液压与气动技术第3章 执行元件.pptVIP

第3章 执行元件 3.1 直线往复运动执行元件 3.2 旋转运动执行元件 3.1 直线往复运动执行元件 3. 1. 1 液压缸的作用与分类 液压缸(俗称油缸)是将液压能转变成机械能的做直线往复运动(或摆动)的液压执行元件.它结构简单、工作可靠.用它来实现往复运动时.可免去减速装置.运动平稳.因此应用非常广泛。 按运动形式的不同.液压缸可分为直线往复运动液压缸和摆动液压缸。 按其作用方式不同.液压缸可分为单作用式和双作用式两种。 按结构的不同.液压缸可分有活塞缸、柱塞缸和摆动缸3类。 3.1 直线往复运动执行元件 3. 1. 2 活塞缸 活塞缸可分为双杆式和单杆式两种结构.其固定方式有缸体固定和活塞固定两种。 1.双杆活塞缸 (1)工作原理 图3-1所示为双杆活塞缸原理.其活塞的两侧都有伸出杆。图3-1(a)所示为缸体固定式结构简图;图3-1(b)所示为活塞固定式结构简图。当压力油(p为压力.q为排量)从进、出油口交替输入液压缸左、右工作腔时.压力油作用于活塞端面.驱动活塞(或缸体)运动.并通过活塞(或缸体)带动工作台做直线往复运动。 3.1 直线往复运动执行元件 (2)特点和应用 当两活塞杆直径相同、缸两腔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。因此.这种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。 缸体固定式结构.其工作台的运动范围略大于缸有效行程的3倍一般用于行程短或小型液压设备上;活塞固定式结构.其工作台的运动范围略大于缸有效行程的2倍.所以工作台运动时所占空间面积较小.适用于行程长的大、中型液压设备。 3.1 直线往复运动执行元件 2.单杆活塞缸 (1)工作原理 图3-2所示为单杆活塞缸原理.其活塞的一侧有伸出杆.因此两腔的有效工作面积不相等。 当无杆腔进压力油、有杆腔回油(图3-2(a))时.活塞推力F和运动速度v1分别为 当有杆腔进压力油.无杆腔油(图3-2(b))时.活塞推力F2和运动速度v2分别为 式中.A1和A2分别为液压缸无杆腔和有杆腔的有效工作面积。 3.1 直线往复运动执行元件 (2)特点和应用 比较上面公式可知,v1v2,F1F2.即无杆腔进压力油工作时.推力大.速度低;有杆腔进压力油工作时.推力小.速度高。因此.单杆活塞缸常用于一个方向有较大负载但运行速度较低.另一个方向为空载快速退回运动的设备。例如.各种金属切削机床等液压系统。 单杆活塞缸不论是缸体固定还是活塞杆固定.工作台的活动范围都略大于缸有效行程的两倍。 3.1 直线往复运动执行元件 (3)单杆活塞缸的差动连接 如图3-3所示，当压力油同时进入液压缸的左、右两腔，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.这种连接方式称为液压缸的差动连接.做差动连接的单杆活塞缸简称为差动缸。差动连接时.活塞的推力F为 3.1 直线往复运动执行元件 若活塞的速度为v3.则无杆腔的进油量为v3A1.有杆腔的出油量为v3A2.因而有 故 由上面可知.v3v1 , F3F1.这说明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。因此.单杆活塞缸还常用于需要实现“‘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。 3.1 直线往复运动执行元件 3. 1. 3 柱塞缸 活塞缸缸体内孔加工精度要求很高.当缸体较长时加工困难.因而常采用柱塞缸。 1.工作原理 柱塞缸的结构如图3-4(a)所示.其由缸筒1、柱塞2、导向套3,密封圈5和压盖生等零件组成。柱塞与工作部件连接.缸筒可固定在机体上.当压力油进入缸筒时.推动柱塞伸出.带动运动部件运动。 2.特点和应用 柱塞缸工作过程中.柱塞端面受压.为了能输出较大的推力.需要较大的端面面积.因此柱塞一般较粗重。如水平安装柱塞缸.柱塞易产生单边磨损.因此柱塞缸适宜于垂直安装使用。当其水平安装时.为防止柱塞因自重而下垂.常制成空心柱塞并设置支承架和托架。 3.1 直线往复运动执行元件 柱塞缸只能实现单向运动(单作用).它的回程需借助自重(在立式缸中)或其他外力(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.如图3-4(c)所示。 柱塞由导向套导向.与缸筒内壁不接触.没有配合要求.因而缸体内孔不需要精加工.工艺性好.成本低.特别适用于行程较长的场合。 3.1 直线往复运动执行元件 3. 1. 4 摆动缸 摆动缸用于将油液的压力能转变为输出轴复摆动(转动角度小于360°)的机械能。 图3-5所示为单叶片式摆动液压