1、< 第3章液壓軌行元件及瑞助無件第3章液壓執(zhí)行元件及輔助元件3.1液壓缸32液壓馬達(dá)33液壓輔助元件思考題與習(xí)題BACK| $ 第3章 液壓軌行元件及瑞助無件3.1液壓缸3. 1. 1液壓缸分類液壓缸可分為單作用式液壓缸和雙作用式液壓缸 兩類。單作用式液壓缸又可分為無彈簧式、附彈簧式、 柱塞式三種，如圖31所示；雙作用式液壓缸又可分為 單桿形，雙桿形兩種，如圖32所示。< 第3章液壓軌行元件及瑞助無件(b)圖31單作用液壓缸0第3章液壓軌行元件及輔珈無件(b)圖32雙作用式液壓缸(a)單桿形；(b)雙桿形彳第3章液壓軌行元件及瑞助無件3.1. 2液壓缸結(jié)構(gòu)如圖33所示為液壓缸，它由

2、缸筒、蓋板、活塞、 活塞桿、緩沖裝置、放氣裝置和密封裝置等組成。選用 液壓缸時(shí)，首先應(yīng)考慮活塞桿的長(zhǎng)度(由行程決定)，再 根據(jù)回路的最高壓力選用適合的液壓缸。圖33液壓缸結(jié)構(gòu)(a)外觀；(b)結(jié)構(gòu)；(c)職能符縣彳第3章液壓軌行元件及瑞助無件(1) 缸筒。缸筒主要由鋼材制成。缸筒內(nèi)要經(jīng)過精細(xì)加 工，表面粗糙度/?a<0.08 nm,以減少密封件的摩擦。(2) 蓋板。通常它由鋼材制成，有前端蓋和后端蓋之 分，它們分別安裝在缸筒的前后兩端。蓋板和缸筒的連接 方法有焊接、拉桿、法蘭、羅紋連接等。(3) 活塞。活塞的材料通常是鋼或鑄鐵，有時(shí)也采用鋁 合金。活塞和缸筒內(nèi)壁間需要密封，采用的密封件有

3、 形環(huán)、“V"形油封、“U 形油封、“X 形油封和活塞環(huán) 等。而活塞應(yīng)有一定的導(dǎo)向長(zhǎng)度，一般取活塞長(zhǎng)度為缸筒 內(nèi)徑的0610。< 第3章液壓執(zhí)行元件及輔助無件(4) 活塞桿。它是由鋼材做成的實(shí)心桿或空心桿。其表 面經(jīng)淬火再鍍鋸處理并拋光。(5) 緩沖裝置。為了防止活塞在行程的終點(diǎn)與前后端蓋板 發(fā)生碰撞，引起噪音，影響工件精度或使液壓缸損壞，常 在液壓缸前后端蓋上設(shè)有緩沖裝置，以使活塞移到快接近行 程終點(diǎn)時(shí)速度減慢下來直至停止。如圖33(b)所示前后端蓋 上的緩沖閥是附有單向閥的結(jié)構(gòu)。當(dāng)活塞接近端蓋時(shí)，緩沖環(huán)插入端蓋板，即液壓油的出入口，強(qiáng)迫液壓油經(jīng)緩沖閥的孔口流出，促使活塞的速

4、度緩慢下來。相反，當(dāng)活塞從行程的盡頭將離去時(shí)，如液壓油只作用在緩沖環(huán)上，活塞要移動(dòng)的那一瞬間將非常不穩(wěn)定，甚至無足夠力量推動(dòng)活塞，故必須使液壓油經(jīng)緩沖閥內(nèi)的單向閥作用在活塞上，如此才能 使活塞平穩(wěn)的前進(jìn)。°第3章液壓執(zhí)行元件及輔助無件(6) 放氣裝置。在安裝過程中或停止工作一段時(shí)間后,空氣將侵入液壓系統(tǒng)內(nèi)，缸筒內(nèi)如存留空氣，將使液壓 缸在低速時(shí)產(chǎn)生爬行、顫抖等現(xiàn)象，換向時(shí)易引起沖擊,因此在液壓缸結(jié)構(gòu)上要能及時(shí)排除缸內(nèi)留存的氣體。一般雙作用式液壓缸不設(shè)專門的放氣孔，而是將液壓油出入口 布置在前、后蓋板的最高處。大型雙作用式液壓缸則必須在前、后端蓋板設(shè)放氣栓塞。對(duì)于單作用式液壓缸，液 壓

5、油出入口一般設(shè)在缸筒底部，放氣栓塞一般設(shè)在缸筒的最高處。(7) 密封裝置。液壓缸的密封裝置用以防止油液的泄漏。 液壓缸的密封主要是指活塞、活塞桿處的動(dòng)密封和缸蓋等處的靜密封。常采用形密封形密封圈< 第3章液壓軌行元件及輔助無件3.1.3液壓缸的參數(shù)計(jì)算液壓缸的工作原理如圖34所示。液壓缸缸體是定的，液壓油從A 口進(jìn)入作用在活塞上，產(chǎn)生一推力F,通過活塞桿以克服負(fù)荷W,活塞以速度v向前推進(jìn),同時(shí)將活塞桿側(cè)內(nèi)的液壓油通過B 口流回油箱。相反, 若高壓油從B 口進(jìn)入，則活塞后退。$ 第3章液壓軌行元件及瑞助無件圖34液斥缸的工作原理X彳第3章液壓執(zhí)行元件及輔助無件2推力和壓力推力F是壓力為p的

6、液壓油作用在工作有效面積為 A的活塞上，以平衡負(fù)載W。若液壓缸回油接油箱， 貝肌=0,故有F=W =p A(N)(3-3)式中，p表示液壓缸的工作壓力(MPa) ； A表示液壓 缸活塞上有效工作面積(加加2)o推力F可看成是液壓缸的理論推力，因?yàn)榛钊挠?效面積固定，故壓力取決于總負(fù)載。< 第3章減壓軌行元件及輔助無件如圖35(a)所示，當(dāng)油液從液壓缸左腔(無桿腔) 進(jìn)入時(shí)，活塞前進(jìn)速度勺和產(chǎn)生的推力巴為(3-4)F=P| -Arp2-A2= _(p-p2)D2+p2cP (3-5)如圖35(b)所示，當(dāng)油液從液壓缸右腔(有桿腔)進(jìn) 入時(shí)，活塞后退的速度冬和產(chǎn)生的推力耳為(3-6)圖35

7、單桿活塞缸° 第3章減壓軌行元件及輔助無件F2=/?2-A2-pi 出=才(prp2)D2-p2J2(3-7)因?yàn)榛钊挠行?4,>42,所以v,<v2, F1>F2 o(a)(b)圖35單桿活塞缸彳第3章濃壓軌行元件及輔助無件圖36所示為單桿活塞的另一種聯(lián)結(jié)方式。它把右 腔的回油管道和左腔的進(jìn)油管道接通。這種聯(lián)結(jié)方式 稱為差動(dòng)聯(lián)結(jié)。活塞前進(jìn)的速度v及推力F為V3 = T=4則有4q3 7td2(3-8)F3 = p(Al-A2) = p(3-9)A< 第3章液壓軌行元件及輔助無件圖36差動(dòng)缸圖3-8増丿卡缸(a)單作用式增壓缸；(b)雙作用式增壓缸乞第3章

8、從壓軌行元件及輔助無件3. 1. 4其他液壓缸1.擺動(dòng)缸擺動(dòng)式液壓缸也稱擺動(dòng)馬達(dá)。當(dāng)它通入液壓油時(shí)， 它的主軸輸出小于360°的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)。如圖3-7(a)所示為單葉片式擺動(dòng)缸，它的擺動(dòng)角度較 大，可達(dá)300。當(dāng)擺動(dòng)缸進(jìn)、出油口壓力為Pi和卩2，輸 入流量為0時(shí)，它的輸出轉(zhuǎn)矩T和角速度e為T =町；(P -卩2)心=- 一 p2) (3-10) c20乞第3章從壓軌行元件及輔助無件式中，b為葉片的寬度，R, R?為葉片底部和頂部的 回轉(zhuǎn)半徑。圖3-7(b)所示為雙葉片式擺動(dòng)缸，它的擺動(dòng)角度和角 速度為單葉片式的一半，而輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍。如37(c)所示為擺動(dòng)缸的職能符<

9、第3章減壓軌行元件及輔肋無件2.增壓缸在某些短時(shí)或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用 增壓缸與低壓大流量泵配合作用，單作用增壓缸的工 作原理如圖38(a)所示，輸入低壓力為戸的液壓油，輸 出高壓力為卩2的液壓油，增大的壓力關(guān)系為D .Pl = P(Y(3"2)a單作用增壓缸不能連續(xù)向系統(tǒng)供油。如圖38(b) 所示為雙作用式增壓缸，可由兩個(gè)高壓端連續(xù)向系統(tǒng) 供油。° 第3章減壓軌行元件及瑞助無件(b)圖3-8増丿卡缸(a)單作用式增壓缸；(b)雙作用式增壓缸第3章液壓軌行元件及瑞助無件3.伸縮缸如圖39所示，伸縮式液壓缸由兩個(gè)或多個(gè)活塞式液 壓缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一

10、級(jí)活塞缸的 缸筒，可獲得很長(zhǎng)的工作行程。伸縮缸可廣泛用于起 重運(yùn)輸車 輛上。如圖3-9(a)所示是單作用式伸縮缸， 圖39(b)是雙作用式伸縮缸。乞第3章液壓軌行元件及瑞助無件圖39伸縮缸(a)單作用式伸縮缸；(b)雙作川式伸縮缸乞第3章液壓軌行元件及輔助無件4.齒輪缸如圖310所示為齒輪缸。它由兩個(gè)柱塞和一套齒輪 齒條傳動(dòng)裝置組成，當(dāng)液壓油推動(dòng)活塞左右往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí), 齒條就推動(dòng)齒輪往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)，從而由齒輪驅(qū)動(dòng)工作部件作 往復(fù)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。,圖310齒輪缸BACK乞第3章液壓軌行元件及輔助無件3.2液壓馬達(dá)3. 2. 1液壓馬達(dá)分類及特點(diǎn)液壓馬達(dá)按其結(jié)構(gòu)類型來分，可以分為齒輪式、葉片 式、柱塞式等形式；

11、也可按液壓馬達(dá)的額定轉(zhuǎn)速分，可分 為高速和低速兩人類：額定轉(zhuǎn)速高于500 r/min的屬于高速 液丿E馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低丁500 r/min的屬丁低速液丿七馬達(dá)。 高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸 I ;'J柱塞式等。高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣 量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)等。彳第3章減壓軌行元件及輔助無件低速液斥馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式，低速液壓馬 達(dá)的主要特點(diǎn)是排量人，體積人，轉(zhuǎn)速低（兒轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn) 幾轉(zhuǎn)每分鐘），輸出轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)幾千牛米到幾萬 牛米），所以又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。3.2.2液壓馬達(dá)職能符號(hào)液壓馬達(dá)職能符號(hào)如圖311所示。圖311液壓馬達(dá)的職能

12、符號(hào)心）單向定量液壓馬達(dá)；（b）單向變量液壓馬達(dá)；（c）雙向定量液壓馬達(dá)；（d）雙向變量液壓馬達(dá)彳第3章減壓軌行元件及輔助無件圖311液壓馬達(dá)的職能符號(hào)心）單向定量液壓馬達(dá)；（b）單向變量液壓馬達(dá)；（c）雙向定量液壓馬達(dá)；（d）雙向變量液壓馬達(dá)乞第3章液壓軌行元件及輔助無件3. 2. 3液壓馬達(dá)參數(shù)計(jì)算因?yàn)槔碚撋弦簤厚R達(dá)輸入、輸出功率相等，所以 有如下關(guān)系："Qac二人 e（3-13）即有pqn=T7r n（3-14）式中，尙表示輸入液壓馬達(dá)的實(shí)際流量（m3/min）； 表示馬達(dá)角速度（r/min）；廠山表示理論轉(zhuǎn)矩（Nm）； zip 表示馬達(dá)的輸入壓力與馬達(dá)出口壓力差（Pa） o&

13、#176;第3章液壓軌行元件及輔助無件所以有(3 15)(3-16)式屮，Ac表示液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩（Nm） ； q表 示馬達(dá)排量（m*r）;為表示液壓馬達(dá)的機(jī)械效率。n = r/v(3-17)q式中， 積效率。n表示馬達(dá)轉(zhuǎn)速（r/min）；伽表示液壓馬達(dá)的容V第3章液壓軌行無件及瑞助無件5嘰60 x 103(kW)(3-18)式中，巴表示液壓馬達(dá)輸出功率。BACI<$ 第3章液壓軌行無件及瑞助無件3.3液壓輔助元件3. 3. 1油箱油箱的主要功能是儲(chǔ)存油液，此外，還有散熱（以 控制汕溫），阻止雜質(zhì)進(jìn)入，沉淀汕中雜質(zhì)，分離氣泡 等功能。油箱容量如呆太小，就會(huì)使油溫上升。油箱容量 一般設(shè)

14、計(jì)為泵每分鐘流量的24倍，或所有管路及元 件均充滿油，且油面高出過濾器50100 mm,而液面 高度只占油箱高度的80%時(shí)的汕箱容積。. 門 一彳第3章液壓軌行元件及輔助無件1）汕箱形式油箱可分為開式和閉式兩種,開式油箱中油的油液而 和大氣相通，而閉式油箱中的油液面和大氣隔絕。液壓 系統(tǒng)中大多數(shù)釆用開式汕箱。2）汕箱結(jié)構(gòu)開式汕箱人部分是由鋼板焊接而成的，圖312所示為 工業(yè)上使用的典型焊接式油箱3）隔板及配管的安裝位置隔板裝在吸汕側(cè)和回汕側(cè)之間，如圖313所示，以起 到沉淀雜質(zhì)、分離氣泡及散熱的作用。第3章液壓軌行元件及輔肋無件裝空氣濾請(qǐng)當(dāng) 吸油管 通孔圖312焊接式汕箱< 第3章應(yīng)壓軌

15、行元件及輔助無件圖313隔板的位置400* 彳第3章應(yīng)壓軌行元件及瑞助無件汕箱中常見的配汕管有冋汕管、吸汕管及排泄管等， 有關(guān)安裝尺寸見圖314所示。吸油管的口徑應(yīng)為其余供油管徑的1.5倍，以免泵吸入 不良。冋汕管末端要浸在液面下，且其末端切成45。傾角并 面向箱壁，以使回油沖擊箱壁而形成回流，這樣有利丁冷卻 汕溫和沉淀雜質(zhì)。系統(tǒng)中排泄管應(yīng)盡量單獨(dú)接入油箱。各類控制閥的排泄 管端部應(yīng)在液面以上，以免產(chǎn)生背壓；泵和馬達(dá)的外泄油管 其端部應(yīng)在液面之下，以免吸入空氣。彳第3章減壓軌行元件及輔助無件唄位譽(yù):HS= 碼皋準(zhǔn),HD、HU（i5Q 00 inm溯畑侖3Z>圖314配管的安裝及尺寸彳第3

16、章減壓軌行元件及輔助無件4）附設(shè)裝置為了監(jiān)測(cè)液面，油箱側(cè)壁應(yīng)裝油而指示計(jì)。為了檢測(cè) 油溫，一般在汕箱上裝溫度計(jì)，且溫度計(jì)直接浸入汕中。 在汕箱上亦裝有壓力計(jì)，可用以指示泵的工作壓力。3. 3. 2濾汕器1. 濾油器的結(jié)構(gòu)濾油器（filter） 般由濾芯（或?yàn)V網(wǎng)）和殼體構(gòu)成。其通 流而積由濾芯上無數(shù)個(gè)微小間隙或小孔構(gòu)成。當(dāng)混入汕中 的污物（雜質(zhì)）人于微小間隙或小孔時(shí)，雜質(zhì)被阻隔而濾 清出來。若濾芯使用磁性材料時(shí)，則可吸附油中能被磁化 的鐵粉雜質(zhì)。< 第3章液壓軌行元件及輔肋無件濾汕器可以安裝在汕泵的吸汕管路上或某些重要零 件之前，也可安裝在回油管路上。濾油器可分成液床管路屮使用的和油箱小使

17、用的兩 種。汕箱內(nèi)部使用的濾汕器亦稱為濾清器和粗濾器，是 川來過濾掉一些太大的，容易造成泵損壞的雜質(zhì)(在 0.1 mm3以上)的，圖315為殼裝濾清器(strainer),裝 在泵和油箱吸油管途屮。如圖316所示為無外殼濾清器, 安裝在油箱內(nèi)，拆裝不方便，但價(jià)格便宜。滬 X 一彳第3章液壓軌行元件及瑞助無件IN(a)(b)圖315殼裝濾清器(a)結(jié)構(gòu)；(b)職能符號(hào)< 第3章液壓軌行無件及輔助無件mi淤臥口(b)(c)圖316無外殼濾清器（a）外觀；（b）結(jié)構(gòu)；（c）職能符號(hào)° 第3章液壓軌行無件及瑞助無件管用濾汕器有壓力管用濾汕器及冋汕管用濾汕器。 如圖317所示為斥力管用濾

18、油器，I人1耍受用力管路屮的 高壓力，所以耐壓力問題必須考慮；冋汕管用濾汕器是 裝在回油管路上的，壓力低，只需注意沖擊壓力的發(fā)生 即可。就價(jià)格而言，壓力管用濾汕器較回汕管用濾汕器 貴出許多。第3章液壓軌行元件及輔助無件姓閥(b)圖3-17壓力管用濾汕器(a)外觀；(b)結(jié)構(gòu)乞第3章液壓軌行元件及輔助無件2. 濾油器的選用選用濾油器時(shí)應(yīng)考濾到如下問題：(1) 過濾梢度。原則上大于濾芯網(wǎng)目的污染物是不能 通過濾芯的。濾汕器上的過濾精度常用能被過濾掉的雜 質(zhì)顆粒的公稱尺寸大小來表示。系統(tǒng)壓力越高，過濾精度 越低。表31為液壓系統(tǒng)中建議采用的過濾梢度。(2) 液壓油通過的能力。液壓油通過的流量人小和濾

19、 芯的通流而積有關(guān)。一般可根據(jù)耍求通過的流量選用相對(duì) 應(yīng)規(guī)格的濾油器。(為降低阻力，濾油器的容量為泵流 量的2倍以上。)< 第3章液壓軌行元件及瑞助無件表31建議采川的過濾精度彳第3章液壓軌行元件及瑞助無件(3) 耐斥。選用濾油器時(shí)必須注意系統(tǒng)屮沖擊壓力的 發(fā)生。而濾汕器的耐壓包含濾芯的耐壓和殼體的耐壓。 一般濾芯的耐壓為0.010.1 MPa,這主要靠濾芯有足夠 的通流而積，使其壓降小，以避免濾芯被破壞。濾芯被 堵塞，壓降便増加。必須注意：濾芯的耐斥和濾油器的使用斥力是不同 的，當(dāng)提高使用壓力時(shí)，要考慮殼體是否承受得了，而 與濾芯的耐壓無關(guān)。< 第3章液壓軌行無件及輔助無件3.

20、濾油器的安裝位置如圖318所示為液壓系統(tǒng)屮濾油器的兒種可能安裝位置。圖318濾油器的安裝位置幺第3章液壓軌行無件及輔助無件(1) 濾汕器(濾清器)1：安裝在泵的吸入口，其作用如 前文所述。(2) 濾油器2：安裝在泵的出口，屬于壓力管用濾油器， 用來保護(hù)泵以外的其他元件。一般裝在溢流閥下游的管路上或和安全閥并聯(lián)，以防止 濾油器被堵塞時(shí)泵形成過載。(3) 濾油器3：安裝在回油管路上，屬丁-回油管用濾油 器，此濾油器的殼體耐壓性可較低。第3章減壓軌行元件及輔肋無件(4) 濾汕器4：安裝在溢流閥的回汕管上，因其只 通泵部分的流量，故濾油器容量可較小。如濾油器2、 3的容量相同，則通過流速降低，過濾效果會(huì)更好。(5) 濾汕器5：為獨(dú)立的過濾系統(tǒng)，其作用是不斷