定1.液壓缸內(nèi)徑和活塞桿直徑的確定故項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸在中、低壓系統(tǒng)中，液壓缸壁厚δ根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝上的需要確定，一般不進(jìn)行計算。當(dāng)液壓缸工作壓力較高或直徑較大時，才有必要對其最薄弱部位的壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核。（4-14）（4-15）式中

py——試驗壓力，比缸最高工作壓力大20％～30％；[δ]——缸筒材料的許用應(yīng)力。當(dāng)D/δ＜10時，按以下厚壁筒公式校核（二）液壓缸主要尺寸的確定2.液壓缸壁厚的確定當(dāng)D/δ≥10時，按以下薄壁筒公式校核≥

≥

項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸液壓缸的長度按其最大行程確定，一般不大于(20～30)D?；钊膶挾劝锤椎墓ぷ鲏毫突钊拿芊夥绞酱_定，一般為(0.6～1)D。導(dǎo)向套滑動面的長度，當(dāng)D＜80mm時，取(0.6～1)D；當(dāng)D≥80mm時，取(0.6～1)d?；钊麠U的長度按缸的長度、活塞的寬度、導(dǎo)向套的長度、端蓋的有關(guān)尺寸及它與工作臺的連接方式確定。對長度與直徑之比大于15的受壓活塞桿，應(yīng)按材料力學(xué)公式進(jìn)行穩(wěn)定性校核計算。端蓋的尺寸、緊固螺釘?shù)膫€數(shù)和尺寸，當(dāng)壓力不高時可由結(jié)構(gòu)決定；對高壓系統(tǒng)，則必須進(jìn)行螺釘強(qiáng)度的校核。（二）液壓缸主要尺寸的確定3.液壓缸其他尺寸的確定項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（三）活塞缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計圖4-7空心雙桿活塞缸結(jié)構(gòu)圖1-壓蓋2-活塞桿3-托架4-端蓋5-密封圈6-堵7-導(dǎo)向套8-錐銷9-密封圈10-活塞11-缸筒12-壓環(huán)13-半環(huán)14-密封紙墊15-端蓋項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（三）活塞缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計1.缸筒和缸蓋項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（三）活塞缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計2.活塞與活塞桿整體式活塞組件是把短行程的液壓缸的活塞桿與活塞做成一體，這是最簡單的形式。但當(dāng)行程較長時，這種整體式活塞組件的加工較費事，所以常把活塞與活塞桿分開制造，然后再連接成一體。項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（三）活塞缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計3.密封裝置項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（三）活塞缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計4.緩沖裝置項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓缸（三）活塞缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計5.排氣裝置項目四解析液壓執(zhí)行元件—解析液壓馬達(dá)（一）葉片式液壓馬達(dá)5.排氣裝置圖4-13所示為葉片式液壓馬達(dá)的工作原理圖，當(dāng)壓力油通入壓油腔后，在葉片1、3(或5、7)上，一面作用有壓力油，另一面則為無壓油，由于