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1、同学们好！,液压传动技术基础,2019/6/19,液压执行元件,2,第四章 液压执行元件,液压执行元件是把回路输入的液压能转变成机械能输出的装置。 本章主要讲述了液压缸（实现直线往复运动或摆动）和液压马达（实现回转运动）的工作原理、结构特点、应用和常见故障的及排除等方面的基础知识。,2019/6/19,液压执行元件,3,本章内容,第一节 液压缸 第二节 液压缸的结构 第三节 液压马达,2019/6/19,液压执行元件,4,教学重点,教学难点,1. 单杆液压缸和双杆液压缸的特点及应用； 2. 液压马达的工作原理及与液压泵的区别与联系。,液压缸和液压马达的常见故障及排除方法。,教学目标,掌握液压缸
2、和液压马达的工作原理结构特点。,2019/6/19,液压执行元件,5,复合式液压缸 活塞缸与活塞缸、活塞缸与柱塞缸、活塞缸与机械结构的组合等。,第一节 液压缸,液压缸的分类,按结构形式分,活塞缸 单、双杆活塞缸,柱塞缸,摆动缸 单、双叶片摆动缸,按作用方式分,单作用液压缸,双作用液压缸,将液压能转变为机械能，实现往复直线运动或摆动。,液压缸的作用,2019/6/19,液压执行元件,6,一、活塞缸,1. 双杆活塞缸,活塞两侧都有伸出杆，当两活塞杆直径相同，缸两腔分别输入的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力也都相等。 根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。
3、,2019/6/19,液压执行元件,7,缸体固定式和活塞杆固定式的区别如下：,当进油腔相同时，两者的运动方向相反。,应用：液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合，如各种磨床。,2019/6/19,液压执行元件,8,2. 单杆活塞缸,其活塞的一侧有伸出杆，两腔的有效工作面积不相等。当向缸两腔分别供油，且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向的推力和运动速度不相等。,也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，两种方式的运动部件移动范围均略大于活塞有效行程的两倍。,2019/6/19,液压执行元件,9,无杆腔进压力油时,有杆腔进压力油时,F大，V小 工进,F小，V大 快退,应用： 各种金属
4、切削机床、压力机、注塑机、起重机的液压系统常采用单杆活塞缸。,2019/6/19,液压执行元件,10,两腔同时通入压力油,单杆活塞缸的两腔同时输入压力油时，由于无杆腔工作面积比有杆腔工作面积大，活塞向右的推力大于向左的推力，故其向右移动。液压缸的这种连接称为差动连接。 单杆活塞缸差动连接时能使运动部件获得较高的速度和较小的推力。 应用: 需要实现“快进（差动连接）工进（无杆腔进压力油）快退（有杆腔进压力油）”工作循环的组合机床等设备的液压系统中。,3. 单杆活塞缸的差动连接,2019/6/19,液压执行元件,11,柱塞与缸体内壁不接触，缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。 柱塞一般较粗、较重
5、，一般垂直安装使用。当水平安装时，常制成空心并设置支承套和托架。,二、柱塞缸,1 缸筒 2 柱塞 3 导向套 4 密封圈 5压盖,柱塞缸只能实现单向运动，它的回程需借自重（立式缸）或其它外力（如弹簧力）来实现。 在龙门刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液压系统中，为了使工作台得到双向运动，柱塞缸常成对使用。,动 漫,2019/6/19,液压执行元件,12,三、摆动缸,1缸体 2叶片 3定子块 4摆动轴,将油液的压力能转变为叶片及输出轴往复摆动的机械能，有单叶片式（ 280 ）和双叶片（ 150 ）式两种型式。,双叶片式在相同条件下，输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。
6、,应用： 一般用于机床的送料装置、间歇进给机构、回转夹具、工业机器人手臂 和手腕的回转装置及工程机械回转机构等的液压系统中。,特点： 摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封性较差。,2019/6/19,液压执行元件,13,增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。 增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。,增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，只是一个增压器件。,四、其它液压缸,应用： 增压缸常用于压铸机、造型机等设备的液压系统中。,1. 增压缸,2019/6/19,液压执行元件,14,活塞伸出的顺序是先大后小，相应的推力也是由大到小，而伸出时的速度是由慢到快。
7、活塞缩回的顺序，一般是先小后大，而缩回的速度是由快到慢。,它由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。 除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。,伸缩缸 1级缸筒 2级活塞 3二级缸筒 4二级活塞,2. 伸缩缸,应用： 特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。,动 漫,2019/6/19,液压执行元件,15,齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸，它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动。 应用： 常用于机械手、回转工作台、回转夹具、
8、磨床进给系统等转位机构的驱动。,3. 齿条活塞缸,齿条活塞液压缸,齿条活塞缸 1-调节螺钉；2-端盖；3-活塞；4-齿条活塞杆；5-齿轮；6-缸体,2019/6/19,液压执行元件,16,4. 多位液压缸,多位液压缸通常为杆径相等的双杆活塞缸，缸的两端有进油口a、b，缸筒沿轴线方向上有多个出油孔，如C1、C2、C3、C4、C5。每个出油孔口都有管道与一控制阀相连，可使出油口关闭，也可使其与油箱连通（图中未画出）。当a、b 同时通入压力相等的液压油，而且所有出油口均关闭时，由于活塞两端受力相等，故保持原位置不动（图a）。若a、b 通入压力相等的液压油，而某一出油口的控制阀开启，使其与油箱连通，例
9、如C4与油箱连通，则缸右腔油压降低，活塞右移，直到活塞将C4油口关闭，缸两腔的压力又相等时，活塞停止在该位置上（图b）。,应用： 多用于位置精度要求不很高的多工位、不等送进距离的送料装置。,2019/6/19,液压执行元件,17,5. 数字液压缸,数字液压缸是由多级活塞串联而成的复合式液压缸，其每级活塞的行程长度为前一级行程长度的两倍。图所示为16个位置的数字液压缸。它由四级活塞组成，其活塞的行程长度分别为L、2L、4L、8L。缸体上有a、b、c、d 四个油口及一个低压油进油口e。当四个油口按不同的组合（由阀控制）通人压力较高的压力油时，其末级活塞及运动部件可以得到16种不同的行程。,应用：
10、多用于工业机器人等具有微机控制的设备中。,2019/6/19,液压执行元件,18,一、液压缸典型结构举例,1压盖； 2活塞杆； 3托架； 4端盖； 5密封圈； 6堵； 7导向套； 8锥销； 9密封圈； 10活塞； 11缸筒； 12压环； 13半环； 14密封纸垫； 15端盖；,第二节 液压缸的结构,2019/6/19,液压执行元件,19,液压缸主要由缸体组件（缸体、端盖、压环等）和活塞组件（活塞、活塞杆、导向套、密封圈等）、密封装置、缓冲装置和排气装置组成。 当压力油通过左空心活塞杆经a 进入液压缸的左腔，缸右腔通过b 孔及右活塞杆中心孔回油时，液压力推动缸体带动工作台向左移动；反之，当液压缸
11、右腔进压力油，左腔回油时，液压力推动缸体带动工作台向右移动。两端盖的上部有小孔c 与排气阀相通，用以排除液压缸中的空气。,2019/6/19,液压执行元件,20,二、液压缸端部与端盖的连接,a)法兰式 b)半环式 c)拉杆式 d)螺纹式,1. 法兰式：结构简单，易于加工和装拆，但外形尺寸较大，多用于铸铁、铸钢和锻钢制造的液压缸。 2.半环式：结构紧凑、装拆方便，但因在缸体上加工环形槽而削弱了强度，有时需加大缸体的壁厚，常用于用无缝钢管制造的液压缸。,3. 拉杆式：加工和装配方便，但外廓尺寸和重量较大，只用于较短的液压缸。 4. 螺纹式：结构紧凑、重量轻，但缸体端部结构复杂，装拆时需要专门的工具
12、，拧紧端盖时有可能将密封圈拧扭，常用于用无缝钢管或铸钢制造的液压缸。 5. 焊接式：结构简单、尺寸小，但焊后清洗缸体内孔困难，缸体有变形，故使用较少。,2019/6/19,液压执行元件,21,活塞与活塞杆的连接方式很多，不论采用何种连接方式，都必须保证连接可靠、装拆方便。常见的连接方式有： 1. 锥销连接：结构简单，多用于中、低压轻载液压缸中。 2. 螺纹连接（如图a、b、c所示）：适用尺寸范围广，但加工和装配时都要用可靠的方法将螺母锁紧。 3. 半环式连接（如图d、e、f所示）：结构比较复杂，多用于高压大负载的场合，特别是在振动比较大的情况。,三、活塞与活塞杆的连接,2019/6/19,液压
13、执行元件,22,四、液压缸的密封装置,液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏（液压缸般不允许外泄漏，其内泄漏也应尽可能小），其设计的好坏对液压缸的工作性能和效率有直接的影响。因而要求密封装置有良好的密封性能，摩擦阻力小，制造简单，拆装方便，成本低且寿命长。液压缸的密封主要指活塞与缸筒，活塞杆与端盖间的动密封和缸筒与端盖间的静密封。 常见的密封方法有间隙密封及用“O”形、“Y”形、“V”形及组合式密封圈密封。,2019/6/19,液压执行元件,23,五、液压缸的缓冲装置,避免在行程终端换向时产生很大的冲击压力、噪声、甚至机械碰撞。 1. 环状间隙式缓冲装置： a）为圆柱形环隙式缓冲装置， b）为圆锥
14、形（锥角约为10)环隙式缓冲装置， b）的缓冲效果比a）好。 2. 可变节流式缓冲装置（图 c）：在其圆柱形的缓冲柱塞上开有几个均布的三角形节流沟槽。随着柱塞伸入孔中距离的增长，其节流面积减小，使缓冲作用均匀，冲击压力小，制动位置精度高。 3. 可调节流式缓冲装置（图 d）：当缓冲柱塞伸如端盖上的内孔后，活塞与端盖间的油液须经节流阀流出，能获得最理想的缓冲效果。当活塞反向运动时，压力油可经单向阀1进入活塞端部，使其迅速启动。,目的,方法,应用,工作部件质量较大、运动速度较高，或换向平稳性要求较高时的液压缸。,2019/6/19,液压执行元件,24,六、液压缸的排气装置,对于要求不高的液压缸可以
15、不设专门的排气装置，而将油口布置在缸体两端的最高处，由流出的油液将缸中的空气带往油箱，再从油箱中逸出。 对速度的稳定性要求高的液压缸和大型液压缸，则需在其最高部位设置排气孔并用管道与排气阀相连排气，或在其最高部位设置排气塞排气。 一般空载行程往复810次即可将缸内空气排净，然后再将排气阀或排气塞关闭，液压缸便可投入正常工作。,2019/6/19,液压执行元件,25,第三节 液压马达,液压缸的图形符号,液压马达是执行元件，把液压能转换为机械能，输出转矩和转速。,液压缸的作用,注意与液压泵符号的区别,2019/6/19,液压执行元件,26,一、分类,2019/6/19,液压执行元件,27,马达与泵
16、的区别,泵：动力元件，将机械能 液压能 马达：执行元件，将液压能 机械能,马达与泵的联系,结构基本相同，原理可逆。,马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。,2019/6/19,液压执行元件,28,1）进出油口相等，有单独的泄油口； 2）为减少摩擦力矩，采用滚动轴承； 3）为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。,由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。,二、齿轮马达,结构特点,应 用,2019/6/19,液压执行元件,29,1）进出油口相等，有单独的泄油口； 2）叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧； 3）在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。,转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小
