第七章 液压传动执行元件

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1、第七章液压传动执行元件（FluidPowerActuators）7.1概述（INTRODUCTION）油泵起到了向液压系统提供能量以便将油液输送到一些远距离部位的作用。液压传动执行元件刚好相反。是将液体能量转换成机械能对外输出以完成其工作。液压传动能够通过称为液压缸的直线型执行元件或称为液压马达的旋转型执行元件实现直线和旋转运动。液压缸靠活塞杆的伸出和退回来完成一个工作循环。有时在其内部装有缓冲装置以防止冲击载荷，这种载荷能够损坏活塞或液压缸的固定端。旋转执行元件能够是有限制的旋转和连续旋转两类。有限制马达因为产生摆动运动

2、而常常称为摆动马达。事实上，连续旋转液压马达（简称液压马达）就是为了在马达的使用中承受不同的力而重新设计的泵。因此，液压马达也有齿轮、叶片和柱塞结构。一个齿轮马达就像一个齿轮泵，它必须是定量的。同样，像油泵一样，柱塞马达也能制成定量或变量。静液传动是专门设计的液压系统，它用一个泵驱动液压马达。因此，静液传动仅仅是将机械功率转换成流体功率再将流体功率转换成旋转功率。静液传动的优越性在于功率的远距离传输，无级变速，自动过载保护、转动变向容易，高效能制动和较高的功率－重量比。它们通常用于需要起重、下降、打开、关闭和换档的场所。具

3、体的使用场合包括材料装卸设备、拖拉机、铁路机车、巴士、轿车和机床。7.2直线型液压执行元件—液压缸（LINEARHYDRAULICACTUATORS–HYDRAULICCYLINDERS）一、活塞式液压缸1.单作用液压缸⑴工作原理最简单的是如图所示的单作用液压缸。它由一个在称为缸体（缸筒）的圆柱形外壳内部的活塞组成。与活塞一端连接的是活塞杆，活塞杆伸出液压缸的一端（有杆端）。在活塞的另一端（无杆端）是油液进出的出入口。当来自油泵的油液进入液压缸的无杆端时单作用液压缸仅能对伸出的方向施加作用力。单作用液压缸不能靠液动退回。活

4、塞和活塞杆的退回是靠重力或无杆端内的压缩弹簧来实现的。⑵职能符号单作用液压缸的职能符号如图所示。⑶参数计算（7－1）式中v－液压缸输出的速度；Q－输入液压缸的流量；A－活塞的有效面积；D－活塞直径（即缸径）。（7－2）式中F－液压缸输出的推力；p－进油腔压力。2.双作用液压缸⑴单活塞杆式①工作原理图中所示为双作用液压缸。这种液压缸的伸出和退回均能靠液动。因此，能够在两个方向（伸出和退回）输出作用力。②参数计算双作用液压缸的输出力和活塞速度在伸出和退回行程中是不同的。这个现象是由于活塞杆的影响并由下面的计算来确定。✵伸出行程

5、：（7－3）（7－4）式中p1－进油腔压力；p2－回油腔压力；A1－进油腔有效面积；A2－回油腔有效面积；d－活塞杆直径。✵退回行程：（7－5）（7－6）因为D＞d，则v1＜v2，F1＞F2。因此常将压力油通入无杆腔时作为工作行程，而将压力油通入有杆腔时作为空返行程。✵差动连接：若要使单活塞杆液压缸在左右两个方向上能够输出相等的运动速度可采用如图所示的液压缸，其左、右两腔同时通压力油，称为差动连接。化简得：（7－7）（7－8）若要求往返速度相等，即v3＝v2，由式（7－5）、式（7－8）得（或d＝0.707D）。③职能符号

6、单活塞杆式液压缸的职能符号如图所示。⑵双活塞杆式①工作原理双活塞杆液压缸的两端都有活塞杆伸出，其组成与单活塞杆式液压缸基本相同。根据安装方式不同分为缸固式和杆固式两种，如图所示。②参数计算双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效面积相同。如果供油压力和流量不变，那么活塞往复运动时两个方向的作用力和速度均相等。（7－9）（7－10）③职能符号双活塞杆液压缸的职能符号如图所示。二、柱塞式液压缸1.工作原理柱塞缸是一种单作用液压缸，其工作原理如图所示。柱塞与工作部件相连，缸筒固定在机体上。2.参数计算（7－11）式中A

7、－柱塞面积；d－柱塞直径。（7－12）3.特点✵柱塞式液压缸是单作用液压缸，即靠液压力只能实现一个方向的运动，回程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或靠其它外力，为此柱塞缸常成对使用；✵柱塞和缸筒内壁不接触，缸筒内孔只需粗加工，甚至不加工，故工艺性好，更适用于长行程；✵工作时柱塞总是受压，因此它必须具有足够的刚度；✵柱塞重量往往较大，水平放置时因自重易造成密封件和导向件单边磨损，故柱塞式液压缸垂直使用更为有利。三、组合式液压缸1.增力液压缸增力液压缸又称串联液压缸，其工作原理见左下图所示。2.增压液压缸增压液压缸是活塞式液压缸

8、与柱塞式液压缸组合而成的复合缸，用以实现液压能的传递，其工作原理见右下图所示。其增压比为：3.伸缩液压缸伸缩液压缸又称多套缸，它是由两个或多个活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒。伸缩液压缸中活塞伸出的顺序是从大至小，而空载缩回的顺序则一般是从小至大。其结构与工作原理如图所示。四