液压气压传动技术与应用电子教案 执行元件

编号：03课题项目二液压动力元件、执行元件识别与应用课型理实一体化教学时间教学地点学时2教学目标知识目标：1.了解液压缸类型及结构；2.掌握活塞式液压缸的工作特点和结构参数；3.了解其他类型液压缸的结构及工作过程；能力目标：1.能计算液压缸的各性能参数；2.能正确地选择和使用液压缸。素质目标：培养学生探索问题的学习态度。教学重点活塞式液压缸的工作特点和结构参数教学难点活塞式液压缸的工作特点和结构参数课件、视频、教材授课方式集中授课，个别辅导教学设计教学过程教学内容方法与时间任务2液压执行元件识别与应用任务2液压执行元件识别与应用1.液压缸的分类及特点液压执行元件是将液体液力能转换为机械能，用以实现工作装置远动的一种装置，通常包括液压缸和液压马达两种形式。液压缸用来实现工作装置的直线往复运动或摆动，液压马达用来实现工作装置的旋转运动。液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种重要的执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。液压缸按其结构不同分为活塞缸，柱塞缸和摆动缸三类。工程机械常用活塞缸。1.活塞式液压缸活塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度。活塞缸又可分为双杆式和单杆式两种结构，双杆式指的是活塞的两侧都有伸出杆，单杆式指的是活塞的一侧有伸出杆。活塞缸的固定方式有缸体固定和活塞杆固定两种，1）双杆式活塞缸双杆式活塞缸是活塞两端都有一根直径相等的活塞杆伸出。根据安装方式不同可分为缸筒固定式和活塞杆固定式两种。左图所示为缸筒固定式的双杆活塞缸。它的进、出油口布置在缸筒两端，活塞通过活塞杆带动工作台移动，当活塞的有效行程为L时，整个工作台的运动范围为3L，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床。当工作台行程要求较长时，可采用右图所示的活塞杆固定的形式，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，动力由缸体传出。这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程L的两倍(2L)，因此占地面积小。进、出油口可以设置在固定不动的空心的活塞杆的两端，但必须使用软管连接。由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的推力和速度相等。活塞的直径为D，活塞杆的直径为d，液压缸进、出油腔的压力为p1和p2，输入流量为q，双杆活塞缸的推力F和速度v为：2）单杆式活塞缸如下图所示，活塞只有一端带活塞杆，单杆活塞缸也有缸体固定和活塞杆固定两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍。单杆式活塞缸两个方向上的输出推力和速度也不等，其值分别为：由于A1>A2，所以F1>F2，V1<V2。如果把两个方向上的输出速度V2和V1的比值称为速度比，记作Φ，则因此，活塞杆直径越小，Φ越接近于1，活塞两个方向的速度差值也就越小。如果活塞杆较粗，活塞两个方向运动的速度差值就较大，可用于快速退回运动。在已知D和Φ的情况下，可以较方便地确定d，即差动缸：单杆活塞缸在其左右两腔都接通高压油时称为差动连接如下图所示作差动连接的单出杆液压缸称为差动液压缸，开始工作时差动缸左、右两腔的油液压力相同，但是由于左腔(元杆腔)的有效面积大于右腔(有杆腔)的有效面积，故活塞向右运动，同时使右腔中排出的油液(流量为q')也进入左腔，加大了流入左腔的流量(q+q')，从而也加快了活塞移动的速度。实际上活塞在运动时，由于差动连接时两腔间的管路中有压力损失，所以右腔中油液的压力稍大于左腔油液压力，而这个差值一般都较小，可以忽略不计，则差动连接时活塞推力F3和运动速度V3为：进入无杆腔的流量差动连接时液压缸的推力比非差动连接时小，速度比非差动连接时大，利用这一点，可使在不加大油源流量的情况下得到较快的运动速度，这种连接方式被广泛应用于组合机床的液压动力系统和其他机械设备的快速运动中。如果要求机床往返快速相等，即使V2=V3，则2.柱塞缸下图所示为柱塞缸，它只能实现一个方向的液压传动，反向运动要靠外力。若需要实现双向运动，则必须成对使用。这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。柱塞缸输出的推力和速度各为二、液压缸的结构1.液压缸的典型结构举例-缸底；2-缓冲柱塞；3-弹簧卡圈；4-挡环；5-半环；6、10、14、16-密封圈；7-挡圈；8-活塞；9-支承环；11-缸筒；12-活塞杆；13-导向套；15-缸盖；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2.液压缸的组成液压缸基本上由缸筒和缸盖、活塞与活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五部分组成。（1）缸筒组件：缸筒组件由缸筒、端盖、密封件及连接件等组成。工程机械液压缸的缸筒通常用无缝钢管制成，缸筒内径需较高的加工精度，外部表面可不加工。缸盖材料一般用35号、45号钢锻件或ZG35、ZG45铸件。缸筒与端盖的连接形式有法兰式、卡环式、拉杆式、焊接式和螺纹式等。（2）活塞组件：活塞组件由活塞、活塞杆、密封元件及其连接件组成。活塞材料通常采用钢或铸铁；活塞杆可用35号、40号钢或无缝钢管制成，为了提高耐磨性和防锈性，活塞杆表面需镀铬并抛光，对挖掘机、推土机或装载机用的液压缸的活塞杆，由于碰撞机会多，工作表面先经过高频淬火，然后再镀铬。活塞与活塞杆的连接形式有螺纹连接、卡环式连接等。（3）密封装置：液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏。液压缸的密封部位主要指缸筒与端盖、活塞与缸筒、活塞与活塞杆及活塞杆与端盖（或导向套）之间的密封。常见密封方式有接触式密封和非接触式密封两大类，前者主要指间隙密封，后者指密封件密封。（4）缓冲装置：液压缸一般用以带动质量较大的部件运动，运动速度较快，当活塞运动到液压缸两端时，将与端部发生冲击，产生噪声，甚至严重影响工作精度和引起整个系统及元件损伤。为此在大型、高速或要求较高的液压缸中往往要设置缓冲装置。尽管液压缸中的缓冲装置结构形式很多，但它们的工作原理是相同的，即当活塞运动到接近端部时，增大液压缸回油阻力，使回油腔中产生足够大的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击缸盖。（5）排气装置：液压缸在安装过程中或长时间停放重新工作时，液压缸里和管道系统中会渗入空气，为了防止执行元件出现爬行，噪声和发热等不正常现象，需把缸中和系统中的空气排出。一般可在液压缸的最高处设置进出油口把气带走，也可在最高处设置排气孔或专门的