CH4液压与气压传动执行件

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1、CH4 液压与气压 传动执行元件CH4 液压与气压传动执行元件4.1 缸的分类和特点4.2 其它形式的常用缸4.3 缸的结构4.4 缸的设计计算4.5 缸缓冲装置的设计计算4.6 液压及气压马达4.1 4.1 缸的分类和特点缸的分类和特点 按结构形式分：按结构形式分：活塞缸活塞缸（单杆活塞缸单杆活塞缸、双杆活塞缸）；双杆活塞缸）；柱塞缸柱塞缸；摆动缸。摆动缸。 按作用方式分：按作用方式分：单作用单作用和和双作用。双作用。一般一般活塞缸和摆动缸活塞缸和摆动缸都是双作用的都是双作用的，柱塞缸是单作用的柱塞缸是单作用的。柱塞缸柱塞缸4.1.1 4.1.1 活塞缸活塞缸 (1) 双杆活塞缸 活塞的两侧

2、都有杆伸出。当两侧活塞杆直径相同、供油压力和流量不变时，活塞（或缸体）在两个方向上的运动速度和推力F都相等。双杆活塞式液压缸图形符号双杆活塞式液压缸4.1.1 4.1.1 活塞缸活塞缸 (1) 双杆活塞缸推力F： 运动速度： (2) 单杆活塞缸 液压缸两腔有效作用面积不相等，当向液压缸两腔分别供油，且压力和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等。 图形符号单杆活塞缸 4.1.1 4.1.1 活塞缸活塞缸（2）单杆活塞缸无杆腔进油无杆腔进油有杆腔进油有杆腔进油往复运动时的速度比：4.1.1 4.1.1 活塞缸活塞缸（2）单杆活塞缸差动连接差动连接考虑容积效率考虑容积效率 差动连接

3、差动连接时时, ,液压缸液压缸的的有效作用面积有效作用面积是是活塞杆的活塞杆的横截面积横截面积，工作台运动速度比无杆腔进油时的大，而输出力则较小。快进（差动连接） 工进（无杆腔进油） 快退（有杆腔进油）活塞缸运动速度比较4.1.1 4.1.1 活塞缸活塞缸（2）单杆活塞缸v v3 3= =v v2 2，则必须使，则必须使D=有杆腔进油有杆腔进油差动连接差动连接v v2 2v v3 34.1.2 4.1.2 柱塞缸柱塞缸 活塞缸的内孔精度要求很高，柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。 柱塞式液压缸图形符号柱塞缸柱塞缸柱塞油缸结构柱塞油缸结构柱塞式液压缸1- 缸筒 2-

4、柱塞式中 d d柱塞直径 运动速度运动速度v：输出力输出力F：4.1.2 4.1.2 柱塞缸柱塞缸4.1.3 4.1.3 摆动式液压缸摆动式液压缸 当两油口相继通入压力油时，叶片带动摆动轴作往复摆动。 摆动式液压缸1定子块；2缸体；3摆动轴；4叶片图形符号摆动式液压缸摆动式液压缸4.1.3 4.1.3 摆动缸摆动缸摆动轴输出转矩T： 角速度： 例4.1 供油压力p1=10 MPa，流量q = 25 L/min，回油压力p2 = 0.5 MPa，R = 100 mm，r = 40 mm，若输出轴的角速度w 0.7 rad/s，在不考虑摆动缸的容积效率和机械效率时，求摆动缸的叶片宽度和输出转矩。解

5、： （1）增压缸 增压缸又称增压器。它能将输入的低压油转变为高压油供液压系统中的高压支路使用。大缸为原动缸，小缸为输出缸。 4.2 4.2 其它形式的常用缸其它形式的常用缸增压缸增压缸 比值 k = A1/A2（或 k = D12/D22）称为增压比。 当D1=2D2时，p2=4p1，即增压4倍。根据力的平衡关系有：图形符号增压缸结构增压缸结构 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。（2）多级缸 多级缸又称伸缩缸，它由两级或多级活塞缸套装而成。（2）多级缸 （2）多级缸 由两个或多个活塞式缸套装而

6、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。多级缸的应用多级缸的应用 （3）齿条活塞缸 齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成，多用于自动线、组合机床等转位或分度机构中。 （3）齿条活塞缸齿轮轴输出扭矩T齿轮轴输出扭矩Tp：缸的工作压力D：缸的直径Df：齿轮的分度圆直径q：缸的输入流量 （4）气液阻尼缸 （5）气压油缸 （6）多速缸运动速度及输出力计算（表4.1，课本105页）双作用单活塞杆液压缸结构图双作用单活塞杆液压缸结构图l 缸底；2 卡键；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞杆；8 导向套；

7、10 缸盖；12 防尘圈；13 耳轴4.3 4.3 液压缸的结构液压缸的结构a) 法兰式连接 b) 半环式连接缸筒和缸盖结构1缸盖 2缸筒 3压板 4半环 5防松螺母 6拉杆1.1.缸体组件缸体组件4.3 4.3 液压缸的结构液压缸的结构c) 外螺纹式连接 d) 内螺纹式连接缸筒和缸盖结构1缸盖 2缸筒 3压板 4半环 5防松螺母 6拉杆1.1.缸体组件缸体组件4.3 4.3 液压缸的结构液压缸的结构e) 拉杆式连接 f) 焊接式连接缸筒和缸盖结构1缸盖 2缸筒 3压板 4半环 5防松螺母 6拉杆1.1.缸体组件缸体组件4.3 4.3 液压缸的结构液压缸的结构2.2.活塞组件活塞组件 （1）活

8、塞组件的连接形式）活塞组件的连接形式活塞与活塞杆连接形式活塞与活塞杆连接形式1-弹簧挡圈 2-轴套 3-半环（两个） 4-活塞 5-活塞杆12345活塞杆螺母活塞 （2）活塞的密封形式）活塞的密封形式 （a）O形密封圈 普通型有挡板型 （b）Y形密封圈 u宽断面Y形密封圈 u窄断面Y形密封圈（3 3）活塞杆伸出端结构）活塞杆伸出端结构a) b)图4.26 活塞杆伸出端结构1-密封圈 2-导向套 3-压环 4-防尘圈 5-防尘圈压环a) O形密封圈密封 b) Y形密封圈密封 图4.27 气缸活塞杆伸出端结构（3 3）活塞杆伸出端结构）活塞杆伸出端结构图4.28 活塞杆头部的连接形式a)内螺纹连接

9、 b)外螺纹连接 c)双耳环连接 d)单耳环连接内内、外外螺螺纹纹连连接接常常用用于于标标准准化化液液压压缸缸；双双耳耳环环连连接接、半耳连接多用于非标准化液压缸。半耳连接多用于非标准化液压缸。（3 3）活塞杆伸出端结构）活塞杆伸出端结构3 3 缓冲装置缓冲装置 活塞接近行程终端时，回油阻力增大，从而降低缸的运动速度。液液压压缸缸的的缓缓冲冲装装置置4.4.排气装置排气装置 液压传动系统中往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时会使系统不能正常工作，因此在设计液压缸时，必须考虑空气的排除。 a) 排气阀 b) 排气塞液压缸的排气装置液压缸的排气装置 根据液压缸的最大

10、工作负载Fmax和选定的工作压力p计算缸筒内径D和活塞杆直径d。4.4 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算1.液压缸主要尺寸的计算(表9.3、表9.4，课本P281)4.4 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算1.液压缸主要尺寸的计算 对单杆缸而言，无杆腔进油时，不考虑机械效率，有： 有杆腔进油时，由式（4.6）(课本P98)可得： 式中：p2 背压，一般选取背压 p2 =0。 (式(4.4)，课本P98) 整理得： 这时，上面两式便可简化，即无杆腔进油时 ： 有杆腔进油时： 当液压缸的往复运动速度比有一定要求时，由式（4.7）(课本P98)得杆径d为： 液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞

11、长度、活塞杆导向套长度、活塞杆密封长度及其它长度确定。其中活塞长度B=（0.6 1.0）D；导向套长度A=（0.6 1.5）d。4.4 液压缸的设计与计算液压缸的设计与计算2.气缸的耗气量计算 1）活塞杆外伸行程的自由空气耗气量q1 式中： D气缸内径 L气缸行程 t1杆外伸行程的时间 p气缸工作压力 pa大气压力 单杆双作用气缸全程往复一次的自由空气消耗量包括：2.气缸的耗气量计算 2）活塞杆内缩回程的自由空气耗气量q2式中： d活塞杆直径 t2杆内缩行程的时间 总耗气量总耗气量qH 为补偿系统泄漏损失，一般取系数 k1.33.缸的强度计算与校核 （1） 缸筒壁厚 的验算 中、高压缸一般用无

12、缝钢管作缸筒，大多属薄壁筒，即 D / 10时，按材料力学薄壁圆筒公式验算壁厚，即： pmax缸筒内最高工作压力（试验压力）；缸筒材料的许用应力， = b/n，其中b为材料抗拉强度，n为安全系数，一般取n = 3.55。D缸筒直径。 厚壁筒( D / 10)壁厚验算见表4.5（课本P116）。 （2） 活塞杆的稳定性验算 只有当液压缸活塞杆的计算长度l10d时，才进行液压缸纵向稳定性的验算。（ Fcr计算公式见课本P117，或查阅相关手册。 ）使缸保持稳定的条件为：式中：F缸所受轴向压力 Fcr活塞杆不产生弯 曲变形的临界力 ncr稳定性安全系数， 一般取ncr26杆件失稳现象4.5 4.5

13、液压及气压马达液压及气压马达4.5.1 液压马达的分类、特点及应用 液压马达是将液体压压力力能能（压力油的压力p和流量q的乘积）转换为机机械械能能的装置（马达输出轴上的转矩T和转速w的乘积），是液压系统的执行元件。按结构分为：齿轮马达、叶片马达和柱塞马达按结构分为：齿轮马达、叶片马达和柱塞马达按按转转速速分分为为:ns500r/min 为为高高速速液液压压马马达达：齿齿轮轮马马达达，叶叶片片马马达达，轴轴向向柱柱塞塞马马达达；ns 500r/min 为为低低速速大大转转矩矩液液压压马马达达：径向柱塞马达。径向柱塞马达。4.5.1 液压马达的分类、特点及应用液压马达的图形符号如下表所示4.5.2

14、 液压马达的工作原理轴向柱塞式液压马达的工作原理1斜盘 2缸体 3柱塞 4配油盘 5马达轴4.5.3 液压马达的主要性能参数1.压力工作压力：工作压力：工作压力：工作压力：液压马达进口处的液压马达进口处的实际实际实际实际压力；压力；额额额额定定定定压压压压力力力力：液液压压马马达达在在正正正正常常常常工工工工作作作作条条件件下下，按按试验标准试验标准试验标准试验标准规定规定能连续运转的最高压力能连续运转的最高压力能连续运转的最高压力能连续运转的最高压力 。2.流量和排量排排排排量量量量V V 是是指指液液压压马马达达轴轴转转转转一一一一周周周周由由其其密密密密封封封封腔腔腔腔容容容容积积积积变

15、变变变化化化化的的几几几几何何何何尺尺尺尺寸寸寸寸计算计算计算计算得到的油液体积得到的油液体积 ；理理理理论论论论流流流流量量量量q qt t 是是指指在在没没没没有有有有泄泄泄泄漏漏漏漏的的情情况况下下，由由液液液液压压压压马马马马达达达达排排排排量量量量计计计计算算算算得得到到指定转速指定转速指定转速指定转速所需输入油液的流量所需输入油液的流量 。且。且q qt t= =VnVnt t实际流量实际流量实际流量实际流量q q为液压马达入口处的流量，即输入流量。4.5.3 液压马达的主要性能参数3. 转速和容积效率马达的理论转速nt等于输入马达的实际流量q与排量V的比值，即:考虑到容积效率，马

16、达的实际转速n为：容积效率定义同液压泵，为：4.5.3 液压马达的主要性能参数4. 转矩和机械效率马达的理论转矩Tt为：若令出口压力等于零，则p=p，则有：计算实际转矩时应考虑机械效率，机械效率mm为：马达实际输出的转矩T为：4.5.3 液压马达的主要性能参数5. 功率和总效率式中 p p液压马达进、出口的压力差； 、n n液压马达的角速度和转速。液压马达的液压马达的总效率总效率总效率总效率为：为： 液压马达液压马达输入功率输入功率输入功率输入功率P Pi i 为为：液压马达液压马达输出功率输出功率输出功率输出功率P Po o为为 ：第第4 4章章 液压传动执行元件液压传动执行元件 本章小结1.液压缸的分类及基本计算2.液压缸的结构3.液压缸的设计计算4.液压马达的工作原理及性能参数作业： P129:4-9，4- 10，4-11