资源描述
PLC,控制技术,任务一 认识液压缸,任务二 认识液压马达,项目三 认识液压缸与液压马达,项目三 认识液压缸与液压马达,学习重点,本任务将介绍液压缸的工作原理、性能参数以及不同类型液压缸的结构，同时介绍液压缸的识别、选择与应用。通过任务的实施，掌握液压缸的识别与应用的基本技能。,1,了解液压缸的参数概念及符号。,2,掌握液压缸的工作原理。,3,了解各类液压缸的优缺点及应用。,知识储备,任务一 认识液压缸,一、液压缸的分类,液压缸有多种类型。液压缸按结构形式分活塞式、柱塞式、摆动式、组合式、伸缩式等液压缸；按作用方式分单作用式液压缸和双作用式液压缸；按缸的特殊用途可分为串联缸、增压缸、增速缸、步进缸等。,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,知识储备,二、活塞式液压缸,1,单出杆液压缸,单出杆液压缸仅一端有活塞杆。由于液压缸两个腔的有效面积不相等，当输入液压缸两个腔的压力和流量相等时，活塞（或缸体）在两个方向上的速度和推动力均不相等。,单杆液压有三种连接方式：图所示的无杆腔进油、有杆腔回油的连接方式；图所示的有杆腔进油、无杆腔回油的连接方式；图所示的两腔同时进油方式（差动连接）。在这三种不同的连接方式下，活塞运动速度v和推力f各不相同。,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,（,1,）当无杆腔进油、有杆腔回油时。,知识储备,任务一 认识液压缸,知识储备,（,2,）当有杆腔进油、无杆腔回油时。,任务一 认识液压缸,知识储备,（,3,）当有杆腔、无杆腔同时进油时（差动连接）。,单缸活塞缸在其左右两腔相连并通以高压油时的连接方式称为差动连接。,差动连接缸左右两腔的油液压力相同，但是由于左腔（无杆腔）的有效面积大于右腔（有杆腔）的有效面积，故活塞向右运动，同时右腔中排出的油液也进入左腔，加大了流入左腔的流量（,q+,），从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于右腔中的油液的压力稍大于左腔油液的压力，而这个差值一般较小，在忽略差值下，差动连接时活塞推力,F3,和运动速度为：,任务一 认识液压缸,知识储备,由上式可知，在输入压力相等时，差动连接时输出的推力比非差动连接时小，而速度比非差动连接时大，在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度。这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。,（,4,）液压缸返回时非差动连接，欲获得相等的快进快退速度，须满足：,任务一 认识液压缸,知识储备,2,双杆液压缸,双杆液压缸的两端都有活塞伸出。它主要由活塞杆压盖、缸盖、缸体、活塞、密封圈等组成，如图所示为缸筒固定式的双杆活塞缸驱动机床工作台原理图。活塞缸的进、出口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程成为,l,时，整个工作台的移动范围约为,3l,。图所示为活塞杆固定的形式，活塞杆通过支架行程的,2,倍。,任务一 认识液压缸,知识储备,可见缸筒固定时，机床占地面积大，一般适用于小型机床，而活塞杆固定时，占地面积小，可用于较大型的机床，此方式下的进出油口可设置在固定不动的空心活塞杆两端，若设置在缸筒两段时，必须使用柔性连接。,双杆活塞式液压缸，活塞两侧都装有活塞杆，由于两腔的有效面积相等，故活塞往返的作用力和运动速度都相等，即：,任务一 认识液压缸,知识储备,3,柱塞缸,图所示为柱塞式液压缸，它只能实现一个方向的液压驱动，反向运动要靠外力。当成对使用时，可实现双向液压驱动，如图所示。,柱塞缸适用于行程较长的场合，柱塞和钢桶内壁不接触，因此缸筒的内壁不需精加工。,任务一 认识液压缸,知识储备,柱塞缸输出的推力,F,（,N,）和速度为：,任务一 认识液压缸,知识储备,4,摆动缸,摆动缸是将输入的压力能转换为输出轴的力矩并进行往复摆动的执行元件。摆动缸的摆动角度小于,360,，摆动缸有单叶片式和双叶片式两种结构。,任务一 认识液压缸,知识储备,图所示为单叶片式摆动缸。其工作原理为：当工作介质从,A,口进入缸内，叶片被推动并带动轴做逆时针回转，叶片另一侧的工作介质从,B,口排出；反之，工作介质从,B,口进，,A,口出，叶片及轴做顺时针回转。当摆动缸进出油口压力为,p,1,和,p,2,，输入流量为,q,时，它的输出转矩,T,和角速度,为：,式中：,b,为叶片的宽度，,R,1,、,R,2,为叶片底部、顶部的回转半径。,此类摆动缸的摆动角度小于,300,，由于径向力不平衡，叶片和缸体、叶片和挡块之间密封困难，限制了其工作压力输出和输出力矩。,任务一 认识液压缸,知识储备,5,液压缸的典型结构,图为单杆式双作用活塞式液压缸，这种液压缸的应用最为广泛。,任务一 认识液压缸,知识储备,单出杆活塞缸结构图如图所示，它是由缸筒、盖板、活塞、活塞杆、缓冲装置、放气装置、密封装置等组成。活塞杆在液压油的作用下，完成伸出和缩进动作，实现夹紧、松开等要求。,（,1,）缸筒和缸盖。,一般来说，缸筒和缸盖的结构形式和使用的材料有关。工作压力,P,10MPa,时，使用铸铁；,10MPa,P,20MPa,时，使用无缝钢管；,P,20MPa,时，使用铸铁和锻钢。,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,知识储备,（,2,）活塞与活塞杆。,可以把短行程的液压缸的活塞杆与活塞做成一体，这是最简单的形式。但当行程较长时，这种整体式活塞组建的加工较为费事，所以常把活塞与活塞杆分开制造，然后连接成一体。图所示为几种常见的活塞与活塞杆的连接形式。,任务一 认识液压缸,知识储备,设计和选用密封装置的基本要求是：密封装置应具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高；密封装置要耐油抗腐蚀、耐磨、寿命长、制造简单、拆装方便。常用的密封装置。,任务一 认识液压缸,知识储备,间隙密封。如图所示，它是依靠两运动件配合间保持一很小的间隙，使其产生液体摩擦阻力来防止泄漏的一种密封方法。为了提高这种装置的密封能力，常在活塞表面上制出几条细小的环形槽，其尺寸为,0.5mm,0.5mm,，槽间距为,34mm,，这些环形槽的作用有两方面，一是提高间隙密封的效果，当油液从高压腔向低压腔泄漏时，由于油路截面突然改变，在槽中形成旋涡而产生阻力，于是使油液的泄漏量减少；二是阻止活塞轴线的偏移，从而有利于间隙密封性能。它的结构简单，摩擦阻力小，可耐高温，但泄漏大，加工要求高，磨损后无法恢复原有能力，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使用。,任务一 认识液压缸,知识储备,摩擦环密封。如图所示，依靠套在活塞上的摩擦环（尼龙或其他高分子材料制成）在,O,形密封圈弹力作用下贴紧缸壁而防止泄漏。这种材料效果较好，摩擦阻力较小且稳定，可耐高温，磨损后有自动补偿能力，但加工要求高，装拆不便，适用于缸筒和活塞之间的密封。,密封圈（,O,形圈、,Y,形圈、,V,形圈等）。如图所示为密封圈密封，它利用橡胶或塑料的弹性使各种截面的环形圈贴紧在静、动配合面之间来防止泄漏。它结构简单、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、缸盖和活塞杆之间、活塞和活塞杆之间、缸筒和缸盖之间都能使用。,任务一 认识液压缸,知识储备,防尘圈。对于活塞杆外延部分来说，由于它很容易把脏物带入液压缸，使油液受污染，使密封件磨损，因此常需在活塞杆密封处增添防尘圈，并放在向着活塞杆外延的一端。,（,4,）缓冲装置。,液压缸一般都设置缓冲装置，特别是对大型、高速或要求高的液压缸。为了防止活塞在行程终点时和缸盖相互撞击，引起噪声、冲击，则必须设置缓冲装置。,缓冲装置的工作原理是利用活塞或缸盖在其走向行程终端时封住活塞和缸盖之间的部分油液，强迫它从小孔或细缝中挤出，以产生很大的阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和缸盖相互撞击的目的。常见缓冲装置的结构有环状间隙式、节流口面积可变式和节流口面积可调式，如图所示。,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,知识储备,节流口面积可调式缓冲装置如图所示，在端盖上装有节流阀，当缓冲凸台进入凹腔,c,后，活塞与端盖（,a,腔）间的油液运动速度减慢，实现制动缓冲。节流阀,1,的开口根据负载情况调节，从而改变缓冲的速度。当活塞反向运动时，压力油由,c,腔经单向阀,2,进入,a,腔，使活塞迅速启动。,节流口面积可变式缓冲装置如图所示，在缓冲柱塞上开有三角槽，随着柱塞逐渐进入配合孔中，其节流面积越来越小，使活塞运动速度逐渐减慢而实现制动缓冲作用。,环状间隙式如图所示，当缓冲柱塞进入与其相配的缸盖上的内腔时，孔中的液压油只能通过间隙排出，使活塞速度降低。图中活塞设计成锥形，使间隙逐渐减小，从而使阻力逐渐增大，缓冲效果更好。,任务一 认识液压缸,知识储备,（,5,）排气装置。,液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会掺入空气。,为了防止执行元件出现爬行、噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出，一般可在液压缸的最高处设置进入油口把气带出，也可在最高处设置如图所示的排气孔排气或专门的排气阀，如图所示。,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,知识储备,任务一 认识液压缸,任务实施,一、训练目的,（,1,）通过拆装活塞式液压缸增加对液压缸的结构组成、工作原理、主要零件形状的感性认识。,（,2,）能通过型号识别液压缸及其规格。,（,3,）增强动手操作能力。,二、训练步骤,1,活塞式液压缸的拆卸,本任务以活塞式液压缸为例，拆卸步骤如下：,Step 1,首先开动液压系统，将活塞的位置借助液压力移到适于拆卸的一个位置。,Step 2,在进行拆卸之前，切断电源，使液压装置停止运动。,任务一 认识液压缸,任务实施,Step 3,为了分析液压缸的受力情况，以便帮助查找液压缸的故障及损坏原因，在拆卸液压缸前，对主要零部件的特征、安装方位如缸筒、活塞杆、活塞等应做上记号，并进行记录。,Step 4,为了将液压缸从设备上卸下，应先将进、出油口的配管卸下，活塞杆端的连接头和安装螺栓等需要全部松开。,2活塞式液压缸的安装,活塞式液压缸的安装步骤如下：,Step 1安装前，对待装零件进行合格性检查，特别是运动副的配合精度和表面状态，并去掉零件上的毛刺、飞边、污垢，进行彻底、干净的清洁。,Step 2将各部分的密封圈分别装入各相关元件，然后进行由内到外的安装。,任务一 认识液压缸,任务实施,Step 3,将活塞杆与活塞装配。,Step 4,将导向套、缸盖等零件装配。,Step 5,拧紧缸盖连接螺钉。,三、注意事项,（,1,）拆卸液压缸前，应使液压回路卸压，否则，当把与油缸相连接油管接头拧松时，回路的高压油就会迅速喷出。液压回路卸压时，应先拧松溢流阀等处的手轮或调压螺钉，使压力油卸载，然后切断电源或动力源，使液压装置停止运转。,（,2,）拆卸时，应防止损伤活塞杆顶端螺纹、油口螺纹和活塞杆表面、缸套内壁等。为了防止活塞杆等细长件弯曲或变形，放置时应用垫木支承均衡。,任务一 认识液压缸,任务实施,（,3,）拆卸操作应顺序进行，由于各种液压缸结构和大小不尽相同，拆卸顺序也稍有不一样，应放掉油缸两腔的油液，然后拆卸缸盖，最后拆卸活塞与活塞杆。在拆卸液压缸时，对于内卡键式连接的卡键或卡环要使用专用工具，禁止使用扁铲。对于法兰式端盖必须用螺钉顶出，不允许锤击或硬撬。在活塞和活塞杆难以抽出时，不可强行打出，应先查明原因再进行拆卸。,（,4,）拆卸前后要设法创造条件防止液压缸的零件被周围的灰尘和杂质污染。例如，拆卸应尽量在干净的环境下进行，拆卸后所有零件要用塑料布盖好，不要用棉布或其他工作用布覆盖。,任务一 认识液压缸,任务实施,（,5,）油缸拆卸后要认真检查，以确定哪些零件可以继续使用，哪些零件可以修理后再用,哪些零件必须更换。,（,6,）装配前必须对各零件仔细清洗。,（,7,）要正确安装各处的密封装置：,安装,O,形圈时，不要将其拉到永久变形的程度，也不要边滚动边套装，否则可能因形成扭曲状而漏油。,安装,Y,形和,V,形密封圈时，要注意其安装方向，避免因装反而漏油。对,Y,形密封圈而言，其唇边应对着有压力的油腔。此外，,Y,形密封圈还要注意区分是轴用还是孔用，不要装错。,V,形密封圈由形状不同的支承环、密封环和压环组成，当压环压紧密封环时，支承环可使密封环产生密封作用，安装时应将密封环的开口面向压力油腔。调整压环时，应以不漏油为限，不可压得过紧，以防密封阻力过大。,任务一 认识液压缸,任务实施,密封装置如与滑动表面配合，装配时应涂以适量的液压油。,拆卸后的,O,形密封圈和防尘圈应全部换新。,（,8,）拧紧螺纹连接件时应使用专用扳手，扭力矩应符合标准要求。,（,9,）活塞与活塞杆装配后，须设法测量其同轴度和在全长上的直线度，检查其是否超差。,（,10,）装配完毕后，活塞组件移动时应无阻滞感和阻力大小不均等现象。,（,11,）液压缸向主机上安装时，进出油口接头之间必须加上密封圈并紧固好，以防漏油。,（,12,）按要求装配好后，应在低压情况下进行几次往复运动，以排除缸内气体。,任务二 认识液压马达,知识储备,一、液压马达的分类,液压马达按结构分为：齿轮式、叶片式、柱塞式和其他形式。,液压马达按额定转速分为：高速和低速。额定转速高于,500r/min,的属于高速液压马达，额定转速低于,500r/min,的属于低速液压马达。,高速液压马达的基本类型有齿轮式、叶片式、柱塞式等，又称为高速小转矩液压马达。,低速液压马达的基本形式是径向柱塞式，又称为低速大转矩液压马达。,液压马达的图形符号及实物如图所示。,知识储备,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,知识储备,齿轮马达的结构与齿轮泵相似，但是由于马达的使用要求与泵不同，二者是有区别的。例如：为适应正反转要求，马达内部结构以及进出油道都具有对称性，并且有单独的泄漏油管，将轴承部分泄漏的油液引到壳体外面去，而不能向泵那样由内部引入低压腔。这是因为马达低压腔油液是由齿轮挤出来的，所以低压腔压力稍高于大气压。,齿轮马达在产生扭力与齿轮旋转方向一致时，输入压力油，齿轮马达即能输出扭矩和转速。具有以下特点：,任务二 认识液压马达,知识储备,（,1,）进回油通道对称，孔径相同，以使正反转时性能一样。,（,2,）采用外泄漏油孔，一方面因为马达回油有此背压，另一方面因为齿轮马达正反转时其进回油腔也互相变化，如果采用内部泄油容易将轴端油封冲坏。所以齿轮马达最好采用外泄漏油孔。,（,3,）对于轴向间隙自动补偿的浮动侧板的结构，必须适应正反转时都能工作的要求，同时卸荷槽也必须是对称布置的结构。,（,4,）使用滚动轴承较多，主要是为了减少摩擦损失，改善启动性能。,任务二 认识液压马达,知识储备,二、叶片马达的工作原理,图所示为叶片马达的工作原理图。当压力为,p,的油液从进油口进入叶片,1,和叶片,3,之间时，叶片,2,因两面均受液压油的作用，所以不产生转矩。叶片,1,和叶片,3,的一侧作用高压油，另一侧作用低压油，并且叶片,3,伸出的面积大于叶片,1,伸出的面积，因此使转子产生顺时针方向的转矩。同样，当压力油进入叶片,5,和叶片,7,之间时，叶片,7,伸出面积大于叶片,5,伸出的面积，也产生顺时针方向的转矩，从而把油液的压力能转换成机械能，这就是叶片马达的工作原理。为保证叶片在转子转动前就能紧密地与定子内表面接触，通常是在叶片根部加装弹簧，弹簧的作用力使叶片压紧在定子内表面上。,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,任务二 认识液压马达,知识储备,三、轴向柱塞马达的工作原理,轴向柱塞马达包括斜盘式和斜轴式两类。由于轴向柱塞马达和轴向柱塞泵的结构基本相同，工作原理是可逆的，所以大部分产品也可作为泵使用。图所示为轴向柱塞式液压马达的工作原理。斜盘,1,和配油盘,4,固定不动，缸体,2,和马达轴,5,相连接，并可一起旋转。当压力油经配油窗口进入缸体孔作用到柱塞端面上时，压力油将柱塞顶出，对斜盘产生推力，斜盘则对处于压油区一侧的每个柱塞都要产生一个法向反力,F,，这个力的水平分力,Fx,与柱塞上的液压力平衡，而垂直分力,Fy,则使每个柱塞都对转子中心产生一个转矩，使缸体和马达轴做逆时针方向旋转,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,知识储备,四、曲轴连杆式液压马达工作原理,曲轴连杆式液压马达的工作原理如图所示。图中仅画出马达的一个柱塞缸。它相当于一个曲柄连杆机构。,通压力油的柱塞缸受液压力的作用，在柱塞上产生推力,P,。此力通过连杆作用在偏心轮中心，使输出轴旋转，同时配流轴随着一起转动。当柱塞所处位置超过下止点时，柱塞缸便由配流轴接通总回油口，柱塞便被偏心轮往上推，做功后的油液通过配流轴返回油箱。各柱塞缸依次接通高、低压油，各柱塞对输出轴中心所产生的驱动力矩同向相加，就使马达输出轴获得连续而平稳的回转扭矩。当改变油流方向时，便可改变马达的旋转方向。如将配流轴转,180,装配，也可以实现马达的反转。,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,知识储备,任务二 认识液压马达,任务实施,一、训练目的,（,1,）通过拆装训练增加对齿轮马达的结构组成、工作原理、主要零件的感性认识。,（,2,）能通过型号识别齿轮马达及其规格。,（,3,）增强动手操作能力。,二、训练步骤,1,齿轮马达的拆卸,Step 1,观察齿轮马达的外部形状，记录铭牌标记，确定进油口和出油口。,Step 2,松开马达壳体与前盖的连接螺栓，取出定位销，将前后盖与壳体分离开。,Step 3,从壳体中依次取出轴套、主动齿轮、从动齿轮等，如果配合面发卡可以用铜棒轻轻敲击出来。禁止猛力敲打损坏零件，拆卸后观察轴套（或侧板）的结构，并记住安装方向。,Step 4,观察与分析。,任务二 认识液压马达,任务实施,（,1,）齿轮马达由哪些零件组成？,（,2,）进入齿轮孔间的压力油是怎样回到吸油腔的？,（,3,）进、出油口孔径是否相等？,（,4,）齿轮马达是否有困油卸荷槽？,（,5,）齿轮马达内压力油是如何泄漏的？怎样提高容积效率？,任务二 认识液压马达,任务实施,2,、齿轮泵的装配,Step 1,按拆卸的反顺序进行装配。注意装配前清洗各零部件，在轴与壳体之间配合表面涂润滑液，并注意和密封件间的装配。,Step 2,安装浮动轴套时，应将有卸荷槽的断面对准齿轮端面，径向压力平衡槽与压油口处在对角线方向。,学习难点回顾,项目三 认识液压缸与液压马达,谢谢观赏,!,
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