chapter3执行元件解析.ppt

第三章液压执行元件 液压马达液压缸 1液压马达 液压执行元件 作用 液压能 机械能分类 液压马达 输出旋转运动 液压缸 输出直线运动 液压马达的特点基本结构要素 容积密封 周期变化 配油机构 内部结构对称 能够正反转 转速范围大 最低稳定转速有一定要求 不必具有自吸能力不能可逆工作 液压马达与泵的相同点原理上 马达和泵是可逆的 泵 用电机带动 输出的是压力能 压力和流量 马达 输入压力油 输出的是机械能 转矩和转速 结构上 马达和泵是相似的 马达和泵的工作原理均是利用密封工作容积的变化吸油和排油的 泵 工作容积增大时吸油 减小时排出高压油 马达 工作容积增大时进入高压油 减小时排出低压油 泵和马达的不同点泵是能源装置 马达是执行元件 泵的吸油腔一般为真空 为改善吸油性和抗气蚀耐力 通常进口尺寸大于出口 马达排油腔的压力稍高于大气压力 没有特殊要求 可以进出油口尺寸相同 泵的结构需保证自吸能力 而马达无此要求 马达需要正反转 内部结构需对称 泵一般是单向旋转 马达的轴承结构 润滑形式需保证在很宽的速度范围内使用 而泵的转速虽相对比较高 但变化小 故无此苛刻要求 马达起动时需克服较大的静摩擦力 因此要求起动扭矩大 扭矩脉动小 内部摩擦小 如齿轮马达的齿数不能象齿轮泵那样少 泵和马达的不同点泵 希望容积效率高 马达 希望机械效率高 叶片泵的叶片倾斜安装 叶片马达的叶片则径向安装 考虑正反转 叶片马达的叶片依靠根部的扭转弹簧 使其压紧在定子表面上 而叶片泵的叶片则依靠根部的压力油和离心力压紧在定子表面上 液压马达的容积效率比泵低 通常泵的转速高 而马达输出较低的转速 液压泵是连续运转的 油温变化相对较小 经常空转或停转 受频繁的温度冲击 泵与原动机装在一起 主轴不受额外的径向负载 而马达直接装在轮子上或与皮带 链轮 齿轮相连接时 主轴将受较高的径向负载 液压马达的分类按结构类型 齿轮式 叶片式 柱塞式和其他形式按额定转速 高速液压马达 500r min 基本型式 齿轮式 螺杆式 叶片式 轴向柱塞式特点 转速较高 转动惯量小 便于起动和制动 调节 调速和换向 灵敏度高 通常高速液压马达的输出扭矩不大 仅几十Nm到几百Nm 所以又称为高速小扭矩液压马达 低速液压马达 500r min 基本型式 径向柱塞式特点 排量大 体积大 转速低 有的可低到每分钟几转甚至不到一转 通常低速液压马达的输出扭矩较大 可达几千到几万 所以又称为低速大扭矩液压马达 液压马达工作原理叶片式液压马达特点 体积小 转动惯量小 动作灵敏 泄漏大 低速时不稳定应用场合 转速高 转矩小和动作要求灵敏的场合 径向柱塞式液压马达适用场合 多用于低速大转矩的情况 液压马达的基本参数和性能排量V 工作容腔大小的表示排量与转矩的关系 Tt pV 2 机械效率与启动机械效率 m0 T0 Tt转速和低速稳定性调速范围 i nmax nnim 液压马达的使用性能 起动性能 用起动扭矩和起动效率来描述 如果起动效率低 起动扭矩就小 马达的起动性能就差 制动性能 容积效率直接影响马达的制动性能 最低稳定转速 是指液压马达在额定负载下 不出现爬行现象的最低转速 要求马达 起动扭矩要大 稳定速度要低 一般希望最低稳定速度越小越好 马达也有定量变量之分 它与泵的区别是 在向马达定量供油的情况下 其输出的转速能够调节的马达 称为变量油马达 反之称为定量油马达 2液压缸 是液压系统中的执行元件 它的职能是将液压能转换成机械能 液压缸的输入量是流体的流量和压力 输出的是直线运动速度和力 液压缸的活塞能完成直线往复运动 输出的直线位移是有限的 活塞式液压缸双杆式缸体固定 工作台往复运动范围为活塞有效行程的三倍 占地面积较大 常用于小型设备 F A p1 p2 D2 d2 p1 p2 4v q A 4q D2 d2 活塞杆固定 工作台往复运动的范围为活塞有效行程的两倍 活塞杆固定 缸筒与工作台相连 进出油口可以做在活塞杆的两端 油液从空心的活塞杆中进去 也可以做在缸筒的两端 需用软管连接 动力由缸筒传出 常用于中 大型设备上 缸体固定 单杆式F1 A1p1 A2p2 p1 p2 D2 p2d2 4v1 q A1 4q D2F2 A2p1 A1p2 p1 p2 D2 p1d2 4v2 q A2 4q D2 d2 F3 p1 A1 A2 p1 d2 4v3 4q d2 单活塞杆式液压缸的特点 往复运动速度不同 常用于实现机床的快速退回和慢速工作进给 两端面积不同 输出推力不相等 无杆腔吸油时 工作进给运动 克服较大的外负载 有杆腔进油时 驱动工作部件快速退回运动 只克服摩擦力的作用 工作台运动范围等于活塞杆有效行程的两倍 柱塞缸F pA p d2 4V q A 4q d2 它只能实现一个方向的运动 回程靠重力或弹簧力或其它力来推动 柱塞2靠导向套3来导向 柱塞与缸体不接触 因此缸体内壁不需精加工 柱塞是端部受压 为保证柱塞缸有足够的推力和稳定性 柱塞一般较粗 重量较大 水平安装时易产生单边磨损 故柱塞缸宜垂直安装 水平安装使用时 为减轻重量和提高稳定性 而用无缝钢管制成柱塞 常用于长行程机床 龙门刨 导轨磨 拉床等 摆动缸 能实现小于360度的往复摆动运动 由于它可直接输出扭矩 故又称为摆动液压马达 单叶片式 双叶片式和三叶片式三种结构形式 其他液压缸增压缸 其他液压缸双作用单杆液压缸 伸缩缸 活塞杆伸出的行程长 收缩后的结构尺寸小 适用于翻斗汽车 起重机的伸缩臂等 齿轮缸 将直线运动转换为回转运动 其结构简单 制造容易 常用于机械手和磨床的进刀机构 组合机床的回转工作台 回转夹具及自动线的转位机构 典型结构 1 螺钉 2 缸底 3 弹簧卡圈 4 挡环 5 卡环 由两个半环组成 6 密封圈 7 挡圈 8 活塞 9 支承环 10 活塞与活塞之间的密封圈 11 缸筒 12 活塞杆 13 导向套 14 导向套和缸筒之间的密封圈 15 端盖 16 导向套与活塞杆之间的密封圈 17 挡圈 18 锁紧螺钉 19 防尘圈 20 锁紧螺母 21 耳环 22 耳环衬套圈 缸筒与缸盖 缸筒与缸盖 缸筒与缸盖 活塞和活塞杆密封装置 缓冲装置 使活塞接近终端时 增达回油阻力 减缓运动件的运动速度 避免冲击 排气装置液压系统在安装过程中或长时间不工作后会渗入空气 油液中也会混有空气 由于气体有很大的可压缩性 使液压缸产生爬行 噪声和发热等一系列不良现象 因此 在设计液压缸时 要保证能及时排除积留在缸内的气体 一般利用空气较轻的特点 在液压缸的最高处设置进出油口 以便把气体带走 如不能在最高处设置油口时 可在最高处设置放气孔或专门的放气阀等放气装置 液压缸的设计和计算注意问题 尽量使活塞杆受拉状态考虑相应的缓冲装置和排气装置正确确定液压缸的安装和固定方式根据推荐的结构