[教育]液壓與氣壓傳動(dòng)液壓執(zhí)行元

1、液壓與氣壓傳動(dòng),液壓馬達(dá)與液壓缸,液壓執(zhí)行元件,液壓執(zhí)行元件：液壓能→機(jī)械能分為：液壓馬達(dá)－輸出旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 液壓缸－輸出直線運(yùn)動(dòng)本章重點(diǎn),第一節(jié) 液壓馬達(dá),液壓馬達(dá)是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件，它把輸入油液的壓力能轉(zhuǎn)換為輸出軸轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，用來(lái)推動(dòng)負(fù)載作功。 液壓馬達(dá)類(lèi)型:結(jié)構(gòu)形式:齒輪式、葉片式、柱塞式和其它形式 轉(zhuǎn)速:高速小轉(zhuǎn)矩(額定轉(zhuǎn)速高于500r／min)和低速 大轉(zhuǎn)矩(額定轉(zhuǎn)速低于500r／min

2、) 排量可否調(diào)節(jié):定量馬達(dá)和變量馬達(dá),一、工作原理,葉片馬達(dá)：處于不同油腔的葉片的不平衡液壓力作用，產(chǎn)生軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而輸出轉(zhuǎn)矩；葉片：徑向放置 根部通壓力油，并有 梭閥保證正、反轉(zhuǎn)時(shí)都能和壓油腔相通。 根部設(shè)置預(yù)緊彈簧，保證起動(dòng)密封葉片式液壓馬達(dá)體積小、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、泄漏大、低速工作不穩(wěn)定，用于高速小轉(zhuǎn)矩應(yīng)用。,,液壓馬達(dá)與液壓泵的區(qū)別,1.液壓馬達(dá)工作中需

3、要正反轉(zhuǎn)，在結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有對(duì)稱(chēng)性，并具有單獨(dú)的泄油口。2.液壓泵由原動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，而液壓馬達(dá)由具有一定壓力的液壓油驅(qū)動(dòng)，因此時(shí)刻要求保證進(jìn)油腔和排油腔可靠隔離。3.液壓馬達(dá)不能僅靠切斷進(jìn)出油口實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，需依靠機(jī)械制動(dòng)裝置的輔助實(shí)現(xiàn)可靠制動(dòng)。4 .液壓馬達(dá)必須有較大的起動(dòng)扭矩，要求保證初始密封性。如：葉片馬達(dá)必須在葉片根部裝上彈簧，以保證葉片始終貼緊定子內(nèi)表面，以便馬達(dá)能正常起動(dòng)。5.液壓泵在結(jié)構(gòu)上需保證具有自吸能力，而液壓馬達(dá)就沒(méi)有這

4、一要求。,二、液壓馬達(dá)的性能參數(shù),工作壓力與額定壓力工作壓力 p ：大小取決于馬達(dá)負(fù)載，馬達(dá)進(jìn)出口壓力的差值稱(chēng)為馬達(dá)的壓差Δp。額定壓力 ps ： 能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。流量與容積效率 輸入馬達(dá)的實(shí)際流量 q＝qt＋Δq 其中：qt為理論流量，馬達(dá)在沒(méi)有泄漏時(shí)， 達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。容積效率ηv＝ qt / q＝ 1-Δq / q,二、

5、液壓馬達(dá)的性能參數(shù),排量與轉(zhuǎn)速 排量V：為ηV等于1 時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。轉(zhuǎn)速： n ＝ qt/ V ＝ qηV / V轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率 在不考慮損失的情況下： Δpqt ＝ Ttω理論輸出轉(zhuǎn)矩 Tt ＝Δp V/ 2π實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 T ＝Δp Vηm/ 2π機(jī)械效率ηm＝T/Tt 起動(dòng)機(jī)械效率ηm0＝T0/Tt 功率與總效率η＝ Po/ Pi＝T 2πn/ Δp q＝ ηvηm式中 P

6、o為馬達(dá)輸出功率，Pi為馬達(dá)輸入功率。,1、齒輪馬達(dá)－高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá),結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 進(jìn)出油口相等，有單獨(dú)的泄油口； 為減少摩擦力矩，采用滑動(dòng)軸承； 為減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。,應(yīng)用 由于密封性能差，容積效率較低，不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，且瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點(diǎn)而變化，因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及對(duì)轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。,三、各種液壓馬達(dá),,2、軸向柱塞馬達(dá)-高速液壓馬達(dá),工作原理,結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

7、 軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是互逆的。 配流盤(pán)為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用 作變量馬達(dá)。改變斜盤(pán)傾角，不僅影響馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤(pán)傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。容積效率較高。,3、徑向柱塞馬達(dá)－低速液壓馬達(dá),柱塞底部通油柱塞與定子接觸處，定子對(duì)柱塞的切向作用力。徑向柱塞馬達(dá)體積大、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，一般用于低速大轉(zhuǎn)矩情況下。(1)單作用連桿徑向柱塞馬達(dá)：如圖3－7（66頁(yè)）,,優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠。缺點(diǎn)：

8、體積大、重量大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低速穩(wěn)定性較差。,(1)單作用連桿徑向柱塞馬達(dá),,（2）多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá),結(jié)構(gòu)組成,結(jié)構(gòu)原理 殼體內(nèi)環(huán)由x 個(gè)導(dǎo)軌曲面組成，每個(gè)曲面分為a、b兩個(gè)區(qū)段；缸體徑向均布有z 個(gè)柱塞孔，柱塞球面頭部頂在滾輪組橫梁上，使之在缸體徑向槽內(nèi)滑動(dòng) ；,柱塞、滾輪組組成柱塞組件， b段導(dǎo)軌對(duì)柱塞組件的法向反力的切向分力對(duì)缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩； 配流軸圓周均布2x 個(gè)配流窗口，其中x 個(gè)窗口對(duì)應(yīng)于a段，通高壓油，x

9、 個(gè)窗口對(duì)應(yīng)于b段，通回油（x≠z )；,,第二節(jié) 液壓缸,液壓缸,液壓缸,三梁四柱式壓力機(jī),液壓缸,塑料注射成型機(jī),,分類(lèi),直線運(yùn)動(dòng),擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),活塞缸,單桿,雙桿,雙作用,差動(dòng),柱塞缸,單作用,伸縮缸,擺動(dòng)缸（擺動(dòng)馬達(dá)）,齒輪缸,第二節(jié) 液壓缸,輸出推力和速度,輸出轉(zhuǎn)矩和角速度,,1. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：兩側(cè)有效工作面積一樣。,2.基本參數(shù)：,一、 活塞式液壓缸,（一）、雙桿活塞缸,3.應(yīng)用：,職能符號(hào)：,l——活塞有效工作行程。,4.安裝

10、方式,缸固定 L=3 l桿固定 L=2 l,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(shí)，活塞(或缸體)兩個(gè)方向的推力和運(yùn)動(dòng)速度也都相等，適用于要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)速度和輸出力相同的工況,缸固定,L = 3 l,占地面積大，用于小型機(jī)床,,桿固定,桿固定時(shí)、缸移動(dòng),軟管空心桿,L = 2 l,占地面積小，用于大、中型機(jī)床,,5.結(jié)構(gòu)圖：,,液壓缸結(jié)構(gòu),缸體組件 包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。 活塞組件 包括活塞與活塞桿等零件。

11、 密封裝置 有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封。 緩沖裝置 排氣裝置,1.結(jié)構(gòu)：,缸體、活塞、活塞桿、密封、缸蓋等,（二）、單桿活塞缸,2. 工作原理：,工作原理：因兩側(cè)有效作用面積或油液壓力不等， 活塞在液壓力的作用下，作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。,,職能符號(hào)：,單桿單作用活塞缸,單桿雙作用活塞缸,雙向液壓驅(qū)動(dòng),單向液壓驅(qū)動(dòng)， 回程靠外力。,3. 基本參數(shù),1）推力,式中： p1——進(jìn)油壓力

12、 p2——回油壓力,2）速度,無(wú)桿腔進(jìn)油，有桿腔出油,3. 基本參數(shù),有桿腔進(jìn)油，無(wú)桿腔出油,1）推力,式中： p1——進(jìn)油壓力 p2——回油壓力,2）速度,特點(diǎn)：q 相同，v1 F2 。 工作行程是活塞桿長(zhǎng)度的2倍。,4. 應(yīng)用：往返運(yùn)動(dòng)速度及推力不同的場(chǎng)合。 活塞桿縮回時(shí)，推力較小，速度較大。因而它適用于伸出時(shí)承受工作載荷，縮回時(shí)為空載或輕載的場(chǎng)合,總結(jié)

13、,例：液壓刨床,工程實(shí)用時(shí)將上列速度v1和v2的比值稱(chēng)為往返速比，并記為λv，于是得,差動(dòng)缸,推力：,速度：,特點(diǎn)：v3 > v1 ；F3 < F1 。,結(jié)論：差動(dòng)連接后，速度大，推力小。,代入上式：,設(shè)此時(shí)的速度為v3,（左右2腔相通，均通壓力油）,,,差動(dòng)缸,如令：,則有：,結(jié)論：當(dāng),時(shí)，快進(jìn)、快退速度相等。,或,(三）活塞式液壓缸典型結(jié)構(gòu),1．缸底 2．卡鍵 3、5、9、11．密封圈 4．活塞 6．缸筒7．

14、活塞桿 8．導(dǎo)向套 10．缸蓋 12．防塵圈 13．耳軸,缸筒和缸蓋、活塞和活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置,,二、 柱塞缸,（一）單柱塞缸,●單向液壓驅(qū)動(dòng)，回程靠外力。,,（二）雙柱塞缸,●雙向液壓驅(qū)動(dòng) ● 2缸平行,,（三）參數(shù)計(jì)算,推力：,速度：,應(yīng)用：行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。,職能符號(hào)：,●柱塞粗、受力好?！窈?jiǎn)化加工工藝（缸體內(nèi)孔和柱塞沒(méi)有配合，不需精加工；

15、 柱塞外圓面比內(nèi)孔加工容易。）,,三、其他液壓缸,1、伸縮缸： 由多個(gè)活塞缸套裝而成，前一級(jí)缸的活塞桿是后級(jí)的缸筒。 隨著缸的伸出，工作速度變快。 行程可以很長(zhǎng)，收起后很短。,用于起重機(jī)械中。,,,三、其他液壓缸,2．增壓缸：由活塞缸和柱塞缸組成，靠面積的減小增大壓力。不是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能，而是液壓能的傳遞，使之增壓。作為油路中的一個(gè)中間環(huán)節(jié)。,用于：短時(shí)需要高壓液體的場(chǎng)合。,,3、增速缸：也是活塞缸與柱塞

16、缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的活塞桿內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時(shí)，活塞將快速運(yùn)動(dòng)（活塞缸大腔必須補(bǔ)油）；當(dāng)液壓油同時(shí)進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時(shí)，活塞慢速運(yùn)動(dòng)。,增速缸用于快速運(yùn)動(dòng)回路，在不增加泵的流量的前提下，使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度。,三、其他液壓缸,,,四、擺動(dòng)缸（擺動(dòng)馬達(dá)）,1．單葉片擺動(dòng)缸： 壓力油由左下方進(jìn)入缸桶，葉片和葉片軸在壓力油的作用下，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，回油經(jīng)左上方流出，擺動(dòng)角<

17、;300°。,常用于工夾具夾緊裝置、送料裝置、轉(zhuǎn)位裝置及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。,,四、擺動(dòng)缸（擺動(dòng)馬達(dá)）,2．雙葉片擺動(dòng)缸： 壓力油由左上方和右下方同時(shí)進(jìn)入缸桶，2個(gè)葉片在壓力油的作用下，使葉片軸順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)，回油經(jīng)左下方和右上方同時(shí)流出，擺動(dòng)角<150°。 其輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍，角速度是其一半。,,,五、齒輪齒條缸,由無(wú)桿活塞缸和一套齒輪齒條傳動(dòng)裝置組成的液壓－機(jī)械聯(lián)合傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。,用于齒