液壓執(zhí)行元件

液壓執(zhí)行元件第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/20231第4章液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件是將液壓泵供給的液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能而對(duì)負(fù)載作功，實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)的液壓執(zhí)行元件為：液壓缸（實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，輸出F和v）和液壓馬達(dá)（實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，輸出T和n）4.1液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)4.2液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算4.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)4.4液壓馬達(dá)4.5液壓執(zhí)行元件常見(jiàn)故障及排除方法第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202324.1液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)液壓缸是是用來(lái)實(shí)現(xiàn)工作機(jī)構(gòu)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或小于360o

擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。其結(jié)構(gòu)形式有活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸三大類(lèi)。液壓缸結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠、在液壓系統(tǒng)中得到廣泛的應(yīng)用。4.1.1活塞式液壓缸4.1.2柱塞式液壓缸4.1.3其它形式的常用缸第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202334.1.1活塞式液壓缸液壓缸的分類(lèi)液壓缸單作用式雙作用式無(wú)彈簧式附彈簧式柱塞式單桿式雙桿式雙作用式：兩腔均能進(jìn)出壓力油，活塞（缸體）能作正、反兩個(gè)方向移動(dòng)的液壓缸;單作用式：只有一腔能進(jìn)出壓力油，活塞（缸體）只能依靠液壓力作單向運(yùn)動(dòng)，回程需借助自重/外力的液壓缸;第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202344.1.1活塞式液壓缸1.雙作用雙桿液壓缸特點(diǎn)：1）由于雙桿活塞缸兩端的活塞桿直徑通常是相等的，兩腔面積相等；

2）壓力相同時(shí)，推力相等，流量相同時(shí)，速度相等。即具有等推力等速度特性；（a）缸體固定式（b）活塞固定式第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202354.1.1活塞式液壓缸當(dāng)活塞的直徑為D，活塞桿的直徑為d，液壓缸進(jìn)、出油腔的壓力為p1和p2，輸入流量為q時(shí)，雙桿活塞缸的推力F和速度v分別為：

適用場(chǎng)合：適用于要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度和輸出力相同的工況；第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202364.1.1活塞式液壓缸1.雙作用單桿液壓缸特點(diǎn)：1）兩腔面積不等,A1>A2；

2)

壓力相同時(shí)，推力不等；流量相同時(shí)，速度不等。即不具有等推力等速度特性；（a）無(wú)桿腔進(jìn)油（b）有桿腔進(jìn)油（c）差動(dòng)連接第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202374.1.1活塞式液壓缸（1）無(wú)桿腔進(jìn)油第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202384.1.1活塞式液壓缸（2）有桿腔進(jìn)油∵A1>A2

∴v1<v2F1>F2

故活塞桿伸出時(shí)，推力較大，速度較?。换钊麠U縮回時(shí)，推力較小，速度較大；

結(jié)論：

活塞桿伸出時(shí)，適用于重載慢速（無(wú)桿腔進(jìn)油）；活塞桿縮回時(shí)，適用于輕載快速（有桿腔進(jìn)油）；第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202394.1.1活塞式液壓缸（3）差動(dòng)連接差動(dòng)連接：?jiǎn)螚U活塞缸在其左右兩腔都接通高壓油；由上可知：差動(dòng)連接時(shí)實(shí)際起有效作用的面積是活塞桿的橫截面積；在輸入油液壓力p和流量相同q的條件下，活塞運(yùn)動(dòng)速度較大而推力較小;應(yīng)用：廣泛用于組合機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺(tái)和其它機(jī)械設(shè)備的快速運(yùn)動(dòng)中；第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023104.1.1活塞式液壓缸單桿活塞液壓缸應(yīng)用：?jiǎn)螚U活塞液壓缸不同連接，可實(shí)現(xiàn)如下工作循環(huán)：

差動(dòng)連接無(wú)桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油

快進(jìn)工進(jìn)快退

v3、F3v1、F1v2、F2第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023114.1.2柱塞式液壓缸主要特點(diǎn)：?jiǎn)巫饔靡簤焊?，要雙向運(yùn)動(dòng)需成對(duì)使用；適用于行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合；推力和速度分別為:v=q/A=4q/πd2;F=pA=pπd2/4；垂直安裝；第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023124.1.3其它形式的常用缸1.增壓缸局部區(qū)域獲得高壓：令K=D2/d2；

K—增壓比增壓缸只能將高壓油輸入其它液壓缸以獲得大的推力，其本身不能直接作為執(zhí)行元件；第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023134.1.3其它形式的常用缸2.伸縮式套筒液壓缸伸縮缸是由兩級(jí)或多級(jí)活塞缸套裝而成，又稱(chēng)多級(jí)缸。伸縮缸中活塞伸出的順序是從大至小，而空載縮回的順序一般是從小至大。當(dāng)輸入流量相同時(shí)，外伸速度逐次增大，推力逐漸減小。常用于安裝空間小而行程要求很長(zhǎng)的場(chǎng)合；應(yīng)用：∵工作時(shí)可伸很長(zhǎng)，不工作時(shí)縮短∴占地面積小，且推力隨行程增加而減小可應(yīng)用于起重機(jī)伸縮臂、自動(dòng)傾卸卡車(chē)等第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023144.1液壓缸的類(lèi)型和特點(diǎn)液壓缸的圖形符號(hào)：雙作用單活塞桿液壓缸雙作用雙活塞桿液壓缸第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023154.2液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算本節(jié)內(nèi)容參考課本P50-P52第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023164.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1.液壓缸的典型結(jié)構(gòu)第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023174.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2.液壓缸主要部件1）缸筒：

主要是由鋼材制成，缸筒內(nèi)要經(jīng)過(guò)精細(xì)加工，表面粗糙度Ra<0.08um，以減少密封件的摩擦。2）蓋板：

通常由鋼材制成，有前端蓋和后端蓋，安裝在缸筒的前后兩端，蓋板和缸筒的連接方法有焊接、拉桿、法蘭、羅紋連接等。3）活塞：

通常用鋼或鑄鐵，也可采用鋁合金?；钊透淄矁?nèi)壁間需要密封，采用的密封件有O形環(huán)、V形油封、U形油封、X形油封和活塞環(huán)等。而活塞應(yīng)有一定的導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般取活塞長(zhǎng)度為缸筒內(nèi)徑的（0.6～1.0）倍。4）活塞桿：由鋼材做成實(shí)心桿或空心桿，表面經(jīng)淬火再鍍鉻處理并拋光。第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023184.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)3.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)缸體與端蓋的連接(2)活塞和活塞桿結(jié)構(gòu)(3)液壓缸的緩沖裝置(4)液壓缸的排氣裝置(5)液壓缸的密封裝置第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023194.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(1)缸體與端蓋的連接圖a所示為法蘭連接式，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易加工，也容易裝拆，但外形尺寸和重量都較大，常用于鑄鐵制的缸筒上。圖b所示為半環(huán)連接式，它的缸筒壁部因開(kāi)了環(huán)形槽而削弱了強(qiáng)度，為此有時(shí)要加厚缸壁，它容易加工和裝拆，重量較輕，常用于無(wú)縫鋼管或鍛鋼制的缸筒上。圖c和圖d所示為螺紋連接式，它的缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，外徑加工時(shí)要求保證內(nèi)外徑同心，裝拆要使用專(zhuān)用工具，它的外形尺寸和重量都較小，常用于無(wú)縫鋼管或鑄鋼制的缸筒上。圖e所示為拉桿連接式，結(jié)構(gòu)的通用性大，容易加工和裝拆，但外形尺寸較大且較重,拉桿受力后會(huì)拉伸變形，影響端部密封效果，只適于低壓;圖f所示為焊接連接式，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。第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023204.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(2)活塞和活塞桿結(jié)構(gòu)整體式：適用于活塞行程較短的結(jié)構(gòu)；焊接式：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。錐銷(xiāo)式：常用于雙桿缸，加工容易，裝配簡(jiǎn)單，但承載能力小，且需防止脫落;螺紋式：常用于單桿缸，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，裝拆方便，但需防止螺母松動(dòng)。半環(huán)式：常用于高壓大負(fù)載或振動(dòng)比較大的場(chǎng)合，強(qiáng)度高，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝拆方便。

第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023214.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(3)液壓缸的緩沖裝置產(chǎn)生原因：在質(zhì)量較大、速度較高(v>12m/min），由于慣性力較大，活塞運(yùn)動(dòng)到終端時(shí)會(huì)撞擊缸蓋，產(chǎn)生沖擊和噪聲，嚴(yán)重影響加工精度，甚至使液壓缸損壞。常在大型、高速、或高精度液壓缸中設(shè)置緩沖裝置或在系統(tǒng)中設(shè)置緩沖回路。緩沖原理：利用活塞或缸筒在其走向行程終端時(shí)封住活塞和缸蓋之間的部分油液，強(qiáng)迫它從小孔或細(xì)縫中擠出，以產(chǎn)生很大的阻力，使工作部件受到制動(dòng)，逐漸減慢運(yùn)動(dòng)速度，達(dá)到避免活塞和缸蓋相互撞擊的目的。第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023224.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(4)液壓缸的排氣裝置系統(tǒng)在安裝或停止工作后常會(huì)滲入空氣，使液壓缸產(chǎn)生爬行、振動(dòng)和前沖，換向精度降低等。故必須設(shè)置排氣裝置。排氣方法：1）排氣孔油口設(shè)置在液壓缸最高處；2）排氣塞像螺釘；3）排氣閥使液壓缸兩腔經(jīng)該閥與油箱相通啟動(dòng)時(shí)，擰開(kāi)排氣閥使液壓缸空載往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次即可；第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023234.3液壓缸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)(5)液壓缸的密封裝置為了防止液壓油的泄露，采用密封裝置；1.間隙密封2.密封圈密封(a)間隙密封(b)摩擦環(huán)密封(c)O形圈密封(d)V形圈密封第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023244.4液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)是使負(fù)載作連續(xù)旋轉(zhuǎn)的執(zhí)行元件，其內(nèi)部構(gòu)造與液壓泵類(lèi)似。差別僅在于：液壓泵的旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)所帶動(dòng)，輸出的是液壓油；

液壓馬達(dá)則是輸入液壓油，輸出的是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。因此，液壓馬達(dá)和液壓泵在細(xì)部結(jié)構(gòu)上存在一定的差別。第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023254.4液壓馬達(dá)1、液壓馬達(dá)分類(lèi)及特點(diǎn)

按結(jié)構(gòu)來(lái)分可以分為齒輪式、葉片式、柱塞式等其它形式。按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分為高速和低速兩大類(lèi)。（額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達(dá)）。高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十N.m到幾百N.m），所以又稱(chēng)為高速低轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式，低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低（可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)）、輸出轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)幾千N.m到幾萬(wàn)N.m）,所以又稱(chēng)為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023264.4液壓馬達(dá)2.液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)：第二十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/2023274.4液壓馬達(dá)3.液壓馬達(dá)的參數(shù)計(jì)算第二十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期三6/11/202328故障現(xiàn)象產(chǎn)生原因排除方法爬行1．外界空氣進(jìn)入缸內(nèi)2．密封壓得太緊3．活塞與活塞桿不同軸4．活塞桿彎曲變形5．缸筒內(nèi)壁拉毛，局部磨損嚴(yán)重或腐蝕6．安裝位置有誤差7．雙活塞桿兩端螺母擰得太緊8．導(dǎo)軌潤(rùn)滑不良1．開(kāi)動(dòng)系統(tǒng)，打開(kāi)排氣塞（閥）強(qiáng)迫排氣2．調(diào)整密封，保證活塞桿能用手拉動(dòng)而試車(chē)時(shí)無(wú)泄漏即可3．校正或更換，使同軸度小于ф0.04mm4．校正活塞桿，保證直線度小于0.1/10005．適當(dāng)修理，嚴(yán)重者重磨缸孔，按要求重配活塞6．校正7．調(diào)整8．適當(dāng)增加導(dǎo)軌潤(rùn)滑油量推力不足，速度不夠或逐漸下降1．缸與活塞配合間隙過(guò)大或Ｏ形密封圈破壞2．工作時(shí)經(jīng)常用某一段，造成局部幾何形狀誤差增大，產(chǎn)生泄漏3．缸端活塞桿密封壓得過(guò)緊，摩擦力太大4．活塞桿彎曲，使運(yùn)動(dòng)阻力增加1．更換活塞或密封圈，調(diào)整到合適