3章 液压执行元件及辅助元件.ppt

第3章 液压执行元件及辅助元件 3.1 液压缸 3.2 液压马达 3.3 液压辅助元件 思考题与习题 3.1 液压缸 3. 1. 1 液压缸分类 液压缸可分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。 单作用式液压缸又可分为无弹簧式、 附弹簧式、 柱塞式三种，如图3-1所示；双作用式液压缸又可分为单杆形，双杆形两种，如图3-2所示。  3. 1. 2 液压缸结构 如图 3-3所示为液压缸，它由缸筒、盖板、活塞、 活塞杆、缓冲装置、放气装置和密封装置等组成。 选用液压缸时，首先应考虑活塞杆的长度(由行程决定)， 再根据回路的最高压力选用适合的液压缸。 (1) 缸筒。缸筒主要由钢材制成。缸筒内要经过精细加工，表面粗糙度Ra0.08 nm，以减少密封件的摩擦。  (2) 盖板。 通常它由钢材制成， 有前端盖和后端盖之分， 它们分别安装在缸筒的前后两端。 盖板和缸筒的连接方法有焊接、 拉杆、 法兰、 罗纹连接等。  (3) 活塞。 活塞的材料通常是钢或铸铁， 有时也采用铝合金。 活塞和缸筒内壁间需要密封， 采用的密封件有“O”形环、 “V”形油封、 “U”形油封、 “X”形油封和活塞环等。 而活塞应有一定的导向长度， 一般取活塞长度为缸筒内径的0.6～1.0。  (4) 活塞杆。 它是由钢材做成的实心杆或空心杆。 其表面经淬火再镀铬处理并抛光。  (5) 缓冲装置。 为了防止活塞在行程的终点与前后端盖板发生碰撞， 引起噪音， 影响工件精度或使液压缸损坏， 常在液压缸前后端盖上设有缓冲装置， 以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来直至停止。 如图3-3(b)所示前后端盖上的缓冲阀是附有单向阀的结构。 当活塞接近端盖时， 缓冲环插入端盖板， 即液压油的出入口， 强迫液压油经缓冲阀的孔口流出， 促使活塞的速度缓慢下来。 相反， 当活塞从行程的尽头将离去时， 如液压油只作用在缓冲环上， 活塞要移动的那一瞬间将非常不稳定， 甚至无足够力量推动活塞， 故必须使液压油经缓冲阀内的单向阀作用在活塞上，如此才能使活塞平稳的前进。 (6) 放气装置。 在安装过程中或停止工作一段时间后， 空气将侵入液压系统内， 缸筒内如存留空气， 将使液压缸在低速时产生爬行、 颤抖等现象， 换向时易引起冲击， 因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体。 一般双作用式液压缸不设专门的放气孔， 而是将液压油出入口布置在前、 后盖板的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前、 后端盖板设放气栓塞。 对于单作用式液压缸， 液压油出入口一般设在缸筒底部， 放气栓塞一般设在缸筒的最高处。 (7) 密封装置。液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏。 液压缸的密封主要是指活塞、 活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封。常采用“O”形密封圈和“Y”形密封圈。 3. 1. 3 液压缸的参数计算 液压缸的工作原理如图3-4所示。 液压缸缸体是固定的， 液压油从A口进入作用在活塞上， 产生一推力F， 通过活塞杆以克服负荷W， 活塞以速度v向前推进， 同时将活塞杆侧内的液压油通过B口流回油箱。 相反， 若高压油从B口进入， 则活塞后退。 1. 速度和流量 若忽略泄漏， 则液压缸的速度和流量关系如下：  Q=Av （3-1） v= (3-2） ? 式中，Q表示液压缸的输入流量(m3/s或L/min，其中1 L=1×10-3 m3）；A表示液压缸活塞上有效工作面积；v表示活塞移动速度。 通常，活塞上工作有效面积是固定的，由式（3-2）可知，活塞的速度取决于输入液压缸的流量，又由上述理论可知，速度和负载无关。  2. 推力和压力 推力F是压力为p的液压油作用在工作有效面积为A的活塞上，以平衡负载W。 若液压缸回油接油箱， 则p0 =0，故有  F=W =p·A(N) (3-3) ? 式中，p表示液压缸的工作压力（MPa）；A表示液压缸活塞上有效工作面积（mm2）。  推力F可看成是液压缸的理论推力，因为活塞的有效面积固定， 故压力取决于总负载。  如图3-5(a)所示，当油液从液压缸左腔（无杆腔）进入时， 活塞前进速度v1和产生的推力F1为 ? ?  ? F2=p2·A2-p1·A1= (p1-p2)D2-p2d2］ (3-7) ? 因为活塞的有效