液气压传动与控制第4章 执行元件

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1、第4章执行元件在液压和气压传动系统中，液压缸及气缸统称动力缸，是实现直线往复运动的执行元件。而液压马达和气压马达是实现旋转运动的执行元件。这些执行元件是把流体的压力能转换成机械能的能量转换装置。14.1直线运动执行元件的类型、特点和工作原理动力缸种类繁多，分类方法各不相同。按其作用方式，可以分为两类：单作用缸及双作用缸。单作用缸只是向活塞一侧输入压力流体实现单向运动，而反方向的运动则靠自重、弹簧或其他外力实现。双作用缸是交替地向活塞两侧输入压力流体实现往复运动。按动力缸的结构形式分类可分为活塞式、柱塞式两类，对气缸而言还有薄膜式。234.1.1活塞缸活塞

2、缸是应用最多的动力缸。在机床、液压机、包装机、气动加工机械及工程机械中都得到了广泛的应用。根据使用要求不同可分为双杆式、单杆式两种。（1）双杆活塞缸图4.1（a）所示为缸筒固定的双杆活塞缸。它的流体进、出口布置在缸筒两端，两活塞杆的直径是相等的，因此，当工作压力和输入流量不变时，两个方向上输出的推力和速度是相等的（因此又称为对称缸），其值为456（2）单杆活塞缸如图4.2所示是单杆活塞缸，它的流体进、出口的布置视其安装方式而定，可以缸筒固定，也可以活塞杆固定，工作台的移动范围都是活塞（或缸筒）有效行程的两倍。7894.1.2柱塞缸一般设备中，较多地使用活

3、塞式动力缸，但活塞缸的缸孔要求精加工，行程长时加工困难。因此，在长行程的场合可采用柱塞缸。图4.3所示柱塞缸，它只能实现一个方向的运动，反向运动要靠外力，通常成对反向布置使用。10114.1.3其他动力缸（1）增压缸图4.4是一种由活塞缸和柱塞缸组成的增压缸，它利用活塞和柱塞有效面积的不同使液压和气压系统中的局部区域获得高压。当输入活塞缸的流体压力为p1、活塞直径为D、柱塞直径为d时，柱塞缸中输出的流体压力为高压，其值为12（2）伸缩缸伸缩缸由两个或多个活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级的缸筒，伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构

4、尺寸。图4.5是一种双作用式伸缩缸。通入有压流体时各级活塞按有效面积大小依次先后动作，并在输入流量不变的情况下，输出推力逐级减小，速度逐级加大，其值为1314（3）齿轮齿条缸它由两个活塞缸和一套齿轮齿条传动装置组成，如图4.6所示。活塞的移动经齿轮齿条传动装置变成齿轮的转动，用于实现工作部件的往复摆动或间歇进给运动。154.2.1液压缸的典型结构和组成（1）液压缸典型结构举例图4.7是工程机械采用的一种活塞杆液压缸的结构图。这种缸主要由缸筒10、活塞5、活塞杆16、缸底1和缸盖13等组成。无缝钢管制成的缸筒和缸底焊接在一起，另一端缸盖与缸筒则采用半环连接

5、，以便拆装检修。两端进出油口A和B都可以通压力油或回油，以实现双向运动。活塞用卡环4（两个半环）、套筒3和弹簧挡圈2等定位。4.2液压缸1617（2）液压缸的组成1）缸筒和缸盖一般来说，缸筒和缸盖的结构形式和其使用的材料有关。工作压力p<10MPa时使用铸铁，10MPa20MPa时使用铸钢和锻钢。图4.8是常见的结构形式。图4.8（a）为法兰连接式，结构简单，容易加工，也容易装拆，但外形尺寸和重量都较大，常用于铸铁制的缸筒上。1819202）活塞和活塞杆活塞和活塞杆的结构形式很多，常见的除图4.7所示的半环式连接外，还

6、有螺纹式连接和锥销连接（图4.9）等多种。螺纹式连接结构简单，装拆方便，但在高压大负载下需备有螺帽防松装置。半环式连接结构较复杂，装拆不便，但工作较可靠。3）密封装置液压缸的密封装置用以防止油液的泄漏（液压缸一般不允许外泄并要求内泄漏尽可能小），密封装置设计的好坏对于液压缸的静、动态性能有着重要的影响。一般要求密封装置应具有良好的密封性、尽可能长的寿命、制造简单、拆装方便、成本低。液压缸的密封主要指活塞、活塞杆处的动密封和缸盖等处的静密封。21224.2.2液压缸的设计计算液压缸的设计是在对整个液压系统进行了工况分析，编制了负载图，选定了工作压力之后进行

7、的（详见第9章）。先根据使用要求选择结构类型，然后按负载情况、运动要求、最大行程等确定其主要工作尺寸，进行强度、稳定性和缓冲验算，最后再进行结构设计。（1）液压缸设计中应注意的问题液压缸的设计和使用正确与否，直接影响到它的性能和可靠性。在这方面，经常碰到的是液压缸安装不当、活塞杆承受偏载、液压缸或活塞下垂以及活塞杆的压杆失稳等问题。因此，在设计液压缸时，必须注意如下几点：23①尽量使活塞杆，在受拉状态下承受最大负载，或在受压状态下，具有良好的纵向稳定性。②考虑液压缸的行程终了处的缓冲问题和液压缸的排气问题。缸内如无缓冲装置和排气装置，系统中需有相应的措施

8、。③正确确定液压缸的安装、固定方式。如承受弯曲的活塞杆不能用螺纹连接，要用止口连