第4章-液压执行元件课件.ppt
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- 液压 执行 元件 课件
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1、液压与气压传动第4章 液压执行元件Hydraulic Actuator湖南工程学院液压与气压传动 液压马达液压马达和和液压缸液压缸是液压系统的是液压系统的执行元件执行元件。是将液压泵提供。是将液压泵提供的的液压能液压能转变成转变成机械能机械能的能量转换装置。的能量转换装置。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件。液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件。液压缸是指输出直线运动的液压执行元件。液压缸是指输出直线运动的液压执行元件。(Hydraulic Actuator)湖南工程学院液压与气压传动(Hydraulic Actuator)湖南工程学院液压与气压传动 按供油方向分:按供油方向
2、分:单作用缸单作用缸和和双作用缸双作用缸。单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸按活塞杆形式分:按活塞杆形式分:单活塞杆缸、双活塞杆缸单活塞杆缸、双活塞杆缸。湖南工程学院液压与气压传动 按结构形式分:按结构形式分:活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动液压缸。柱塞式液压缸柱塞式液压缸 单活塞杆式液压缸单活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸双活塞杆式液压缸弹簧复位式液压缸弹簧复位式液压缸湖南工程学院液压与气压传动 活塞式液压缸可分为活塞式液压缸可分为双杆式双杆式和和单杆式单杆式两种结构形式,其两种结构形式,其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式
3、。安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。1、双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸湖南工程学院液压与气压传动1、双活塞杆液压缸双活塞杆液压缸 双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆,分为双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆,分为缸体固定缸体固定和和活塞杆固定活塞杆固定两种安装形式。两种安装形式。AFqv(a)缸筒固定式缸筒固定式 1P2P(b)活塞杆固定式活塞杆固定式 AFqv1P2P湖南工程学院液压与气压传动活塞杆的推力和速度计算:活塞杆的推力和速度计算:)(21ppAF式中:式中:AA活塞的有效工作面积;活塞的有效工作面积;DD活塞的直径;活塞的直径;dd活塞杆的直径;活塞杆的直径;P P1 1、P
4、P2 2液压缸液压缸进、出进、出油腔的压力油腔的压力;QQ输入流量输入流量)(422dDqAqv)(42122ppdD图形符号湖南工程学院液压与气压传动2A1F1v(a)无杆腔进油无杆腔进油 1p2p1ADdq2A2F(b)有杆腔进油有杆腔进油 2p1p1A2vq2、单活塞杆液压缸、单活塞杆液压缸图形符号湖南工程学院液压与气压传动无杆腔进油无杆腔进油有杆腔进油有杆腔进油2114DqAqv(4-4))(4)(2221222111pdDpDApApF(4-3))(42222dDqAqv(4-6))(4)(2212212212pDpdDApApF(4-5)湖南工程学院液压与气压传动 比较上述各式,可
5、以看出:比较上述各式,可以看出:,;液压缸往;液压缸往复运动时的速度比为:复运动时的速度比为:2v1v1F2F22212dDDvvv(4.7)上式表明:上式表明:当活塞杆直径愈小时,速度比接近当活塞杆直径愈小时,速度比接近1 1,在两,在两个方向上的速度差值就愈小个方向上的速度差值就愈小。湖南工程学院液压与气压传动单活塞杆缸两腔同时通压力油,单活塞杆缸两腔同时通压力油,p1=p2。l差动连接的液压缸只能向一个方向运动。差动连接的液压缸只能向一个方向运动。湖南工程学院液压与气压传动差动连接差动连接22134dqAAqv(4-8)1221134)(pdAApF(4-9)3231vAqvA湖南工程学
6、院液压与气压传动 如要求单活塞杆液压缸在差动连接时的活塞伸出速度与活如要求单活塞杆液压缸在差动连接时的活塞伸出速度与活塞缩回(非差动连接)的速度相等,即塞缩回(非差动连接)的速度相等,即 。23则有:则有:)(4422223dDqdqdD2可得:可得:按这种比例做的单杆缸称为按这种比例做的单杆缸称为差动液压缸差动液压缸。湖南工程学院液压与气压传动柱塞pq 缸筒A(a)图4.5 柱塞缸 当活塞式液压缸行程较长时,加工难度大当活塞式液压缸行程较长时,加工难度大,使得制造成本使得制造成本增加。增加。某些场合所用的液压缸并不要求双向控制某些场合所用的液压缸并不要求双向控制,柱塞式液压缸柱塞式液压缸正是
7、满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。正是满足了这种使用要求的一种价格低廉的液压缸。湖南工程学院液压与气压传动 如图所示,柱塞缸由如图所示,柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密封圈和缸筒、柱塞、导套、密封圈和压盖压盖等零件组成,柱塞和缸筒内壁不接触,因此缸筒内等零件组成,柱塞和缸筒内壁不接触,因此缸筒内孔不需精加工,工艺性好,成本低。孔不需精加工,工艺性好,成本低。湖南工程学院液压与气压传动 如果要获得双向运动,如果要获得双向运动,可将两柱塞液压缸成对可将两柱塞液压缸成对使用。为减轻柱塞的重使用。为减轻柱塞的重量,有时制成空心柱塞。量,有时制成空心柱塞。2214)(dppF式中:式中:d柱塞直径,
8、柱塞直径,p1进油压力,进油压力,p2另一缸的回油压力。另一缸的回油压力。24dqv湖南工程学院液压与气压传动1.伸缩式液压缸伸缩式液压缸 Telescopic cylinders 结构:结构:由由两个或多个活塞缸或两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成柱塞缸套装而成,前一级活塞缸,前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒,的活塞是后一级活塞缸的缸筒,可获得很长的工作行程。伸缩缸可获得很长的工作行程。伸缩缸广泛的用于起重运输车辆上。有广泛的用于起重运输车辆上。有单作用和双作用之分。单作用和双作用之分。b)双作用伸缩缸a)单作用伸缩缸湖南工程学院液压与气压传动结构:湖南工程学院液压与气压传动2 齿条活塞
9、缸齿条活塞缸 齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构组成,活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复机构组成,活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。转动。湖南工程学院液压与气压传动3 增速缸增速缸cylinders 增速缸是增速缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸活塞缸与柱塞缸组成的复合缸,活塞缸的活塞内,活塞缸的活塞内腔是柱塞缸的缸筒,柱塞固定在活塞缸的缸筒上。增速缸可腔是柱塞缸的缸筒,柱塞固定在活塞缸的缸筒上。增速缸可用于快速运动回路,在不增加泵的流量的前提下,使执行元用于快速运动回路,在不增加泵的流量的前提下,使执行元件获得尽
10、可能大的工作速度。件获得尽可能大的工作速度。湖南工程学院液压与气压传动液压缸的典型结构液压缸的典型结构湖南工程学院液压与气压传动 液压缸由缸体组件、活塞组件、密封件和连接件等基本部分液压缸由缸体组件、活塞组件、密封件和连接件等基本部分组成。此外,根据缸的需要还设有缓冲装置和排气装置。组成。此外,根据缸的需要还设有缓冲装置和排气装置。湖南工程学院液压与气压传动1 缸体组件的连接形式缸体组件的连接形式缸体组件通常由缸筒、缸盖、导向环和支承环等组成。缸体组件通常由缸筒、缸盖、导向环和支承环等组成。湖南工程学院液压与气压传动 缸筒缸筒 液压缸的主体,其内孔一般采用镗削、液压缸的主体,其内孔一般采用镗削
11、、绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造,要求表面粗糙绞孔、滚压或珩磨等精密加工工艺制造,要求表面粗糙 度在度在0.1 m0.4 m。端盖端盖 装在缸筒两端,与缸筒形成封闭油腔,同样装在缸筒两端,与缸筒形成封闭油腔,同样 承受很大的液压力,因此,端盖及其连接件都应有足够承受很大的液压力,因此,端盖及其连接件都应有足够 的强度。的强度。导向套导向套 对活塞杆或柱塞起导向和支承作用,有对活塞杆或柱塞起导向和支承作用,有 些液压缸不设导向套,直接用端盖孔导向些液压缸不设导向套,直接用端盖孔导向。2.缸筒、缸盖和导向套缸筒、缸盖和导向套 湖南工程学院液压与气压传动4.3.2 活塞组件活塞组件(Piston
12、 assembly)活塞组件由活塞组件由活塞活塞、密封件密封件、活塞杆活塞杆和和连接件连接件等组成。等组成。1 1 活塞与活塞杆的连接形式活塞与活塞杆的连接形式 如图所示,活塞与活塞杆的连接最常用的有如图所示,活塞与活塞杆的连接最常用的有螺纹连接螺纹连接和和半环连接半环连接形式,除此之外还有形式,除此之外还有整体式结构整体式结构、焊接式结构焊接式结构、锥锥销式结构销式结构等。等。12345(a)(b)1一活塞杆;2一活塞;3一密封圈;4一弹簧圈;5一螺母1一卡键;2一套环;3一弹簧卡圈湖南工程学院液压与气压传动湖南工程学院液压与气压传动螺纹式连接螺纹式连接 半环式连接半环式连接 螺纹式连接:螺
13、纹式连接:结构简单,装拆方便,但在高压大负载下备有螺结构简单,装拆方便,但在高压大负载下备有螺帽防松装置。帽防松装置。半环式连接:半环式连接:结构较复杂,装拆不便,但工作较可靠。结构较复杂,装拆不便,但工作较可靠。活塞和活塞杆制成整体式结构:活塞和活塞杆制成整体式结构:只适用于尺寸较小的场合。只适用于尺寸较小的场合。活塞一般用耐磨铸铁制造,活活塞一般用耐磨铸铁制造,活塞杆不论是空心的还是实心的,塞杆不论是空心的还是实心的,大多用钢料制造。大多用钢料制造。湖南工程学院液压与气压传动 密封按其工作原理可分为密封按其工作原理可分为非接触式密封非接触式密封和和接触式密封接触式密封。前者主要指前者主要指
14、间隙密封间隙密封,后者指密封件密封。,后者指密封件密封。1 1 间隙密封间隙密封(Clearance sealing)(Clearance sealing):它依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏。它依靠运动件间的微小间隙来防止泄漏。为了提高这种装置的密封能力,常在活塞表面制出几为了提高这种装置的密封能力,常在活塞表面制出几条细小的环形槽,以增大油液通过间隙时的阻力。条细小的环形槽,以增大油液通过间隙时的阻力。它的结构简单,摩擦阻力小,它的结构简单,摩擦阻力小,可耐高温,但泄漏大,加工要求可耐高温,但泄漏大,加工要求高,磨损后无法恢复原有能力,高,磨损后无法恢复原有能力,只有在尺寸较小、压力较低、
15、相只有在尺寸较小、压力较低、相对运动速度较高的缸筒和活塞间对运动速度较高的缸筒和活塞间使用。使用。湖南工程学院液压与气压传动 在活塞的环槽中放置金属活塞环,活塞环有一个开口,依在活塞的环槽中放置金属活塞环,活塞环有一个开口,依靠其弹性变形所产生的张力紧贴缸筒内壁来实现密封。这种靠其弹性变形所产生的张力紧贴缸筒内壁来实现密封。这种密封具有自动补偿磨损的功能,密封效果好,能适应较大的密封具有自动补偿磨损的功能,密封效果好,能适应较大的压力与速度变化,耐高温、使用寿命长。缺点是制造工艺复压力与速度变化,耐高温、使用寿命长。缺点是制造工艺复杂,因此,它适用于高压、高速或密封性能要求高的场合。杂,因此,
16、它适用于高压、高速或密封性能要求高的场合。2 活塞环密封活塞环密封湖南工程学院液压与气压传动 它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈紧贴它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈紧贴在静、动配合面之间来防止泄漏。在静、动配合面之间来防止泄漏。结构简单,制造方便,磨损后有自动补偿能力,性结构简单,制造方便,磨损后有自动补偿能力,性能可靠,在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞之间、活塞和能可靠,在缸筒和活塞之间、缸盖和活塞之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。常用的密封件密封装置主要有常用的密封件密封装置主要有:O O形密封圈、形密封圈、Y Y型型密密封圈封圈
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