液压与气动技术第3章 执行元件.ppt

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1、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。下一页返回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

2、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。上一页下一页返回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。

3、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。上一页下一页返回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

4、的有效工作面积。上一页下一页返回（3.3）（3.4）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,v1F2.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。上一页下一页返回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

5、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为上一页下一页返回（3.5）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.v3>v1,F3

6、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。上一页下一页返回

7、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。上一页下一页返回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缸.定子块z由螺钉和柱销固定在缸体生上

8、.嵌在定子块2槽内的片弹簧把密封件压紧