第三章执行元件（课件）.ppt

液压与气动技术 殷国栋 ygd@seu.edu.cn 液压与气动技术 执行元件的功能及种类 执行元件的输入功率：一定压力及流量的有压流体 输出功率：直线运动的力和速度 旋转运动的转矩和转速 执行元件的功能及种类 液压缸的工作原理及设计计算 液压缸是用液压油的压力实现机构的直线往复运动 按照结构形式，液压缸类型有： 活塞缸 柱塞缸 伸缩缸 摆动缸… 活塞缸和柱塞缸实现往复运动，输出推力及速度； 摆动缸实现小于360°往复摆动，输出转矩和角速度； 伸缩缸由两个或多个活塞式液压缸套装组成，可以获得长 的工作行程。 液压缸的工作原理及设计计算 液压缸的工作原理及设计计算 液压缸的工作原理及设计计算 液压缸的工作原理及设计计算 液压缸的工作原理及设计计算 （1）双杆活塞缸 液压缸的工作原理及设计计算 （1）双杆活塞缸 缸筒固定的双杆活塞缸 活塞两侧的活塞杆直径相等，它的进、出油口位于缸筒两端。当工作压力和输入流量相同时，两个方向上输出的推力F和速度ν是相等的。 液压缸的工作原理及设计计算 F1=F2=(p1-p2)Aηm=(p1-p2)(π/4)(D2-d2)ηm ν1=ν2= ην= 式中 A——活塞的有效面积； D、d——活塞和活塞杆的直径； q——输入流量； p1、p2——缸的进、出口压力； ηm、ην——缸的机械效率、容积效率。 液压缸的工作原理及设计计算 活塞杆固定的双杆活塞缸 其进、出油液可经活塞杆内的通道输入液压缸或从液压缸流出。也可以用软管连接，进、出口就位于缸的两端。它的推力和速度与缸筒固定的形式相同。但是其工作台移动范围为缸筒有效行程的两倍。故可用于较大型的机械。 液压缸的工作原理及设计计算 单杆活塞缸 由于只在活塞的一端有活塞杆，使两腔的有效工作面积不相等，因此在两腔分别输入流量相同的情况下，活塞的往复运动速度不相等。 液压缸的工作原理及设计计算 单杆活塞缸的推力： F1=(p1A1-p2A2)ηm=[p1· D2-p2· (D2-d2)]ηm F2=(p1A2-p2A1)ηm=[p1· (D2-d2)-p2· D2]ηm 单杆活塞缸的速度： (3) 液压缸的工作原理及设计计算 单活塞杆液压缸比较 液压缸的工作原理及设计计算 单活塞杆液压缸简单连接结论 液压缸的工作原理及设计计算 在液压缸的活塞往复运动速度有一定要求的情 况下，活塞杆直径d通常根据液压缸速度比 λv=ν2/ν1的要求以及缸内径D来确定。 由式（3）和（4），得 （5） 由此可见，速比λv 越大，活塞杆直径d越大。 液压缸的工作原理及设计计算 差动液压缸 单杆活塞缸的左右腔同时接通压力油，如右图所示，称为差动连接，此缸称为差动液压缸。 差动液压缸左、右腔压力相等，但左、右腔有效面积不相等，因此，活塞向右运动。 差动连接时因回油腔的油液进入左腔，从而提高活塞运动速度。 液压缸的工作原理及设计计算 F3=p1(A1-A2)ηm=p1 d2ηm (6) 由图可知： A1v3=q+A2v3 v3= 考虑容积效率ηv v3= ηv (7) 向液压缸右腔输油，而左腔通油箱，活箱便向左运动，推力和速度与式（2）式（4）相同。如要求v3和活塞向左运动的速度v2相等，即v3=v2，则必须使D= 。 液压缸的工作原理及设计计算 柱塞式液压缸 单柱塞缸只能实现一个方向运动，反向要靠外力（自重或弹簧力），如下图a所示。 需双向运动时，常成对使用，即用两个柱塞缸组合，如下图b所示，能用压力油实现往复运动。 柱塞运动时，由缸盖上的导向套来导向，因此，缸筒内