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液压与气压传动 执行元件,液压缸,液压缸与马达一样,也是将液压能转变为机械能的装置,它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。,液压缸的分类 按结构形式分: 活塞缸 又分单杆活塞缸、双杆活塞缸 柱塞缸 摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸 按作用方式分: 单作用液压缸 一个方向的运动依靠液压作用力实现,另一个方向依靠弹簧力、重力等实现; 双作用液压缸 两个方向的运动都依靠液压作用力来实现; 复合式缸 活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。,双杆活塞缸,双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出,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。 图,双杆活塞缸的速度推力特性 v q / A 4 qv /(D 2 d 2) 缸在左右两个方向上输出的速度相等,v为缸的容积效率。 F A(p1 p2)m(D 2d 2)(p1 p2)m /4 缸在左右两个方向上输出的推力相等,m为缸的机械效率。,当缸筒固定时,运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍;当活塞杆固定时,运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍 。,单杆活塞缸,单杆活塞缸速度推力特性 向右运动速度 v1 qv /A1 4 qv /D 2 向右运动推力 F1 (A1p1 A2p2)m 向左运动速度 v2 qv /A2 4 qv /(D 2 d 2) 向左运动推力 F2 (A2 p1 A1p2)m 往返速比 v v2 / v11/1(d /D)2 式中v为缸的容积效率,m为缸的机械效率,单杆活塞缸只有一端带活塞杆,它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为活塞有效行程的两倍。图1、图2,单杆活塞缸差动连接的速度推力特性,运动速度 v3(q q)/ A1(q A2v3)/ A1 整理得:v3 q /(A1A2)4 q /d 2 如果要求 差动缸向右运动速度v3非差动连接向左运动速度 v2 则 D =2 1/2 d 活塞推力 F3 p1(A1A2)m 三种进回油方式比较,单活塞杆缸两腔同时通压力油,称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。图示为向右运动。 图,柱塞缸,柱塞缸只能作单作用缸,要求往复运动时,需成对使用。 柱塞缸的速度推力特性 柱塞运动速度 v qv /A 4 qv /d 2 柱塞推力 F pAmp(d 2 / 4 )m,柱塞缸的特点 图 柱塞与缸筒无配合关系,缸筒内孔不需精加工,只是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。 为减轻重量,减少弯曲变形,柱塞常做成空心。,摆动式液压缸,单叶片式 摆动角度较大,可达300 输出转矩 T(R22R12)pmb / 2 输出角速度 2qv / b(R22 R12),双叶片式 摆动角度一般小于150。但在相同条件下,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。,当通入液压油,它的主轴能输出小于360的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置,如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。 摆动缸动画,增压缸,增压比为大活塞与小柱塞的面积比 KD 2/d 2 小柱塞缸输出的压力 pb paKm 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。 增压缸动画,伸缩液压缸,当通入压力油时,活塞由大到小依次伸出;缩回时,活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。 特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。,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。,齿条活塞缸,齿条活塞缸的速度推力特性 输出转矩 TMp(/ 8)D 2 D im 输出角速度 8 qv / D 2 D i 式中 p 为缸左右两腔压力差,D 为活塞直径,D i为齿轮分度圆直径。,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,用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。,增速缸,增速缸用于快速运动回路,在不增加泵的流量的前提下,使执行元件获得尽可能大的工作速度。,增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸,活塞缸的活塞内腔是柱塞缸的缸筒,柱塞固定在活塞缸的缸筒上。当液压油进入柱塞缸时,活塞将快速运动(活塞缸大腔必须补油);当液压油同时进入柱塞缸和活塞缸时,活塞慢速运动。 增速缸动画,液压缸的典型结构,液压缸安装连接形式:脚架式,耳环式,铰轴式,缸体组件 包括缸筒、缸盖、缸底等零件。 活塞组件 包括活塞与活塞杆等零件。 密封装置 有活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。 缓冲装置 排气装置,液压马达,液压马达概述,液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速,是液压系统的执行元件。 马达与泵在原理上有可逆性,但因用途不同结构上有些差别: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。 马达的分类: ns500r/min 为高速液压马达:齿轮马达,叶片马达,轴向柱塞马达 ns 500r/min 为低速液压马达:径向柱塞马达(单作用连杆型径向柱塞马达,多作用内曲线径向柱塞马达),液压马达图形符号,液压马达的特性参数,工作压力与额定压力 工作压力 p 大小取决于马达负载,马达进出口压力的差值称为马达的压差p。 额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。 流量与容积效率 输入马达的实际流量 qMqMtq 其中 qMt为理论流量,马达在没有泄漏时, 达到要求转速所需进口流量。 容积效率Mv qMt / qM 1 q / qM,排量与转速 排量V为MV等于1 时输出轴旋转一周所需油液体积。 转速 n qMt/ V qMMV / V 转矩与机械效率 实际输出转矩 TTt-T 理论输出转矩 Ttp VMm/ 2 机械效率MmTM/TMt 功率与总效率 M PMo/ PMiT 2n/ p qM MvMm 式中 PMo为马达输出功率,PMi为马达输入功率。,齿轮马达,工作原理,结构特点 进出油口相等,有单独的泄油口; 为减少摩擦力矩,采用滚动轴承; 为减少转矩脉动,齿数较泵的齿数多。,应用 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。,叶片马达,工作原理,结构特点 进出油口相等,有单独的泄油口; 叶片径向放置,叶片底部设置有燕式弹簧; 在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。,应用 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、转速高、机械性能要求不严格的场合。,轴向柱塞马达,工作原理,结构特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。 配流盘为对称结构。 应用 作变量马达。改变斜盘倾角,不仅影响马达的转矩,而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大,产生的转矩越大,转速越低。,低速大扭矩马达 单作用连杆型径向柱塞马达,结构组成(动画),结构原理 呈五星状(或七星状)的壳体内均匀分布着柱塞缸。 柱塞与连杆铰接,连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部,高压油作用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。 曲轴为输出轴。 配流轴随曲轴同步旋转,各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通(配流套不转),保证曲轴连续旋转。 排量公式 v =d 2e z / 2 d 为柱塞直径;e 为曲轴偏心距;z 为柱塞数。 应用 结构简单,工作可靠,可以是壳体固定曲轴旋转,也可以是曲轴固定壳体旋转(可驱动车轮或卷筒),但体积重量较大,转矩脉动,低速稳定性较差。采用静压支承或静压平衡后最低转速可达3 r/min。,低速大扭矩马达 多作用内曲线径向柱塞马达,结构组成(动画),结构原理 图 壳体内环由x 个导轨曲面组成,每个曲面分为a、b两个区段; 缸体径向均布有z 个柱塞孔,柱塞球面头部顶在滚轮组横梁上,使之在缸体径向槽内滑动 ;,柱塞、滚轮组组成柱塞组件, a段导轨对柱塞组件的法向反力的切向分力对缸体产生转矩; 配流轴圆周均布2x 个配流窗口,其中x 个窗口对应于a段,通高压油,x 个窗口对应于b段,通回油(xz ); 输出轴 ,缸体与输出轴连成一体。,排量公式 v =(d 2/4)sxyz s 为柱塞行程; x 为作用次数; y 为柱塞排数; z 为每排柱塞数 。 应用 转矩脉动小,径向力平衡,启动转矩大,能在低速下稳定运转,普遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。,
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