第3章液压执行元件1课件

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第,3,章 液压执行元件,3,、,1,液压马达,3,、,2,液压缸的类型及特点,3,、,3,液压缸的设计计算,3,、,4,液压缸的结构设计,3.1,液压马达,液压泵和马达的区别,液压马达：,将泵输入的液压能转换为机械能而对负载做功。,关 系,：,功用上,相反,结构上,相似,原理上,互逆,图形符号,一、马达的分类,二、液压马达的主要性能参数,1,、流量、排量和转速,设定马达的排量为,V,，转速为,n，,泄露量,q,则流量,q,为：,q=nV+q,容积效率,mv,=,理论流量,/,实际流量,=nV/q=nV/(nV+q),或,n=(q/V),mv,可见，,q,和是,mv,决定液压马达转速的主要参数,2,、转矩,理论输出转矩：,T,T,=pV/2,实际输出转矩：,T,M,=T,T,-T,因机械效率：,Mm,=T,M,/T,T,=1-T/T,T,故实际转矩：,T,M,=T,T,.,Mm,=(pV/2),.,Mm,可见液压马达的排量,V,是决定其输出扭矩,3,、液压马达总功率：,M,=2M,M,n/pQ=,mv,Mm,可见，容积效率和机械效率是液压泵和马达的重要性能指标。因总功率为它们二者的乘积，故液压传动系统效率低下。总功率过低将使能耗增加并因此引起系统发热，因此提高泵和马达的效率有其重要意义。,三、液压马达的工作原理,当压力油通入马达后，柱塞受油压作用压紧倾斜盘,斜盘则对柱塞产生一反作用力，因倾角此力可分解为两个,轴向分力,Fx=d,2,p/4,分力,A,2,2),压力相同时，推力不等。流量相同时，速度不等即不具有等推力等速度特性。,无杆腔进油,（,动画）,v,1,=q/A,1,=4q/D,2,F,1,=p,1,A,1,-p,2,A,2,=D,2,p,1,-(D,2,-d,2,)p,2,/4,有杆腔进油：,v,2,=q/A,2,=4q/(D,2,-d,2,),F,2,=p,1,A,2,-p,2,A,1,=(D,2,-d,2,)p,1,-D,2,p,2,/4,A,1,A,2,v,1,F,2,故活塞杆伸出时，推力较大，速度较小活塞杆缩回时，推力较小，速度较大,因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速,活塞杆缩回时，适用于轻载快速,往复速比：,v=v,2,/v,1,=D,2,/D,2,-d,2,d=D,（,v-1,）,/v,活塞杆直径越小，两个方向速度差值越小。如果活塞杆较粗，活塞两个方向运动的速度差值就越大。,差动连接：,单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时，,利用两端面积差进行工作的连接形式。,v,3,A,1,=q,+v,3,A,2,v,3,=q/A,1,-A,2,=4 q/d,2,如果要求快速运动和快速退回速度相等即：,v,2,=v,3,，,D=2 d,F,3,=p,1,（,A,1,-A,2,）,=d,2,p,1,/4,差动连接特点：在不增加流量的前提下，实现快速运动,单杆活塞液压缸应用,单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循 环：,（差动连接）（无杆腔进油）（有杆腔进油）,快进 工进 快退,v,3,、,F,3,v,1,、,F,1,v,2,、,F,2,动画演示,3,、,2,、,2,柱塞式液压缸,定义：,在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸,结构：,缸体、柱塞、导向套、钢丝卡圈等,柱塞式液压缸工作原理,只能单向运动，回程需靠外力：自重,，,弹簧力,需双向运动时，常成对使用。,动画演示,柱塞式液压缸速度、推力计算,v=q/A=4q/d,2,F=pA=d,2,p/4,柱塞式液压缸特点,柱塞工作时总是受压，一般较粗,水平放置易下垂，产生单边磨损,故常垂直放置，有时可做成空心,又 缸体内壁与柱塞不接触,可不加工或只粗加工，工艺性好,故常用于长行程机床，如 导轨磨床，大型拉床，龙门刨床,3,、,2,、,3,摆动液压缸,摆动液压缸分类：,单叶片式、双叶片,组成：,缸体、定子块、叶片、传动轴等,摆动液压缸工作原理,当缸的一个油口进压力油，另一油口回油时，叶片在压力油作用下往一个方向摆动，带动轴偏转一定角度小于,360,0,）当进回油口互换时，马达反转。,单叶片摆动液压缸参数计算,T=b/2,(D,2,-d,2,)(p,1,-p,2,),=2q/b(D,2,-d,2,),b:,叶片宽度；,D,，,d,为叶片底部的回转半径。摆动角度大可达到,300,双叶片摆动液压缸参数计算,T,双,=2T,单,双,=1/2,单,摆动角度较小，可达到,150,。,摆动液压缸特点,结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，一般只用于中低压系统。,3,、,2,、,4,其它形式的常用缸,增压缸（增压器）,多级缸（伸缩缸）,齿条活塞缸（无杆液压缸）,1,、增压缸（增压器）,作用：,得到高于泵压的输出压力,结构：,单作用、双作用,增压缸增压原理：,A,1,p,1,=A,2,p,2,p,1,D,2,/4=p,2,d,2,/4,p,2,=A,1,/A,2,p,1,=D,2,/d,2,p,1,=K p,1,K,增压比,增压缸特点：,在不,p,p,的前提下，靠,A,来,p,单,作用断续增压、双作用连续增压,2,、多级缸（伸缩缸）,结构：,由两个或多个活塞缸或柱塞缸套装而成，有单作用和双作用之分。,动画演示,工作原理：,活塞或柱塞伸出时，从大到小，,速度逐渐增大，推力逐渐减小。,活塞或柱塞缩回时，从小到大。,应用：,工作时可伸很长，不工作时缩短,占地面积小，且推力随行程增加而减小,故起重机伸缩臂、自动倾卸卡车、火箭发,射台等皆用,动画演示,3,、齿条活塞缸（无杆液压缸）,组成：,缸体、活塞、齿条、齿轮、端盖等,工作原理：,左腔进油，右腔回油时，齿条右移，齿轮带动工作台逆转。右腔进油，左腔回油时，齿条左移，齿轮带动工作台顺转,。,常用于需要回转运动的场合如：自动线、磨床,3,、,2,液压缸的设计与计算,液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础上进行的，因此，首先要根据使用要求确定结构类型，在按照负载情况，运动要求决定液压缸的主要结构尺寸，最后进行结构设计。,一、液压缸主要尺寸的确定,1,、工作压力的选取,根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作力,2,、液压缸的缸筒内径,D,根据执行机构速度要求和选定液压泵流量来确定,无杆腔进油时：,D=4q,v,/v,1,有杆腔进油时：,D=4q,v,/v,1,+d,2,计算所得液压缸的内径（即活塞直径）应圆整为标准值,3,、活塞杆直径,d,原则：活塞杆直径可根据工作压力或设备类型选取液压缸的往复速度有一定要求时,d=D,v,-1/,v,计算所得活塞杆直径,d,亦应圆整,为标准系列值。,3,、液压缸缸筒壁厚,缸筒最薄处壁厚：,pyD/2(),缸筒壁厚；,D,缸筒内径；,py,缸筒度验压力，,(),缸筒材料许用应力。,()=b/n,。,4,、液压缸缸体长度,L,原则：由液压缸最大行程、活塞宽度、活塞杆导向套长 度、活塞杆密封 长度和特殊要求的其它长度确定,为减小加工度，一般液压缸缸体长度应大于内径的,20,30,倍。,二、液压缸其它部位尺寸的确定,导向长度,HL/20+D/2,（,L,为液压缸最大行程）,活塞宽度,B=,（,0,、,6,1,、,0,）,D,；,A=(0.6,10)D,（,D12m/min,），,由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞,击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工,精度，甚至使液压缸损坏。,常在大型、高速、或高精度液压缸中设置,缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。,4,、液压缸的排气,系统在安装或停止工作后常会渗入空气,使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等。,故必须设置排气装置。,5,、液压缸的密封,密封圈密封,