液压执行元件

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,*,*,*,液压缸的类型及图形符号,液压缸的典型结构,液压缸的密封,液压缸的缓冲,液压缸的排气,本节主要内容为：,14-4 液压,执行元件,1,液压执行元件实,例,例,2,3,4,液压缸是液压系统中的,执,执行元件，它将液压能转换为直线运动,形,形式的机械能，输出运动速度,和,和力，且结构简,单,单、工作可靠。,液压缸的输入量,是,是液体的流量和,压,压力，输出量是,速,速度和力。,液压缸是液压执,行,行元件， 其职,能,能是将液压能转,换,换为机械能。,p,1,p,2,F,v,d,q,A,液压缸,压力,p,流量,q,液压功率,作用力,F,速度,v,机械功率,5,4.1 液压,缸,缸的类型及特点,液压缸的分类,按供油方向分：单作用缸和双作用缸。,按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、,摆,摆动液压缸。,按活塞杆形式分,：,：单活塞杆缸、双活塞杆缸。,单杆液压缸,双杆液压缸,柱塞式液压缸,6,缸体,伸缩式液压缸,伸出,缩回,套筒活塞,活塞,伸缩式单作用缸,7,伸出,缩回,伸缩式液压缸的,特,特点是：活塞杆,伸,伸出的行程长，,收,收缩后的结构尺,寸,寸小，适用于翻,斗,斗汽车，起重机,的,的伸缩臂等。,8,伸缩式双作用缸,伸出,B,A,二级活塞,缸体两端有进、,出,出油口A和B。,当,当A口进油，B,口,口回油时，先推,动,动一级活塞向右,运,运动。一级活塞,右,右行至终点时，,二,二级活塞在压力,油,油的作用下继续,向,向右运动。,9,伸出,B,A,二级活塞,10,齿条活塞缸,齿条活塞缸由带,有,有齿条杆的双作,用,用活塞缸和齿轮,齿,齿条机构组成，,活,活塞往复移动经,齿,齿条、齿轮机构,变,变成齿轮轴往复,转,转动。,图4.6齿条活,塞,塞液压缸的结构,图,图,1,紧固螺帽；2,调节螺钉；3,端盖；4,垫圈；5,O形密封圈；,6,挡圈；7,缸套；8,齿条活塞；9,齿轮；l0,传动轴；11,缸体；12,螺钉,q,11,小,结,名称,输出力和速度,图形符号,特点,单作用油缸,活塞缸（单活塞杆）,v=q/A,F=pA,活塞（柱塞）只单方向受力而运动，反方向运动依靠活塞（柱塞）自重或其他外力,柱塞缸,v=4q/d,2,F=pA,伸缩式套筒缸,双作用油缸,活塞缸（单活塞杆）,v,1,=q/A,1,；F,1,=D,2,（p,1,-p,2,）/4+ d,2,p,2,/4,v,2,=4q/（D,2-,d,2,）；F,2,=D,2,（p,1,-p,2,）/4- d,2,p,1,/4,活塞双向受液压力而运动，双向所受力和速度不等,差动活塞缸,v=4q/d,2,F=d,2,p,1,/4,活塞两端面积差较大，使活塞往复运动的推力和速度相差较大。,活塞缸（双活塞杆）,v=4q/（D,2-,d,2,）；,F,2,=（,D,2-,d,2,）,（p,1,-p,2,）/4,活塞左右移动速度、行程及推力均相等,伸缩式套筒缸,12,4.1.1 活,塞,塞式液压缸,活塞式液压缸可,分,分为双杆式和单杆式两种结构形式，,其,其安装又有缸筒固定和活塞,杆,杆固定两种方式。,4.1.1.1 双杆,活,活塞液压缸,双活塞杆液,压,压缸的活塞,两,两端都带有,活,活塞杆，分,为,为缸体固定和,活,活塞杆固定两种安装形,式,式，如图所,示,示。,(a)缸筒固定式,(b)活塞杆固定式,13,因为双活塞,杆,杆液压缸的两活塞杆直,径,径相等，所以当输,入,入流量和油,液,液压力不变,时,时，其往返,运,运动速度和,推,推力相等。,则,则活塞运动(,缸,缸体固定),速,速度V和推力F分别为：,（4.1）,式中:,、,分别为缸的进、回油压力；,、,d,分别为活塞直径和活塞杆直径；,q,输入流量；,A,活塞有效,工,工作面积。,（4.2）,(a)缸筒固定式,式中:,、,分别为缸的进、回油压力；,、,d,分别为活塞直径和活塞杆直径；,式中:,、,分别为缸的进、回油压力；,q,输入流量；,、,d,分别为活塞直径和活塞杆直径；,式中:,、,分别为缸的进、回油压力；,A,活塞有效,工,工作面积。,q,输入流量；,、,d,分别为活塞直径和活塞杆直径；,式中:,、,分别为缸的进、回油压力；,14,缸体固定的,双,双作用式活,塞,塞杆式液压,缸,缸，占地面,积,积较大，常,用,用于小型设,备,备,采用活塞杆,固,固定的双作,用,用式液压缸,，,，占地面积,小,小，常用于,大,大中型设备,15,4.1.1.2单活塞,杆,杆液压缸,单活塞杆液,压,压缸的活塞,仅,仅一端带有,活,活塞杆，活,塞,塞双向运动,可,可以获得不,同,同的速度和,输,输出力，其,简,简图及油路,连,连接方式如,图,图所示。,(a)无杆腔进油,D,d,q,(b)有杆腔进油,q,16,无杆腔进油,（4.3）,（4.4）,活塞的运动,速,速度,和,和推力,分,分别为:,(a)无杆腔进油,D,d,q,17,有杆腔进油,活塞的运动,速,速度,和,和推力,分,分别为:,(b)有杆腔进油,q,（4.5）,（4.6）,18,比较上述各式，可以看出：,； 液压缸往复运动时的速度比为：,（4.7）,上式表明：当活塞杆直,径,径愈小时，,速,速度比接近1，在两个,方,方向上的速,度,度差值就愈,小,小。,(a)无杆腔进油,D,d,q,(b)有杆腔进油,q,19,两腔进油,差,差动联接,(c)差动联接,q,当单杆活塞,缸,缸两腔同时,通,通入压力油,时,时，由于无,杆,杆腔有效作,用,用面积大于,有,有杆腔的有,效,效作用面积,，,，使得活塞,向,向右的作用,力,力大于向左,的,的作用力，,因,因此，活塞,向,向右运动，,活,活塞杆向外,伸,伸出；与此,同,同时，又将,有,有杆腔的油,液,液挤出，使,其,其流进无杆,腔,腔，从而加,快,快了活塞杆,的,的伸出速度,，,，单活塞杆,液,液压缸的这,种,种连接方式,被,被称为差动连接。,20,两腔进油,差,差动联接,(c)差动联接,q,（4.8）,（4.9）,在忽略两腔,连,连通油路压,力,力损失的情,况,况下，差动,连,连接液压缸,的,的推力为：,q,等效,活塞的运动,速,速度为：,由连续性方,程,程得：,所以,：,A,1,3,= q +A,2,3,21,差动连接是,在,在不增加液,压,压泵容量和,功,功率的条件,下,下，实现快,速,速运动的有,效,效办法。,22,4.1.2,柱,柱塞式液,压,压缸,图3.3柱,塞,塞式液压缸,当活塞式液,压,压缸行程较,长,长时，加工,难,难度大,使,得,得制造成本,增,增加。,某些场合所,用,用的液压缸,并,并不要求双,向,向控制，柱塞式液压,缸,缸正是满足了,这,这种使用要,求,求的一种价,格,格低廉的液,压,压缸。,柱塞缸用于,工,工作行程较,长,长的场合。,23,如图所示，,柱,柱塞缸由缸筒、柱塞,、,、导套、密,封,封圈和压盖等零件组成,，,，柱塞和缸筒,内,内壁不接触，因此缸筒,内,内孔不需精,加,加工，工艺,性,性好，成本,低,低。,柱塞式液压,缸,缸,24,柱塞式液压,缸,缸是单作用,的,的，它的回,程,程需要借助自重或弹簧等其它外力,来,来完成。如果要获得,双,双向运动，,可,可将两柱塞,液,液压缸成对,使,使用。为减,轻,轻柱塞的重,量,量，有时制成,空,空心柱塞。,图3.3柱塞式液压缸,q,q,V,d,d,式中：,d,柱塞直径,，,，,p,1,进油压力,，,，,p,2,另一缸的,回,回油压力。,p,1,p,2,4q,25,4.2.3,液,液,压,压缸的密封,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,为了防止泄,漏,漏影响工作,性,性能和效率,，,，我们需要,使,使用密封装,置,置,26,活塞装置主,要,要用来防止,液,液压油的泄,漏,漏。对密封,装,装置的基本要求是具有良好,的,的密封性能,，,，并随压力,的,的增加能自,动,动提高密封,性,性。除此以外,，,，摩擦阻力,要,要小，耐油,。,。,油缸主要采,用,用密封圈密,封,封，密封圈,有,有O形、V,形,形、Y形及,组,组合式等数,种,种，其材料,为,为耐油橡胶,、,、尼龙、聚,氨,氨脂等。,（1）O形,密,密封圈,O形密封圈,的,的截面为圆,形,形，主要用,于,于静密封。,与,与唇形密封,圈,圈相比，运,动,动阻力较大,，,，作运动密,封,封时容易产,生,生扭转，故,一,一般不单独,用,用于油缸运,动,动密封。,27,（1）O形,密,密封圈,图4.10O,型,型密封圈的,结,结构原理,（a）普通,型,型,（b）有挡板型,28,V形圈的截,面,面为V形，,如,如图3.11所示，V,形,形密封装置,是,是由压环、V形圈和支,承,承环组成。,当,当工作压力,高,高于10MPa时，可,增,增加V形圈,的,的数量，提,高,高密封效果,。,。安装时，V形圈的开,口,口应面向压,力,力高的一侧,。,。,（2）V形,密,密封圈,a)压环 b)V型圈 c)支承环,图4.11 V形密封圈,29,Y形密封圈,的,的截面为Y,形,形，属唇形,密,密封圈。它,是,是一种摩擦,阻,阻力小、寿,命,命较长的密,封,封圈，应用,普,普遍。Y形,圈,圈主要用于,往,往复运动的,密,密封。根据,截,截面长宽比,例,例的不同，Y形圈可分,为,为宽断面和,窄,窄断面两种,形,形式，图4.12所示,为,为宽断面Y,形,形密封圈。,（3）Y（Y,x,）形密封圈,图4.12Y,形,形密封圈,30,4.2.3,缓,缓冲,装,装置,为了防止这,种,种危害，保,证,证安全，应,采,采取缓冲措,施,施，对液压,缸,缸运动速度,进,进行控制。,当液压缸带,动,动质量较大,的,的部件作快,速,速往复运动,时,时，由于运,动,动部件具有,很,很大的动能,，,，因此当活,塞,塞运动到液,压,压缸终端时,，,，会与端盖,碰,碰撞，而产,生,生冲击和噪,声,声。这种机,械,械冲击不仅,引,引起液压缸,的,的有关部分,的,的损坏，而,且,且会引起其,它,它相关机械,的,的损伤。,31,4.2.3,缓,缓冲,装,装置,图4.13,液,液压缸缓,冲,冲装置,32,当活塞移至,端,端部，缓冲,柱,柱塞开始插,入,入缸端的缓,冲,冲孔时，活,塞,塞与缸端之,间,间形成封闭,空,空间，该腔,中,中受困挤的,剩,剩余油液只,能,能从节流小,孔,孔或缓冲柱,塞,塞与孔槽之,间,间的节流环,缝,缝中挤出，,从,从而造成背,压,压迫使运动,柱,柱塞降速制,动,动，实现缓,冲,冲。,33,4.2.4,排,排,气,气装置,液压传动系,统,统往往会混,入,入空气，使,系,系统工作不,稳,稳定，产生,振,振动、爬行,或,或前冲等现,象,象，严重时,会,会使系统不,能,能正常工作,。,。,因此，设计,液,液压缸时，,必,必须考虑空,气,气的排除。,对于速度稳,定,定性要求较,高,高的液压缸,和,和大型液压,缸,缸，常在液,压,压缸的最高,处,处设置专门,的,的排气装置,，,，如排气塞,、,、排气阀等,。,。当松开排,气,气塞或阀的,锁,锁紧螺钉后,，,，低压往复,运,运动几次，,带,带有气泡的,油,油液就会排,出,出，空气排,完,完后拧紧螺,钉,钉，液压缸,便,便可正常。,34,小结,液压缸的类,型,型：单作用,、,、双作用、,组,组合,液压缸的典,型,型结构：活,塞,塞式、柱塞,式,式、齿条活,塞,塞式,液压缸的密,封,封：O形、Y形V形密,封,封圈,液压缸的缓,冲,冲,液压缸的排,气,气,35,作业,设有一对活,塞,塞杆液压缸,，,，内径160mm，活,塞,塞杆直径d=0.6D,要求活塞,运,运动速度v=12 cm/s,求,液,液压缸所需,要,要的流量？,36,