机械设计基础-图文课件第4章.pptx

第,4,章,1,液压执行元件,目录,4.1,4.2,4.3,液压缸概述,液压缸的结构分析,液压马达,4.4,液压缸、液压马达常见故障的分析及排除方法,4.1 液压缸概述,液压缸按其作用方式可分为,单作用液压缸,和,双作用液压缸,两大类。单作用液压缸利用液压力推动活塞往一个方向运动，而反向运动则靠外力实现；双作用液压缸则是利用液压力推动活塞做正反两方向的运动，这种形式的液压缸应用得最多。双作用液压缸可分为单活塞杆和双活塞杆两种形式。双活塞杆液压缸在机床液压系统中采用较多，单活塞杆液压缸广泛应用于各种工程机械中。,4.1.1 常用液压缸及其特点,4.1 液压缸概述,液压缸按结构特点的不同可分为,活塞缸、柱塞缸和摆动缸,三类。活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度；摆动缸（或称摆动马达）用以实现小于360的转动，输出转矩和角速度。,4.1.1 常用液压缸及其特点,4.1 液压缸概述,图4-1 双杆活塞缸的结构原理,4.1.2 活塞缸,1.双杆活塞缸,4.1 液压缸概述,双杆活塞缸的推力F和速度v为（设回油压力为零）,式中，A为液压缸的有效工作面积；F为液压缸的推力；v为活塞（或缸体）的运动速度；p为进油压力；q为进入液压缸的流量；D为液压缸内径；d为活塞杆直径。,4.1.2 活塞缸,1.双杆活塞缸,4.1 液压缸概述,图4-2 单杆活塞缸的结构原理,4.1.2 活塞缸,2.单杆活塞缸,4.1 液压缸概述,4.1.2 活塞缸,2.单杆活塞缸,当无杆腔进压力油，有杆腔回油时见图4-2（a），不计回油压力，活塞推力F1和运动速度v,1,为,4.1 液压缸概述,4.1.2 活塞缸,2.单杆活塞缸,当有杆腔进压力油，无杆腔回油时见图4-2(b)，不计回油压力，活塞推力F2和运动速度v2为,式中，A1为无杆腔的有效工作面积；A2为有杆腔的有效工作面积。,4.1 液压缸概述,4.1.2 活塞缸,2.单杆活塞缸,差动连接时，活塞的推力F,3,为,（4-7）,设活塞的速度为v,3,，则无杆腔的进油量为v,3,A,1,，有杆腔的出油量为v,3,A,2,，因而有v,3,A,1,=q+v,3,A,2,，故,（4-8）,式中，A,3,为活塞杆的截面积。,4.1 液压缸概述,4.1.2 活塞缸,2.单杆活塞缸,图4-3 单杆活塞缸的差动连接,4.1 液压缸概述,4.1.3 柱塞缸,图4-4 柱塞缸的结构原理,4.1 液压缸概述,4.1.4 伸缩缸,图4-5 伸缩缸的结构原理,4.1 液压缸概述,4.1.5 摆动缸,摆动缸输出的转矩T和回转角速度为,4.1 液压缸概述,4.1.5 摆动缸,图4-6 摆动缸的工作原理,1定子块；2叶片；3摆动轴；4缸体,4.2 液压缸的结构分析,4.2.1 液压缸的典型结构形式,结构,1,3,5,4,2,活塞组件,缸体组件,排气装置,密封装置,缓冲装置4.2 液压缸的结构分析,4.2.1 液压缸的典型结构形式,图4-7 单活塞杆液压缸的结构,1缸底；2带放气孔的单向阀；3、10法兰；4格来密封圈；5导向环；6缓冲套；7缸筒；8活塞杆；9、13、23O形密封环；11缓冲节流阀；12导向套；14缸盖；15斯特密封圈；16防尘圈；17Y形密封圈；18缸头；19护环；20Yx形密封圈；21活塞；22导向环；24无杆端缓冲套；25连接螺钉,4.2 液压缸的结构分析,4.2.1 液压缸的典型结构形式,图4-8 常见的缸筒与缸盖的连接形式及其结构,4.2 液压缸的结构分析,4.2.1 液压缸的典型结构形式,图4-9 活塞与活塞杆的连接方式,4.2 液压缸的结构分析,4.2.1 液压缸的典型结构形式,图4-10 液压缸缓冲装置,4.2 液压缸的结构分析,4.2.1 液压缸的典型结构形式,图4-11 排气塞,4.1 液压缸概述,4.2.2 液压缸结构设计,不同的液压缸有不同的设计内容和要求，一般在设计液压缸的结构时应,注意下列几个问题：,（1）在保证满足设计要求的前提下，尽量使液压缸的结构简单紧凑，尺寸小，尽量采用推荐的结构形式和标准件，使设计、制造容易，装配、调整、维护方便。,（2）应尽量使活塞杆在受拉力的情况下工作，以免产生纵向弯曲。,4.1 液压缸概述,4.2.2 液压缸结构设计,（3）正确确定液压缸的安装、固定方式。液压缸只能一端固定。4）当液压缸轴向很长时，应防止活塞杆由于自重产生过大的下垂而使局部磨损加剧。,（5）应尽量避免用软管连接。,（6）液压缸结构设计完成后，应对液压缸的强度、稳定性进行验算（有关验算校核的方法详见材料力学的有关公式）。,4.3 液 压 马 达,4.3.1 液压马达的类型与特点,但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，因而仍存在许多差别。首先，液压马达应能够正、反转，故要求其内部结构对称，转速范围足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求；其次，液压马达由于需要在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，这样才能提供必要的起动转矩。这些差别使得许多同类型的液压马达和液压泵虽然在结构上相似，但不能可逆工作。,4.3 液 压 马 达,4.3.1 液压马达的类型与特点,液压马达按其排量是否可以调节，可分为定量液压马达和变量液压马达；按其输油方式可分为单向液压马达和双向液压马达；按其结构类型可分为齿轮式液压马达、叶片式液压马达和柱塞式液压马达等；按其额定转速可分为高速液压马达和低速液压马达两大类。,从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，因为它们具有同样的基本结构密封而又可以周期变化的工作容积和相应的配流机构。,4.3 液 压 马 达,4.3.1 液压马达的类型与特点,图4-12 液压马达的图形符号,4.3 液 压 马 达,4.3.2 液压马达的工作原理,图4-13 叶片式液压马达的工作原理,1.叶片式液压马达,4.3 液 压 马 达,4.3.2 液压马达的工作原理,2.径向柱塞式液压马达,图4-14所示为径向柱塞式液压马达的工作原理，当压力油经固定的配油轴的窗口进入缸体内柱塞的底部时，柱塞向外伸出，紧紧顶住定子的内壁，由于定子与缸体存在一偏心距e，在柱塞与定子接触处，定子对柱塞的反作用力为FN，力FN可分解为FF和FT两个分力。当作用在柱塞底部的油液压力为p，柱塞直径为d，力FF与FN之间的夹角为时，它们分别为,4.3 液 压 马 达,4.3.2 液压马达的工作原理,图4-14 径向柱塞式液压马达的工作原理,1柱塞；2定子；3缸体4配油轴,2.径向柱塞式液压马达,4.3 液 压 马 达,4.3.3 液压马达的选用,一般齿轮式液压马达转矩小，泄漏大，但结构简单，价格低，可用于高速、小转矩的场合。叶片式液压马达转动惯量小，动作灵敏，但容积效率不高，适用于高转速、小转矩和起动、换向频繁的场合。,径向柱塞式液压马达能在很低的转速下稳定可靠地工作，可以和需要低速运转的工作机构直接相连，使整机结构简化，且具有寿命较长的优点，广泛应用于轻工机械、工程机械、矿山机械、起重运输机械、船舶用甲板机械和农用机械等的液压系统中。,4.4 液压缸、液压马达常见故障的分析及排除方法,液压缸、液压马达常见故障的分析及排除方法见表4-1、表4-2。,Thank You!,34,