液壓執(zhí)行元件課件

1、Chapter 4 Hydraulic Actuators液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件4.1 Hydraulic Motors 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)4.2 Hydraulic Cylinders 液壓缸液壓缸Motor馬馬 達(dá)達(dá)pqTn4.1 Hydraulic Motor 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 把液壓能變?yōu)闄C(jī)械能把液壓能變?yōu)闄C(jī)械能，輸出扭矩輸出扭矩 T 與轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)速 n。1. Introduction Functions 作用作用 Transfer hydraulic energy into mechanical energy。 Characteristic parameters 性能參數(shù)性能參數(shù)Vol

2、umetric efficiency 容積效率容積效率Mv 指經(jīng)容積損失后的功率與損失前的功率之比。指經(jīng)容積損失后的功率與損失前的功率之比。 Mv= qMtp/ /( (qMp) )= qMt / /qM 式中式中：qMt 理論流量理論流量 qMt = VMnM （VM:馬達(dá)排量馬達(dá)排量） qM 實(shí)際流量實(shí)際流量 p 馬達(dá)進(jìn)、出口壓差馬達(dá)進(jìn)、出口壓差 （ 而泵的容積效率而泵的容積效率pv= q/ /qt ） Mechanical efficiency 機(jī)械效率機(jī)械效率Mm 除泄漏外的各種損失都?xì)w之為機(jī)械損失。除泄漏外的各種損失都?xì)w之為機(jī)械損失。 Mm = PMo /(/(qMtp） = TMo

3、/(/(TMt) )= TMo/ /TMt 式中式中：PMo馬達(dá)輸出功率馬達(dá)輸出功率 TMt 理論輸出扭矩理論輸出扭矩 TMo 實(shí)際輸出扭矩實(shí)際輸出扭矩 馬達(dá)輸出角速度馬達(dá)輸出角速度（泵的機(jī)械效率泵的機(jī)械效率 pm= Tt / /T） Overall efficiency 總效率總效率M M= PMo/ /PMi=MvMm 式中：式中：PMi馬達(dá)輸入功率馬達(dá)輸入功率( (p=pvpm) )Output torque 輸出扭矩輸出扭矩 TMo TMo =p VMMm/(/(2) ) （可由可由 2nMTMo =p qMtMm 推導(dǎo)出）推導(dǎo)出） qMt= VMnM Motor revolution

4、 馬達(dá)轉(zhuǎn)速馬達(dá)轉(zhuǎn)速 nM nM = qMMv/ /VMOutput power 輸出功率輸出功率 PMo PMo = qMpM= TMo= TMo( (2) )nM （而泵的輸出功率（而泵的輸出功率 Ppo= pq） Classification 分類分類According to structures 按結(jié)構(gòu)形式不同按結(jié)構(gòu)形式不同 Gear, vane and piston types 齒輪、葉片和柱塞式齒輪、葉片和柱塞式According to delivery types 按排量是否可調(diào)按排量是否可調(diào) Fixed and variable delivery motors 定量馬達(dá)定量馬達(dá)和

5、和變量馬達(dá)變量馬達(dá)According to working performances 按輸出參數(shù)按輸出參數(shù) High-speed and lower-speed large torque motors 高速馬達(dá)高速馬達(dá)和和低速大扭矩馬達(dá)低速大扭矩馬達(dá) Graphic symbols of motor 馬達(dá)馬達(dá)圖形符號圖形符號Variable定量馬達(dá)定量馬達(dá)變量變量馬達(dá)馬達(dá)雙向定量雙向定量馬達(dá)馬達(dá)Double SingleFixed 雙向變量雙向變量馬達(dá)馬達(dá)2. Operating principle of hydraulic motors 馬達(dá)工作原理馬達(dá)工作原理Axial piston mo

6、tors 軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞馬達(dá)Swash plate axial piston motor Fig. 4- -2 斜盤式軸向柱塞馬達(dá)斜盤式軸向柱塞馬達(dá)滑靴結(jié)構(gòu)滑靴結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：與泵相同，反用即為馬達(dá)。與泵相同，反用即為馬達(dá)。工作原理：工作原理：柱塞在壓力油作用下外伸緊壓在斜盤柱塞在壓力油作用下外伸緊壓在斜盤 上，斜盤對柱塞的反作用力垂直于斜上，斜盤對柱塞的反作用力垂直于斜 盤表面，其軸向分力盤表面，其軸向分力Fx 與柱塞所受的與柱塞所受的 液壓推力相平衡，徑向分力液壓推力相平衡，徑向分力Fy 使使每個(gè)每個(gè) 高壓區(qū)的柱塞對缸體中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。高壓區(qū)的柱塞對缸體中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 Structur

7、e and operating principle 構(gòu)造與工作原理構(gòu)造與工作原理斜軸式軸向柱塞馬達(dá)斜軸式軸向柱塞馬達(dá)Vane motors 葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)Double-acting vane motor 雙作用葉片馬達(dá)雙作用葉片馬達(dá) Fig. 4- -3 Similar to vane pump，differences: Springs used to push vane touches with stator inner surface 彈簧保證葉片與定子內(nèi)表面接觸彈簧保證葉片與定子內(nèi)表面接觸Zero vane angle for two direction running 葉片零度安裝便

8、于雙向旋轉(zhuǎn)葉片零度安裝便于雙向旋轉(zhuǎn)Pressure oil is led to vane bottom to keep the vanes touch with stator surface tightly 壓力油引入葉片底部確保葉片緊貼定子內(nèi)表面壓力油引入葉片底部確保葉片緊貼定子內(nèi)表面Fig. 4- -3Operating principle 工作原理工作原理 壓力油作用在過渡區(qū)葉片上的面積不同，壓力油作用在過渡區(qū)葉片上的面積不同，產(chǎn)生力矩推動轉(zhuǎn)子帶動輸出軸旋轉(zhuǎn)。產(chǎn)生力矩推動轉(zhuǎn)子帶動輸出軸旋轉(zhuǎn)。Specialties 特點(diǎn)特點(diǎn) 體積小，慣性小，動作靈敏，但泄漏較大。體積小，慣性小，動作靈敏，

9、但泄漏較大。適用于轉(zhuǎn)矩低、轉(zhuǎn)速高、要求動作靈敏適用于轉(zhuǎn)矩低、轉(zhuǎn)速高、要求動作靈敏 的場合。的場合。葉片泵葉片泵葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)起動彈簧起動彈簧沒有起動彈簧沒有起動彈簧 轉(zhuǎn)子兩側(cè)環(huán)形槽內(nèi)裝有轉(zhuǎn)子兩側(cè)環(huán)形槽內(nèi)裝有扭力彈簧，使葉片始終頂緊扭力彈簧，使葉片始終頂緊定子，保證起動密封。定子，保證起動密封。葉片安裝葉片安裝 葉片前傾或后傾葉片前傾或后傾 徑向放置徑向放置，以適應(yīng)正、反轉(zhuǎn)以適應(yīng)正、反轉(zhuǎn)葉片根葉片根部油壓部油壓葉片根部不一定葉片根部不一定通高壓油通高壓油保證葉片根部始終通壓力油保證葉片根部始終通壓力油泄漏油的泄漏油的回油方式回油方式內(nèi)部回油內(nèi)部回油外部回油外部回油進(jìn)、出油進(jìn)、出油口口徑口口徑進(jìn)

10、油口口徑進(jìn)油口口徑 出油口口徑出油口口徑 進(jìn)油口、出油口一樣大。進(jìn)油口、出油口一樣大。葉片泵和液壓馬達(dá)比較表葉片泵和液壓馬達(dá)比較表 Gear motors 齒輪馬達(dá)齒輪馬達(dá) External gear pump 外嚙合齒輪馬達(dá)外嚙合齒輪馬達(dá) Fig. 4- -4 Similar to gear pump，differences： 與齒輪泵類似，區(qū)別：與齒輪泵類似，區(qū)別：Leakage oil to tank separately 泄漏油單獨(dú)回油箱泄漏油單獨(dú)回油箱Same size for the inlet and outlet ports 進(jìn)、出油口大小相同進(jìn)、出油口大小相同F(xiàn)ig. 4-

11、-4 Operating principle 工作原理工作原理 由于受壓力油作用的齒面面積不同而產(chǎn)生由于受壓力油作用的齒面面積不同而產(chǎn)生 轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)矩。 Specialties 特點(diǎn)特點(diǎn) 與齒輪泵類似，多用于轉(zhuǎn)速高、扭矩小的與齒輪泵類似，多用于轉(zhuǎn)速高、扭矩小的 場合場合。 【課題練習(xí)課題練習(xí)】 外嚙合齒輪泵作馬達(dá)用，原進(jìn)油口改作出油口，外嚙合齒輪泵作馬達(dá)用，原進(jìn)油口改作出油口，原出油口改作進(jìn)油口，則馬達(dá)的轉(zhuǎn)向（原出油口改作進(jìn)油口，則馬達(dá)的轉(zhuǎn)向（ ）。）。 A. 與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相同與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相同 B. 與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相反與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相反 C. 轉(zhuǎn)向無法確定轉(zhuǎn)向無法確定 D. 根本轉(zhuǎn)不起來根本轉(zhuǎn)不起來

12、【課堂練習(xí)課堂練習(xí)】 外嚙合齒輪泵作馬達(dá)用，原進(jìn)油口改作出油口，外嚙合齒輪泵作馬達(dá)用，原進(jìn)油口改作出油口，原出油口改作進(jìn)油口，則馬達(dá)的轉(zhuǎn)向（原出油口改作進(jìn)油口，則馬達(dá)的轉(zhuǎn)向（ ）。）。 A. 與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相同與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相同 B. 與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相反與作泵時(shí)轉(zhuǎn)向相反 C. 轉(zhuǎn)向無法確定轉(zhuǎn)向無法確定 D. 根本轉(zhuǎn)不起來根本轉(zhuǎn)不起來BPintle 配油軸配油軸 Crank shaft 偏心輪偏心輪Crisscross Coupling 十字聯(lián)軸節(jié)十字聯(lián)軸節(jié)Rod 連桿連桿Saddle surface 馬鞍形面馬鞍形面( (hydraulic bearing) )( (靜壓支承靜壓支承) )Pisto

13、n 柱塞柱塞 Ball articulated球鉸球鉸(hydraulic bearing)Cylinder缸室缸室Reciprocate in radial 徑向往復(fù)伸縮徑向往復(fù)伸縮Radial piston motors 徑向柱塞馬達(dá)徑向柱塞馬達(dá)( (Low- -speed motors) ) Single-acting connecting rod type 曲柄連桿馬達(dá)曲柄連桿馬達(dá) Structure 結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)Fig. 4- -5 曲柄連桿馬達(dá)工作原理曲柄連桿馬達(dá)工作原理Fig. 3- -5 Operating principle 工作原理工作原理 Fig.4- -5n High pr

14、essure pushes rod by piston to produce torque on cam。 高壓油推柱塞外伸對凸輪高壓油推柱塞外伸對凸輪( (輸出軸輸出軸) )產(chǎn)生扭矩。產(chǎn)生扭矩。n Cam pushes pistons in low pressure area by rod to drain low pressure oil into tank。 偏心輪通過連桿推柱塞使低壓油排出。偏心輪通過連桿推柱塞使低壓油排出。 液壓力的合力通過偏心圓幾何中心，對曲軸液壓力的合力通過偏心圓幾何中心，對曲軸回轉(zhuǎn)中心產(chǎn)生力矩?；剞D(zhuǎn)中心產(chǎn)生力矩。壓力油壓力油 活塞活塞 連桿連桿 曲軸偏心圓表面曲

15、軸偏心圓表面推推推推推推n Stable low speed 低速穩(wěn)定低速穩(wěn)定n Low mechanical efficiency in low speed starting 低速啟動效率低低速啟動效率低 Specialties 特點(diǎn)特點(diǎn)n High torque, low speed 低速大扭矩低速大扭矩n Unbalanced radial force 徑向力不平衡徑向力不平衡n High stress on two side of rod 連桿兩端接觸應(yīng)力大連桿兩端接觸應(yīng)力大 Incurve multiple-acting radial piston motors 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞

16、馬達(dá)多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá) Fig. 4- -6 Structure 構(gòu)造構(gòu)造1. Piston( (reciprocates in radial) ) 柱塞柱塞2. Cylinder block( (stationary) ) 缸體缸體3. Roller( (rolls on cam) ) 滾輪滾輪4. Rotating valve( (runs) )配油軸配油軸 5. Inlet port 進(jìn)油口進(jìn)油口6. Outlet port 出油口出油口7. multi-lobed cam ( (turns) )多曲軌面多曲軌面 Specialties 特點(diǎn)特點(diǎn) Fine low speed pe

17、rformance 低速穩(wěn)定性好低速穩(wěn)定性好 Working safely and reliable 工作安全可靠工作安全可靠 High request for cam manufacturing 內(nèi)曲面軌道制造難度大內(nèi)曲面軌道制造難度大 Radial force balanced 徑向力平衡徑向力平衡 Operating principle 工作原理工作原理 Pressure oil pushes roller by piston against curve surface to produce torque driving cam running 壓力油推滾輪驅(qū)動軌道旋轉(zhuǎn)壓力油推滾輪驅(qū)動軌

18、道旋轉(zhuǎn)泵和馬達(dá)的排量標(biāo)準(zhǔn)系列泵和馬達(dá)的排量標(biāo)準(zhǔn)系列（單位：單位：mL/ /r） ，10，12.5，（，（14），），16，（，（18），），20，（22.5），），25，（，（28），），31.5，（，（35.5），），40， ，4000，（，（4500），），5000，（，（5600），）， 6300，（，（7100），），8000，9000， ?！纠?】如圖所示為定量泵和定量馬達(dá)系統(tǒng)，已知泵的如圖所示為定量泵和定量馬達(dá)系統(tǒng)，已知泵的 輸出壓力輸出壓力 pp10MPa，排量，排量 Vp10mL/ /r，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn) 速速 np1450r/ /min，容積效率，容積效率pv0.9，機(jī)械，機(jī)械 效率

19、效率pm0.9，液壓馬達(dá)排量，液壓馬達(dá)排量 Vm10mL/ /r， 容積效率容積效率mv0.9，機(jī)械效率，機(jī)械效率mm0.9，泵，泵 出口與馬達(dá)進(jìn)口間管道壓力損失為出口與馬達(dá)進(jìn)口間管道壓力損失為0.5MPa， 其它損失不計(jì)，試求：其它損失不計(jì)，試求： 例例 題題 （1）液壓泵的驅(qū)動功率）液壓泵的驅(qū)動功率 Pip； （2）液壓泵的輸出功率）液壓泵的輸出功率 Pop； （3）液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速）液壓馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)速 nM、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)矩 TM和輸出和輸出 功率功率 Pom。解：解： （1）液壓泵驅(qū)動功率液壓泵驅(qū)動功率 Pip （2）液壓泵輸出功率液壓泵輸出功率 Pop （3）液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)輸出

20、轉(zhuǎn)速 nM WVnpqpPpmpvpvpppopppip2685609 . 09 . 010109 . 01450101066 WqpPppop2175609 . 010101450101066)(5 .117410109 .09 .01010145066rpmVqnmmvpM液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩TM 液壓馬達(dá)輸出功率液壓馬達(dá)輸出功率PommNpVTmmmM6 .1329 . 0105 . 0101010266)16746 .13605 .117422WTnPMMom（ 【例【例2】圖示系統(tǒng)中，已知泵的排量圖示系統(tǒng)中，已知泵的排量Vp40 mL/ /r，轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn) 速速 np=1450

21、 r/ /min，機(jī)械效率和容積效率均為，機(jī)械效率和容積效率均為 0.9；變量馬達(dá)的排量范圍為；變量馬達(dá)的排量范圍為 Vm40 100 mL/ /r，機(jī)械效率和容積效率為，機(jī)械效率和容積效率為0.9，馬達(dá)的負(fù)，馬達(dá)的負(fù) 載扭矩載扭矩 Tm 40 Nm。不計(jì)管。不計(jì)管 道損失，試求：道損失，試求： 1 泵的輸出流量泵的輸出流量 q p； 2 馬達(dá)最大進(jìn)口壓力馬達(dá)最大進(jìn)口壓力 p m； 3 馬達(dá)轉(zhuǎn)速馬達(dá)轉(zhuǎn)速 n m 的范圍；的范圍； 4 液壓系統(tǒng)的最大輸入功率液壓系統(tǒng)的最大輸入功率 P i。解解：1 泵的輸出流量泵的輸出流量 qp= npVppv = 1450604010 - -60.9 = 8.

22、710- -4（m3/ /s）= 52.2 L/ /min 2 馬達(dá)的最大進(jìn)口壓力馬達(dá)的最大進(jìn)口壓力 pm 馬達(dá)的負(fù)載扭矩恒定，因此當(dāng)馬達(dá)排量調(diào)至馬達(dá)的負(fù)載扭矩恒定，因此當(dāng)馬達(dá)排量調(diào)至 最小時(shí)最小時(shí)，在馬達(dá)進(jìn)出口兩端具有最大的壓力降。在馬達(dá)進(jìn)出口兩端具有最大的壓力降。 馬達(dá)出口直通油箱，其進(jìn)口壓力即為馬達(dá)的馬達(dá)出口直通油箱，其進(jìn)口壓力即為馬達(dá)的 進(jìn)出口壓差，故有：進(jìn)出口壓差，故有：3 馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍 系統(tǒng)的最大工作壓力低于溢流閥的調(diào)定壓力，系統(tǒng)的最大工作壓力低于溢流閥的調(diào)定壓力， 在不考慮管道損失的情況下，油泵的輸出流量即在不考慮管道損失的情況下，油泵的輸出流量即 為馬達(dá)的輸入流

23、量。為馬達(dá)的輸入流量。 當(dāng)馬達(dá)的排量調(diào)至最大時(shí)，其轉(zhuǎn)速最低：當(dāng)馬達(dá)的排量調(diào)至最大時(shí)，其轉(zhuǎn)速最低： nm min= qpmv/ /Vm max = 8.710 - -40.9( (10010 - -6) ) = 7.83 ( (r/s) )= 469.8 rpm)(79 . 0104040226minMPaVTpmmmmm 馬達(dá)的排量調(diào)至最小時(shí)，其轉(zhuǎn)速最高為馬達(dá)的排量調(diào)至最小時(shí)，其轉(zhuǎn)速最高為 nm max= qpmv/ /Vm min = 8.710 - -40.9( (4010 - -6) ) =19.575 ( (r/s) )=1174.5 rpm 因此，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍為因此，馬達(dá)的轉(zhuǎn)速范圍

24、為nm=469.81174.5 rpm。 4 液壓系統(tǒng)的最大輸入功率液壓系統(tǒng)的最大輸入功率 Pi 當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力最大時(shí)，定量泵系統(tǒng)的輸入當(dāng)系統(tǒng)的工作壓力最大時(shí)，定量泵系統(tǒng)的輸入 功率最大。故有：功率最大。故有： Pi = qpppmax/ /op = 8.710 - -4710 6( (0.90.9) )= 7518.5 ( (W) )【例【例3】圖示系統(tǒng)中，施加在馬達(dá)上的負(fù)載是不斷變化的圖示系統(tǒng)中，施加在馬達(dá)上的負(fù)載是不斷變化的 ( (即即TM為變量為變量) )，則在進(jìn)行調(diào)速則在進(jìn)行調(diào)速( (Vp變化變化) )時(shí)時(shí)，( ( ) )。 A. 液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)載的增加而減小液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速隨負(fù)

25、載的增加而減小 B. 油泵的工作壓力隨負(fù)載的增加而增加油泵的工作壓力隨負(fù)載的增加而增加 C. 液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩隨液壓泵排量的增加而增加液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩隨液壓泵排量的增加而增加 D. 液壓馬達(dá)輸出功率隨負(fù)載和液壓泵排量的增加液壓馬達(dá)輸出功率隨負(fù)載和液壓泵排量的增加 而減小而減小TMBExercises： 4- -1、4- -2、4- -3（Pg. 351） （2）the rotating speed of the hydraulic motor。4- -2 （2）the rotating speed of the hydraulic pump。1. Functions 作用作用 Transfor

26、m hydraulic energy to mechanical energy to achieve reciprocating motion。 液壓缸可實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動，輸出推力液壓缸可實(shí)現(xiàn)往復(fù)直線運(yùn)動，輸出推力 F 及速及速 度度 v；或?qū)崿F(xiàn)往復(fù)擺動，輸出扭矩；或?qū)崿F(xiàn)往復(fù)擺動，輸出扭矩T與擺動角速度與擺動角速度.Cylinder( (液壓缸液壓缸) )pqF 、vT、4.2 Hydraulic Cylinders 液壓缸液壓缸液壓缸的應(yīng)用液壓缸的應(yīng)用2. Types 類型類型Cylinders液壓缸液壓缸Piston活塞式活塞式Plunger柱塞式柱塞式 Rotary擺動式擺動式Singl

27、e-rod單桿單桿Double-rod雙桿雙桿Single-acting單作用單作用Double-acting雙作用雙作用Single-acting 單柱塞單柱塞Double-acting 雙柱塞雙柱塞Single 單葉片單葉片Double 雙葉片雙葉片Plunger cylinder 柱塞缸柱塞缸 Fig. 4- -9Rotary cylinder 擺動缸擺動缸 Fig. 4- -20Telescopic cylinder 伸縮缸伸縮缸 Fig. 4 - -10 、11Single-actingDouble-acting Cylinder 缸體；缸體； rack piston rod 齒條活

28、塞桿；齒條活塞桿； gear shaft 齒輪軸；齒輪軸； air bleeding valve 排氣閥。排氣閥。Rack and pinion cylinder齒條活塞式擺動液壓缸齒條活塞式擺動液壓缸 Fig. 4 - -12Superchange cylinder 增壓缸增壓缸 Fig. 4 - -13 增增 速速 缸缸單活塞桿式液壓缸單活塞桿式液壓缸雙活塞桿式液壓缸雙活塞桿式液壓缸彈簧復(fù)位式液壓缸彈簧復(fù)位式液壓缸柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸增壓缸增壓缸串聯(lián)式液壓缸串聯(lián)式液壓缸伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸齒條活塞缸齒條活塞缸 Graphic symbols 圖形符號圖形符號 單桿雙作用活塞缸單桿雙

29、作用活塞缸 擺動缸擺動缸3. Typical constructions and makeups 液壓缸典型結(jié)構(gòu)與組成液壓缸典型結(jié)構(gòu)與組成 Fig. 4 - -14 單桿雙作用缸由缸筒單桿雙作用缸由缸筒(Tube) 、活塞活塞(Piston)、活塞桿活塞桿(Piston rod)、導(dǎo)向套導(dǎo)向套(Guide sleeve)前端蓋前端蓋(Cylinder head) 及后端蓋及后端蓋(Cylinder cap)等組成等組成。 Cylinder block assembly 缸體組件缸體組件Components 組成組成 Consists of a cylinder barrel , two cyl

30、inder lids , etc. 缸體組件包括缸筒、端蓋等零件。缸體組件包括缸筒、端蓋等零件。Connection of lid and barrel 缸筒與端蓋的連接缸筒與端蓋的連接 Fig.4 - -15 a) ) Flange type 法蘭連接法蘭連接 簡單、可靠，加工和拆裝方便，但外形尺寸簡單、可靠，加工和拆裝方便，但外形尺寸 大。是常用的連接方式。大。是常用的連接方式。b) ) Semi-ring type 半環(huán)式半環(huán)式 連接工藝性好，結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱缸筒強(qiáng)度。連接工藝性好，結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱缸筒強(qiáng)度。 多用于無縫鋼管缸筒的連接。多用于無縫鋼管缸筒的連接。c）Thread type

31、 螺紋連接螺紋連接 結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆需專結(jié)構(gòu)緊湊、體積小，缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，拆需專用工具。常用于要求外形尺寸小、質(zhì)量輕的場合。用工具。常用于要求外形尺寸小、質(zhì)量輕的場合。d）Pull-rod type 拉桿式拉桿式 簡單，工藝性但笨重，適用于短行程的中低壓簡單，工藝性但笨重，適用于短行程的中低壓缸。缸。e）Welding type 焊接式焊接式 結(jié)構(gòu)簡單結(jié)構(gòu)簡單，連接牢固可靠連接牢固可靠；但焊接變形但焊接變形，維修性差維修性差。 Piston assembly 活塞組件活塞組件 Fig. 4 - -16b）Semi-ring linkage 半環(huán)連接半環(huán)連接a）Threa

32、d connection 螺紋連接螺紋連接1- -piston rod 活塞桿；活塞桿；2- -piston 活塞；活塞；3- -seal 密封圈；密封圈；4- -against looseness gasket 防松墊圈；防松墊圈；5- -nut 螺母；螺母；6- -clip key 半環(huán)鍵；半環(huán)鍵；7- -ring set 擋環(huán)，擋環(huán)， 8- -spring collar 彈簧卡圈彈簧卡圈Cushion devices 端部緩沖裝置端部緩沖裝置 當(dāng)負(fù)載質(zhì)量較大、運(yùn)動速度較高，或換向平當(dāng)負(fù)載質(zhì)量較大、運(yùn)動速度較高，或換向平穩(wěn)性要求較高時(shí)，應(yīng)設(shè)置端部緩沖裝置。穩(wěn)性要求較高時(shí)，應(yīng)設(shè)置端部緩沖裝置

33、。Cushion principle 緩沖原理緩沖原理 活塞接近端蓋時(shí)，增大回油阻力，以降低活塞接近端蓋時(shí)，增大回油阻力，以降低 液壓缸的運(yùn)動速度，避免活塞與端蓋相撞。液壓缸的運(yùn)動速度，避免活塞與端蓋相撞。 Cylinder cushion devices 緩沖裝置緩沖裝置 Fig. 4 - -17 由活塞凸臺（圓錐或帶槽圓柱）和端蓋凹槽構(gòu)由活塞凸臺（圓錐或帶槽圓柱）和端蓋凹槽構(gòu)成。對于可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置，在端蓋上還設(shè)置成。對于可調(diào)節(jié)流孔式緩沖裝置，在端蓋上還設(shè)置有單向節(jié)流閥。有單向節(jié)流閥。 Venting devices 排氣裝置排氣裝置 Fig. 4 - -18 在油缸的最高部位裝設(shè)排氣

34、裝置（如在油缸的最高部位裝設(shè)排氣裝置（如Venting plug排氣塞、排氣塞、Venting valve 排氣閥等）。排氣閥等）。 4. Seals in linear actuator 密封裝置密封裝置( (Pg. 194 196) ) 液壓缸中的密封，是指活塞、活塞桿、端蓋液壓缸中的密封，是指活塞、活塞桿、端蓋( (導(dǎo)導(dǎo)向套向套) )等處的密封，用來防止液壓缸內(nèi)部或外部的泄等處的密封，用來防止液壓缸內(nèi)部或外部的泄漏，或防止灰塵、水、空氣等侵入缸體內(nèi)。漏，或防止灰塵、水、空氣等侵入缸體內(nèi)。 Types 密封類型密封類型 根據(jù)需密封的兩表面間有無相對運(yùn)動分為：根據(jù)需密封的兩表面間有無相對運(yùn)動

35、分為： Dynamic seals 動密封動密封 如活塞與缸筒內(nèi)壁之間的密封。如活塞與缸筒內(nèi)壁之間的密封。 Static seals 靜密封靜密封 活塞與活塞桿、缸筒與端蓋等處的密封活塞與活塞桿、缸筒與端蓋等處的密封 Sealing devices 密封方法密封方法 Clearance sealing 間隙密封間隙密封 Fig. 6 - -11 依靠兩配合面間的微小間隙來防止泄漏。依靠兩配合面間的微小間隙來防止泄漏。 間隙密封間隙密封結(jié)構(gòu)簡單，摩擦力小，但密封性結(jié)構(gòu)簡單，摩擦力小，但密封性能差，加工精度要求高。適用于尺寸較小、壓能差，加工精度要求高。適用于尺寸較小、壓力較低、運(yùn)動速度高的場合。

36、力較低、運(yùn)動速度高的場合。 密封圈密封密封圈密封 O - - ring seals O 形密封圈形密封圈 Fig. 6 - -12 一般用耐油橡膠制成，截面呈圓形。安一般用耐油橡膠制成，截面呈圓形。安裝裝 時(shí)應(yīng)保證其截面具有一定的壓縮變形。時(shí)應(yīng)保證其截面具有一定的壓縮變形。 O 形密封圈結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便，成形密封圈結(jié)構(gòu)簡單緊湊，安裝方便，成本低，但啟動時(shí)阻力較大。主要用于靜密封和本低，但啟動時(shí)阻力較大。主要用于靜密封和速度較低的滑動密封。速度較低的滑動密封。O 形密封圈密封原理形密封圈密封原理 Ystyle seals Y型密封圈型密封圈 Fig. 6 - -14、15、16Y 型密封圈

37、型密封圈 工作時(shí)壓力油作用于工作時(shí)壓力油作用于Y型密封圈的唇邊內(nèi)型密封圈的唇邊內(nèi)表面，使兩唇邊外張而貼緊密封表面，產(chǎn)生密表面，使兩唇邊外張而貼緊密封表面，產(chǎn)生密封作用。封作用。 Y型密封圈的密封性能好，摩擦阻力小，型密封圈的密封性能好，摩擦阻力小，安裝簡易，常用于軸、孔作相對滑動且運(yùn)動速安裝簡易，常用于軸、孔作相對滑動且運(yùn)動速度較高的場合。度較高的場合。 V- -style seals V型密封圈型密封圈 Fig. 6 - -17 由支承環(huán)（由支承環(huán)（Support ring）、密封環(huán)（）、密封環(huán)（Sealing ring）和壓環(huán)（）和壓環(huán)（Press ring）三部分組成。當(dāng)壓環(huán)）三部分組成

38、。當(dāng)壓環(huán)壓緊密封環(huán)時(shí)，支承環(huán)可使密封環(huán)產(chǎn)生變形而起壓緊密封環(huán)時(shí)，支承環(huán)可使密封環(huán)產(chǎn)生變形而起密封作用。密封作用。Fig. 6 - -17支承環(huán)支承環(huán)密封環(huán)密封環(huán)壓壓 環(huán)環(huán) V型密封圈耐高壓，密封性能好，但摩擦阻型密封圈耐高壓，密封性能好，但摩擦阻力大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜?？捎糜趬毫Ω?、往返速度不力大，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜?？捎糜趬毫Ω?、往返速度不大的密封處。大的密封處。 Y型密封圈與型密封圈與V型密封圈均屬于唇形密封圈型密封圈均屬于唇形密封圈( (Lip style sealing) )，只能實(shí)現(xiàn)，只能實(shí)現(xiàn)單向密封單向密封。此類密。此類密封圈的封圈的唇邊開口應(yīng)迎著壓力油的方向安裝唇邊開口應(yīng)迎著壓力油的方向安裝，

39、并有，并有少量的預(yù)壓縮量，以保持自緊密封功能。少量的預(yù)壓縮量，以保持自緊密封功能。 Glide ring seals 活塞環(huán)活塞環(huán) 開口的金屬環(huán)依靠其彈性變形所產(chǎn)生的張力開口的金屬環(huán)依靠其彈性變形所產(chǎn)生的張力緊貼在缸體內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)密封作用。緊貼在缸體內(nèi)壁，實(shí)現(xiàn)密封作用。 耐高溫，能適應(yīng)較大的壓力變化和速度變化，耐高溫，能適應(yīng)較大的壓力變化和速度變化，壽命長。但加工要求高。壽命長。但加工要求高。5. Cylinder calculation and design 液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 Calculation of cylinder velocity and output force 液

40、壓缸輸出力與運(yùn)動速度的計(jì)算液壓缸輸出力與運(yùn)動速度的計(jì)算 設(shè)單桿雙作用液壓缸的缸體固定，各種損失設(shè)單桿雙作用液壓缸的缸體固定，各種損失 忽略不計(jì)。忽略不計(jì)。 無桿腔無桿腔 ( (面積為面積為A1) )有桿腔有桿腔（面積為（面積為A2）Dd Pressurized oil is put into the non-rod chamber 外伸外伸 壓力油從無桿腔輸入壓力油從無桿腔輸入21122221221114)(4DqAqvdDpDpApApFp1qv1F1p2Dd Pressurized oil is put into the rod chamber 內(nèi)縮內(nèi)縮 壓力油從有桿腔輸入壓力油從有桿腔輸

41、入)(4)(422222222112212dDqAqvDpdDpApApFp1qv2F2p2 Differential connection 差動連接差動連接 兩腔同時(shí)輸入壓力油兩腔同時(shí)輸入壓力油 2321211344)(dqvdpAApFp1qqv3F3 當(dāng)液壓缸采用差動連接獲得快速空行程時(shí)，當(dāng)液壓缸采用差動連接獲得快速空行程時(shí)，為使快進(jìn)與快退的速度相等（即為使快進(jìn)與快退的速度相等（即v2 = v3 ），應(yīng)有：），應(yīng)有：D =2 dCylinder main dimension calculation 液壓缸主要尺寸計(jì)算液壓缸主要尺寸計(jì)算 液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑液壓缸的主要尺寸為缸筒內(nèi)徑

42、 D、活塞桿直徑、活塞桿直徑 d 和液壓缸長度和液壓缸長度 L 等。這些參數(shù)可根據(jù)液壓缸最大等。這些參數(shù)可根據(jù)液壓缸最大總負(fù)載總負(fù)載 F、選定的工作壓力、選定的工作壓力 p、運(yùn)動部件速度、運(yùn)動部件速度 v 和和液壓缸的行程液壓缸的行程 l 決定。決定。 對于單桿活塞缸，設(shè)回油背壓對于單桿活塞缸，設(shè)回油背壓 p20，當(dāng)無桿，當(dāng)無桿腔進(jìn)油時(shí)缸筒內(nèi)徑為：腔進(jìn)油時(shí)缸筒內(nèi)徑為：pFD14 有桿腔進(jìn)油時(shí)有桿腔進(jìn)油時(shí) 活塞桿直徑活塞桿直徑 d 可根據(jù)受力情況和工作壓力可根據(jù)受力情況和工作壓力查表選取，若液壓缸往返速度的比值查表選取，若液壓缸往返速度的比值 確定，確定，則有：則有： 計(jì)算所得的液壓缸內(nèi)徑計(jì)算所

43、得的液壓缸內(nèi)徑 D 和活塞桿直徑和活塞桿直徑 d 應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列。應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)系列。224dpFD122212DddDDvv或缸徑標(biāo)準(zhǔn)系列（單位：缸徑標(biāo)準(zhǔn)系列（單位：mm） 8，10，12，16，20，25，32，40，50，63， 80，（，（90），），100，（，（110），），125，（，（140），）， 160，（，（180），），200，（，（220），），250，320， 400，500，630，活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列（單位：活塞桿直徑標(biāo)準(zhǔn)系列（單位：mm） 4，5，6，8，10，12，14，16，18，20，22， 25，28，32，40，45，50，56，63，70，80， 9

44、0，100，110，125，140，160，180，200， 220，250，280，320，360，400， Check cylinders 液壓缸的校核液壓缸的校核Check on wall thickness of barrel 缸筒壁厚驗(yàn)算缸筒壁厚驗(yàn)算 液壓缸的壁厚液壓缸的壁厚可根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝上的需要可根據(jù)結(jié)構(gòu)和工藝上的需要確定。當(dāng)液壓缸的工作壓力較高或直徑較大時(shí)，確定。當(dāng)液壓缸的工作壓力較高或直徑較大時(shí)，還應(yīng)對壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核。還應(yīng)對壁厚進(jìn)行強(qiáng)度校核。Thin wall barrel 薄壁缸（薄壁缸（D/ / 10） 按薄壁圓筒公式校核：按薄壁圓筒公式校核： 2Dpy 式中：式中：壁

45、厚（壁厚（m） D缸筒內(nèi)徑（缸筒內(nèi)徑（m） py試驗(yàn)壓力（試驗(yàn)壓力（Pa） 1.5 p（ p16MPa ） py= （ p為油缸的最大工作壓力為油缸的最大工作壓力） 1.25 p（ p 16MPa ） 許用應(yīng)力（許用應(yīng)力（Pa） = b/ /n，b為抗拉強(qiáng)度，為抗拉強(qiáng)度， n為安全系數(shù)（為安全系數(shù)（一般取一般取 n = 5） Thick wall barrel 厚壁缸（厚壁缸（D / /10時(shí)，需要考慮壓桿的縱向穩(wěn)定性。時(shí)，需要考慮壓桿的縱向穩(wěn)定性。壓桿穩(wěn)定性校核可根據(jù)材料力學(xué)的有關(guān)公式進(jìn)壓桿穩(wěn)定性校核可根據(jù)材料力學(xué)的有關(guān)公式進(jìn)行。行。 歐拉公式歐拉公式（Euler formula) )： K

46、 =2EI/ /Sk （N） FK/ /S （N）式中式中：K Critical load 臨界穩(wěn)定力，臨界穩(wěn)定力，N Sk Free buckling length 自由彎曲長度，自由彎曲長度，m 與安裝情況有關(guān)與安裝情況有關(guān) 注：注：l 為安裝長度（兩支點(diǎn)間的距離）為安裝長度（兩支點(diǎn)間的距離） S Safety factor 安全系數(shù)（一般取安全系數(shù)（一般取 2.5 3.5） EElasticity modular 彈性模量，彈性模量，Pa （鋼的彈性模量為（鋼的彈性模量為 2.110 11 Pa） F Push force 液壓缸最大推力，液壓缸最大推力，N I Moment of in

47、ertia 截面慣性矩，截面慣性矩，m4 對于圓截面對于圓截面 I = d 4/ /64 （m4）A：B：C：D：【例【例4】 圖示為組合式液壓缸，圖圖示為組合式液壓缸，圖( (a) )和和( (b) )中液壓缸中液壓缸 的內(nèi)徑均為的內(nèi)徑均為D，活塞桿直徑為，活塞桿直徑為d。若輸入的流。若輸入的流 量均為量均為q，工作壓力均為，工作壓力均為 p，出口壓力均為零，出口壓力均為零， 不計(jì)泄漏和一切摩擦損失，比較它們輸出力不計(jì)泄漏和一切摩擦損失，比較它們輸出力 和速度的大小及方向。和速度的大小及方向。例例 題題解：解： 圖圖 ( (a) )： 圖圖 ( (b) )：)()(2)(422222pdDp

48、dDFa)()(2)(4212222dDqdDqva)(4442422212pdDpdDDpDFb)(4444222221DqdDqDdDqvb大小比較：大小比較：112)(24)(2222242222422DdDdDddDpdDpdDFFba兩正數(shù)之和(11112222222222222222）DdDdDdDdDdDd 故知兩液壓缸輸出的力和速度方向相反，且有故知兩液壓缸輸出的力和速度方向相反，且有 ， 。 （ 可進(jìn)一步證得可進(jìn)一步證得： ， ）11214)(222224222DdDdDqddDqvvbabaFF bavv baFF21bavv2【例【例5】圖示差動液壓缸，已知輸入流量圖示差動液壓缸，已知輸入流量q =25 L/ /min， 壓力壓力 p = 5 MPa。如果。如果 d = 5 cm，D= 8 cm，試，試 求活塞移動的速度及