第三章液壓執(zhí)行元件

第三章液壓執(zhí)行元件第一節(jié)液壓馬達(dá)將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能輸入——壓力、流量輸出——轉(zhuǎn)動(dòng)：力矩T、角速度ω（轉(zhuǎn)速n）學(xué)習(xí)目標(biāo)：1、學(xué)會(huì)根據(jù)使用條件，選擇液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩、實(shí)際轉(zhuǎn)速，液壓馬達(dá)的調(diào)速范圍，啟動(dòng)性能；2、學(xué)會(huì)根據(jù)液壓馬達(dá)選擇液壓泵的輸出壓力、流量及配套電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速。徑向柱塞油馬達(dá)圖形符號(hào)一、液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

按結(jié)構(gòu)類型來(lái)分齒輪式葉片式柱塞式按額定轉(zhuǎn)速分：齒輪式

高速——額定轉(zhuǎn)速高于500r/min螺桿式葉片式軸向柱塞式低速——額定轉(zhuǎn)速低于500r/min徑向柱塞油馬達(dá)通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十牛·米到幾百?！っ祝?，所以又稱為高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)——轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)，靈敏度高等。低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)——輸入壓力高，排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低（幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)每分鐘可在

每分鐘10轉(zhuǎn)以下平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)），輸出轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)幾千?！っ椎綆兹f(wàn)?！っ祝?，又稱為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。1、葉片式液壓馬達(dá)二、液壓馬達(dá)的工作原理葉片式液壓馬達(dá)工作原理原理——由于壓力油作用，受力不平衡使轉(zhuǎn)子產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。輸出轉(zhuǎn)矩T——與液壓馬達(dá)的排量VM和液壓馬達(dá)進(jìn)出油口之間的壓力差有關(guān)，轉(zhuǎn)速n——輸入液壓馬達(dá)的流量qM大小來(lái)決定。轉(zhuǎn)動(dòng)特性——能正反轉(zhuǎn)（壓、回油互換）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：葉片要徑向放置---適應(yīng)正反轉(zhuǎn)在回、壓油腔通入葉片根部的通路上應(yīng)設(shè)置單向閥---使葉片根部始終通壓力油在葉片根部應(yīng)設(shè)置預(yù)緊彈簧---使葉片在啟動(dòng)前能伸出葉片式液壓馬達(dá)的使用特點(diǎn)體積小，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，動(dòng)作靈敏——允許高頻換向，且角速度和輸出轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)??；缺點(diǎn)：泄漏量較大，低速工作時(shí)不穩(wěn)定（爬行）；因此葉片式液壓馬達(dá)一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動(dòng)作要求靈敏的場(chǎng)合。

2、徑向柱塞式液壓馬達(dá)工作原理：定子與缸體存在一偏心距ｅ，在柱塞與定子接觸處，定子對(duì)柱塞的反作用力為FN

可分解為

FF

FT——切向力產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩

由于在壓油區(qū)作用有好幾個(gè)柱塞，在這些柱塞上所產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩都使缸體旋轉(zhuǎn)，并輸出轉(zhuǎn)矩。結(jié)構(gòu)：徑向柱塞馬達(dá)的特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：轉(zhuǎn)速低（低于500r/min，有的可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)）輸出轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)幾千牛米到幾萬(wàn)牛米）

——排量大，體積大，屬于低速大扭矩液壓馬達(dá)。徑向柱塞液壓馬達(dá)多用于低速大轉(zhuǎn)矩的情況下。連桿——偏心定子式該馬達(dá)有五個(gè)柱塞，殼體上有五個(gè)缸，。連桿通過(guò)球鉸與活塞聯(lián)接，另一端為圓弧表面，圓弧半徑與偏心輪半徑一致，兩個(gè)圓環(huán)套在連桿的圓弧外表面，而連桿既能沿著偏心輪的圓弧表面滑動(dòng)而又不能脫開(kāi)，輸出軸左端通過(guò)聯(lián)軸器使配流軸同步旋轉(zhuǎn)。連桿式徑向柱塞馬達(dá)定子有多段曲線，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)柱塞來(lái)回往復(fù)多次，排量大，所以轉(zhuǎn)矩大。定子內(nèi)表面采用正弦曲線，（或等加速曲線、阿基米德曲線），保證在低轉(zhuǎn)速下也能穩(wěn)定工作。為增大轉(zhuǎn)矩，也有做成多排轉(zhuǎn)子，各排錯(cuò)開(kāi)可減小脈動(dòng)。曲線定子式多作用指定子的內(nèi)曲面可以多達(dá)十幾段（多次行程）。轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)，每個(gè)柱塞經(jīng)過(guò)每一段時(shí)都要吸排油各一次，柱塞要進(jìn)行多次進(jìn)退，對(duì)輸出軸產(chǎn)生多次漸增轉(zhuǎn)矩，并通過(guò)輸出軸帶動(dòng)負(fù)載旋轉(zhuǎn)，因此稱為多作用馬達(dá)。軸向柱塞泵除閥式配流外，其它形式原則上都可以作為液壓馬達(dá)用，即軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是可逆的。

3、軸向柱塞馬達(dá)直軸或斜軸式液壓泵都可以作液壓馬達(dá)用。原理：在配流盤的一側(cè)槽中通入壓力油，另一側(cè)回油，將使柱塞球頭壓在斜盤上，其反作用力的分力將使缸體帶動(dòng)軸轉(zhuǎn)動(dòng)從而輸出力矩和轉(zhuǎn)速。軸向柱塞馬達(dá)的特點(diǎn)轉(zhuǎn)矩較小，轉(zhuǎn)速較高，可以反轉(zhuǎn)，多用于高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)矩的工作場(chǎng)合。4、齒輪馬達(dá)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：進(jìn)出油口相等、對(duì)稱——齒輪馬達(dá)在結(jié)構(gòu)上為了適應(yīng)正反轉(zhuǎn)要求有單獨(dú)外泄油口將軸承部分的泄漏油引出殼體外；采用滾動(dòng)軸承——減少啟動(dòng)摩擦力矩；齒輪液壓馬達(dá)的齒數(shù)比泵的齒數(shù)要多——為了減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),

。齒輪馬達(dá)的特點(diǎn)及應(yīng)用缺點(diǎn)：不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩——密封性差，容積效率較低，輸入油壓力不能過(guò)高，瞬間轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨著嚙合點(diǎn)的位置變化而變化適合于——高速小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合。一般用于工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械以及對(duì)轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的機(jī)械設(shè)備上。三、液壓馬達(dá)的基本參數(shù)和基本性能基本參數(shù)排量——每轉(zhuǎn)的輸入流量（理論流量），

決定轉(zhuǎn)速流量——每分鐘輸入的理論流量壓力——輸入的油壓（油泵輸出壓力－總損失）輸出油壓壓力差——輸入油壓－輸出油壓排量和輸入輸出壓力差決定轉(zhuǎn)矩

1、液壓馬達(dá)的排（流）量與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系

Δp－液壓馬達(dá)進(jìn)、出油口之間的壓力差ｑ－液壓馬達(dá)的輸入流量（ｑ＝Vn）Tt

－液壓馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩ω－角速度(ω=2πn)，如果不計(jì)損失，所以，馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩為（理論轉(zhuǎn)矩與壓力差和排量的關(guān)系）2、液壓馬達(dá)的機(jī)械效率液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩TM總要比理論轉(zhuǎn)矩TMt小些——效率。

機(jī)械效率運(yùn)行機(jī)械效率

起動(dòng)機(jī)械效率，低于運(yùn)行效率運(yùn)行機(jī)械效率：式中，

TM—實(shí)際運(yùn)行輸出轉(zhuǎn)矩

ηMm

—馬達(dá)的運(yùn)行機(jī)械效率起動(dòng)機(jī)械效率——液壓馬達(dá)的啟動(dòng)性能，用ηm0表示式中，

TM0—為液壓馬達(dá)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩

TMt—為液壓馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩

ηMm0

—馬達(dá)的起動(dòng)機(jī)械效率啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩降低的原因——在靜止?fàn)顟B(tài)下的摩擦系數(shù)最大，在摩擦表面出現(xiàn)相對(duì)滑動(dòng)后摩擦系數(shù)明顯減小，在同樣的壓力下，液壓馬達(dá)由靜止到開(kāi)始轉(zhuǎn)動(dòng)的啟動(dòng)狀態(tài)的輸出轉(zhuǎn)矩要比運(yùn)轉(zhuǎn)中的轉(zhuǎn)矩小。意義——給液壓馬達(dá)帶載啟動(dòng)造成了困難不同類型的液壓馬達(dá)，內(nèi)部受力部件的力平衡情況不同，摩擦力的大小不同，所以ηMm也不盡相同，同一類液壓馬達(dá)，摩擦副的力平衡設(shè)計(jì)不同，其ηMm也有高低之分。例如，有的齒輪馬達(dá)的ηMm只有0.6左右，而高性能低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)卻可達(dá)0.9左右，相差很大。所以，如果液壓馬達(dá)帶載啟動(dòng)，必須注意到所選擇的液壓馬達(dá)的啟動(dòng)性能。

3、液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速和低速穩(wěn)定性液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速取決于供液的流量qM和液壓馬達(dá)本身的（理論）排量VM，液壓馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速nM要比理論轉(zhuǎn)速小。原因——液壓馬達(dá)內(nèi)部有泄漏，式中，nM

—液壓馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速

qM

—液壓馬達(dá)的輸入流量；

VM

—液壓馬達(dá)的理論排量

ηMV

—液壓馬達(dá)的容積效率轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)的爬行現(xiàn)象——當(dāng)液壓馬達(dá)工作轉(zhuǎn)速過(guò)低時(shí)，往往保持不了均勻的速度，進(jìn)入時(shí)動(dòng)時(shí)停的不穩(wěn)定狀態(tài)。為防止“爬行”：高速液壓馬達(dá)工作轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于10r/min，

低速馬達(dá)的工作轉(zhuǎn)速不應(yīng)低于3r/min。一般地說(shuō)，低速大-轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)的低速穩(wěn)定性要比高速馬達(dá)為好。低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)的排量大，因而尺寸大，即便是在低轉(zhuǎn)速下工作摩擦副的滑動(dòng)速度也不致過(guò)低，加之馬達(dá)排量大，泄漏的影響相對(duì)變小，馬達(dá)本身的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大，所以容易得到較好的低速穩(wěn)定性。

4．調(diào)速范圍

液壓馬達(dá)的調(diào)速范圍——允許的最大轉(zhuǎn)速和最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速之比寬調(diào)速液壓馬達(dá)——既有好的高速性能又有好的低速性能。當(dāng)負(fù)載從低速到高速在很寬的范圍內(nèi)工作時(shí)，選用：寬調(diào)速液壓馬達(dá)

窄調(diào)速液壓馬達(dá)＋機(jī)械變速

——傳動(dòng)機(jī)構(gòu)復(fù)雜化。液壓馬達(dá)的選用：根據(jù)負(fù)載需要的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩、調(diào)速范圍、啟動(dòng)性能，選擇液壓馬達(dá)的：參數(shù)：輸出轉(zhuǎn)矩、輸出額定轉(zhuǎn)速、調(diào)速范圍輸入額定壓力、排量性能：低速爬行性能、帶載啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩選擇配套的泵額定壓力、額定流量，與泵配套的電機(jī)功率、轉(zhuǎn)速五、液壓馬達(dá)的安裝傳動(dòng)軸與其他機(jī)械連接時(shí)要保證同心，或采用柔性連接。軸承受徑向力，對(duì)于不能受徑向力的馬達(dá)，不得將帶輪直接裝在主軸上。泄漏油管要暢通，一般不接背壓，當(dāng)泄漏油管太長(zhǎng)或因某種需要而接背壓時(shí)，其大小不得超過(guò)低壓密封所允許的數(shù)值。外接泄漏油應(yīng)能保證液壓馬達(dá)的殼體內(nèi)充滿油，防止停機(jī)時(shí)殼體里的油全部流回油箱。對(duì)于停機(jī)時(shí)間較長(zhǎng)的馬達(dá)，不能直接滿載運(yùn)轉(zhuǎn)，應(yīng)待空轉(zhuǎn)一段時(shí)間后再正常使用。六、液壓馬達(dá)使用和維護(hù)要點(diǎn)轉(zhuǎn)速和壓力不能超過(guò)規(guī)定值。對(duì)低速液壓馬達(dá)回油口應(yīng)有足夠的背壓，對(duì)內(nèi)曲線液壓馬達(dá)更應(yīng)如此，否則滾輪會(huì)產(chǎn)生撞擊，發(fā)出噪音降低壽命。背壓力值為0.3－1.0MPa。避免在系統(tǒng)有負(fù)載的情況下突然起動(dòng)或停止。經(jīng)常檢查油箱的油量，防止因油量過(guò)少，使空氣吸入。保持油液清潔，防止混入固體顆?；蛩帧Ｆ摺⒁簤厚R達(dá)常見(jiàn)故障及其排除一、轉(zhuǎn)速低輸出轉(zhuǎn)矩小1、由于濾油器阻塞，油液粘度過(guò)大，泵間隙過(guò)大，泵效率低，使供油不足。清洗濾油器，更換粘度適合的液油，保證供油量。2、電機(jī)轉(zhuǎn)速低，功率不匹配。更換電機(jī)。3、密封不嚴(yán)，有空氣進(jìn)入。緊固密封。4、油液污染，堵塞馬達(dá)內(nèi)部通道。拆卸、清洗馬達(dá)，更換液油。5、油液粘度小，內(nèi)泄漏增大。更換粘度適合的液油。6、油箱中油液不足或管徑過(guò)小或過(guò)長(zhǎng)。加油，加大吸油管徑。7、齒輪馬達(dá)側(cè)板和齒輪兩側(cè)面、葉片馬達(dá)配油盤和葉片等零件磨損造成內(nèi)泄漏和外泄漏。對(duì)零件進(jìn)行修復(fù)。8、單向閥密封不良，溢流閥失靈。修理閥芯和閥座。二、噪聲過(guò)大1、進(jìn)油口濾油器堵塞，進(jìn)油管漏氣。清洗，緊固接頭。2、聯(lián)軸器與馬達(dá)軸不同心或松動(dòng)。重新安裝調(diào)整或緊固。3、齒輪馬達(dá)齒形精度低，接觸不良，軸向間隙小，內(nèi)部個(gè)別零件損壞，齒輪內(nèi)孔與端面不垂直，端蓋上兩孔不平行，滾針軸承斷裂，軸承架損壞。更換齒輪，或研磨修整齒形，研磨有關(guān)零件重配軸向間隙，對(duì)損壞零件進(jìn)行更換。4、葉片和主配油盤的兩側(cè)面、葉片頂端或定子內(nèi)表面磨損或刮傷，扭力彈簧變形或損壞。根據(jù)磨損程度修復(fù)或更換。5、徑向柱塞馬達(dá)的徑向尺寸嚴(yán)重磨損。修磨缸孔，重配柱塞。第二節(jié)液壓缸

液壓缸是將液壓泵輸出的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件一、液壓缸的分類

活塞缸柱塞缸擺動(dòng)缸

活塞缸和柱塞缸實(shí)現(xiàn)往復(fù)運(yùn)動(dòng)，

輸出推力“F”和速度“v”，擺動(dòng)缸實(shí)現(xiàn)＜360°的往復(fù)擺動(dòng)，

輸出轉(zhuǎn)矩“T”和角速度“ω”。

液壓缸使用

單個(gè)使用，

幾個(gè)組合起來(lái)使用

和其它機(jī)構(gòu)組合起來(lái)，以完成特殊的功用。

砂輪架尾架橫向操縱機(jī)構(gòu)下工作臺(tái)床身內(nèi)圓磨頭頭架上工作臺(tái)滑鞍液壓操縱箱縱向手柄液壓缸的組成缸體活塞活塞桿缸蓋密封圈進(jìn)出油口

1缸底2格來(lái)圈密封3活塞4活塞桿5缸筒6拉桿8缸蓋7斯特圈密封9防塵圈11拉桿頭螺栓10防塵壓蓋13緩沖節(jié)流閥14單向閥12密封圈活塞式液壓缸柱塞式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸其他類型液壓缸單活塞桿式液壓缸雙活塞桿式液壓缸伸縮式液壓缸增壓缸彈簧復(fù)位式液壓缸串聯(lián)式液壓缸齒輪齒條式液壓缸（一）活塞式液壓缸（液壓符號(hào)——附錄p291）

活塞式液壓缸分為雙桿式和單桿式兩種。1.雙桿式活塞缸結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——

活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出安裝方式分為缸筒固定式占空長(zhǎng)，小機(jī)床

活塞桿固定式大機(jī)床M7120M7150進(jìn)出油口設(shè)置在空心活塞桿的兩端,用軟管連接。

精密臥軸矩臺(tái)M7150平面磨床雙桿活塞油缸作用力和速度計(jì)算：雙桿活塞缸兩端的活塞桿直徑通常是相等的，因此

A1=A2當(dāng)分別向左、右腔輸入p1=p2和q1=q2時(shí)，液壓缸左、右兩個(gè)方向的推力相等：F1=F2

速度相等：

v1=v2當(dāng)活塞直徑為Ｄ，活塞桿直徑為ｄ，進(jìn)油腔壓力為ｐ1，出油腔壓力為ｐ2，流量為ｑ時(shí)，活塞桿受力特點(diǎn)：雙桿活塞缸在工作時(shí)，一個(gè)活塞桿是受拉的，而另一個(gè)活塞桿不受力，(活塞桿始終不受壓力)因此這種液壓缸的活塞桿可以做得細(xì)些。

連負(fù)載不受力2.單桿式活塞缸（液壓符號(hào)——附錄p291）

結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——活塞只有一端帶活塞桿安裝

缸體固定

活塞桿固定工作臺(tái)移動(dòng)范圍都是活塞有效行程的兩倍

背壓背壓結(jié)構(gòu)特點(diǎn)——活塞兩端有效面積不等。油液進(jìn)入無(wú)桿腔時(shí)，有桿腔回油，回油有背壓p2——有效面積大：

進(jìn)入有桿腔時(shí)，無(wú)桿腔回油，回油有背壓p2——有效面積小，；推力大速度慢推力小速度快－意義——根據(jù)速度比值λV

，確定活塞桿直徑由上式可知，由于A1>

A2，所以F1

＞

F2

，v1

＜

v2

。若把兩個(gè)方向上的輸出速度和v2的比值稱為速度比，記作λV，則因此，活塞桿直徑越小，λV越接近于1，活塞兩個(gè)方向的速度差值也就越小，如果活塞桿較粗，活塞兩個(gè)方向運(yùn)動(dòng)的速度差值就較大。在已知Ｄ和λV的情況下，也就可以較方便地確定ｄ。

差動(dòng)連接的單桿活塞缸稱為差動(dòng)液壓缸運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)——開(kāi)始工作時(shí)差動(dòng)缸左右兩腔的油液壓力相同，但是由于左腔(無(wú)桿腔)的有效面積大于右腔(有桿腔)的有效面積，故活塞向右運(yùn)動(dòng)。右腔排出的油液(流量為q′)也進(jìn)入左腔，加大了流入左腔的流量(q＋q′)，結(jié)論——加快了活塞移動(dòng)的速度。差動(dòng)缸活塞推力F3：?jiǎn)螚U活塞缸差動(dòng)連接——兩腔同時(shí)進(jìn)油運(yùn)動(dòng)速度

v3：由上式可知，差動(dòng)連接時(shí)液壓缸的推力比非差動(dòng)連接時(shí)小，速度比非差動(dòng)連接時(shí)大，正好利用這一點(diǎn)，可使在不加大油源流量的情況下得到較快的運(yùn)動(dòng)速度，這種連接方式被廣泛應(yīng)用于組合機(jī)床的液壓動(dòng)力滑臺(tái)和其它機(jī)械設(shè)備的快速運(yùn)動(dòng)中?？爝M(jìn)——差動(dòng)連接慢進(jìn)——切斷差動(dòng)連接

如果要求快進(jìn)和快退速度相等，快退時(shí)切斷差動(dòng)連接，為使v3=v2

，須確定活塞直徑和活塞桿直徑的關(guān)系，根據(jù)：有（3-14）（3-12）（二）柱塞缸

柱塞缸是一種單作用液壓缸，柱塞——與工作部件連接，缸筒——固定在機(jī)體上。當(dāng)壓力油進(jìn)入缸筒時(shí)，推動(dòng)柱塞帶動(dòng)運(yùn)動(dòng)部件向右運(yùn)動(dòng)，但反向退回時(shí)必須靠其它外力（彈簧）或自重驅(qū)動(dòng)。雙向運(yùn)動(dòng)——柱塞缸通常成對(duì)反向布置使用，如圖3-7b所示。

彈簧復(fù)位式液壓缸其柱塞上所產(chǎn)生的推力Ｆ：d－柱塞的直徑ｑ－輸入液壓油的流量ｐ－壓力Ｆ－推力(3-16)(3-15)ｖ－速度速度ｖ：柱塞式液壓缸的主要特點(diǎn):柱塞與缸筒無(wú)配合要求，缸筒內(nèi)孔不需精加工，甚至可以不加工。柱塞運(yùn)動(dòng)時(shí)由缸蓋上的導(dǎo)向套來(lái)導(dǎo)向，所以它特別適用在行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。

擺動(dòng)式液壓缸也稱擺動(dòng)液壓馬達(dá)。當(dāng)它通入壓力油時(shí)，它的主軸能輸出小于360°的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)，常用于工夾具夾緊裝置、送料裝置、轉(zhuǎn)位裝置以及需要周期性進(jìn)給的系統(tǒng)中。圖3-8a所示為單葉片式擺動(dòng)缸，它的擺動(dòng)角度較大，可達(dá)300°。（三）擺動(dòng)缸

密封當(dāng)擺動(dòng)缸進(jìn)出油口壓力為ｐ1和ｐ2，輸入流量為ｑ時(shí)，單葉片擺動(dòng)缸輸出轉(zhuǎn)矩Ｔ：（3－17）（3－18）角速度ω：b——葉片寬度

R1、R2

——葉片底部、頂部回轉(zhuǎn)半徑雙葉片（四）其他液壓缸1、增壓缸增壓缸又稱為增壓器。在某些短時(shí)或局部需要高壓液體的系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量液壓泵配合使用。增壓缸單作用增壓缸的工作原理如圖3－9a所示，輸入低壓力p1的液壓油，輸出高壓力為p2的液壓油，

增大壓力關(guān)系如式。缺點(diǎn)：不能連續(xù)向系統(tǒng)供油雙作用式增壓缸：右圖，可由兩個(gè)高壓端連續(xù)向系統(tǒng)供油。2、伸縮缸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級(jí)活塞缸的缸筒，可獲得很長(zhǎng)的工作行程。縮回時(shí)尺寸很小。伸縮式液壓缸伸縮缸可廣泛用于起重運(yùn)輸車輛上。單作用式伸縮缸靠外力回程，雙作用式伸縮缸則靠液壓力回程。圖3-10套筒式伸縮缸(a)單作用式伸縮缸；(b)雙作用式伸縮缸外伸動(dòng)作是逐級(jí)進(jìn)行，最大直徑的缸筒以最低的油液壓力開(kāi)始外伸，當(dāng)達(dá)到行程終點(diǎn)后，稍小直徑的缸筒開(kāi)始外伸，直徑最小的末級(jí)最后伸出。3、齒輪缸（無(wú)桿缸）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3-11齒輪缸二、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)1缸底2格來(lái)圈密封3活塞4活塞桿5缸筒6拉桿8缸蓋7斯特圈密封9防塵圈11拉桿頭螺栓10防塵壓蓋13緩沖節(jié)流閥14單向閥12密封圈典型液壓缸的結(jié)構(gòu)缸體組件：缸體、前后端蓋活塞組件：活塞、活塞桿密封裝置：密封環(huán)，密封圈等緩沖裝置排氣裝置1、缸體、缸蓋

(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、螺紋連接等。(1)缸筒。缸筒主要由鋼材制成。缸筒內(nèi)要經(jīng)過(guò)精細(xì)加工，表面粗糙度Ra<0.08nm，以減少密封件的摩擦。螺紋焊接法蘭拉桿鑄鐵2、活塞、活塞桿活塞和缸筒內(nèi)壁間需要密封，采用的密封件有“O”形環(huán)、“Y”形油封、“U”形油封、“X”形油封和活塞環(huán)、組合式格來(lái)圈等。

(3)活塞?；钊牟牧贤ǔＪ卿摶蜩T鐵，有時(shí)也采用鋁合金?；钊麑?dǎo)向長(zhǎng)度——一般取缸筒內(nèi)徑的0.6～1.0。（4）活塞桿a、整體式活塞、活塞桿b、分體式螺紋連接：圖（a）適用于負(fù)載較小，受力較平穩(wěn)的液壓缸中；非螺紋連接：是由鋼材做成實(shí)心桿或空心桿，表面經(jīng)淬火再鍍鉻處理并拋光（也可磨光）（b）半環(huán)式（c）卡鍵式連接（d）卡銷式連接3、密封裝置液壓缸中的密封活塞和缸體之間活塞桿和端蓋之間的密封，缸蓋和缸筒之間密封裝置的要求：(1)在一定工作壓力下，具有良好的密封性能。(2)相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面之間的摩擦力要小，且穩(wěn)定。(3)要耐磨，工作壽命長(zhǎng)，或磨損后能自動(dòng)補(bǔ)償。(4)使用維護(hù)簡(jiǎn)單，制造容易，成本低。密封形式：間隙密封；（活塞環(huán)密封）；密封圈密封。（1）間隙密封：三角形環(huán)形槽（平衡槽）快進(jìn)油缸及緩沖結(jié)構(gòu)原理——三角槽節(jié)流緩沖停止、啟動(dòng)通過(guò)單向閥快速絲杠進(jìn)油縫隙單向閥端面限位保證進(jìn)油放縫隙快進(jìn)（2）活塞環(huán)密封（開(kāi)口金屬環(huán)）：適用于高壓、高速或密封性能要求較高的場(chǎng)合。（3）密封圈密封：

(1)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制造方便，成本低；

(2)能自動(dòng)補(bǔ)償磨損；

(3)密封性能可隨壓力加大而提高，密封可靠；

(4)被密封的部位，表面不直接接觸，所以加工精度可以放低

(5)既可用于固定件，也可用于運(yùn)動(dòng)件。（不同）（6）標(biāo)準(zhǔn)件，易采購(gòu)1）優(yōu)點(diǎn)：密封圈的材料應(yīng)具有較好的彈性適當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度耐熱耐磨性能好摩擦系數(shù)小與金屬接觸不互相粘著和腐蝕與液壓油有很好的“相容性”。2）材料要求：材料：耐油橡膠；尼龍

聚氨脂3）密封圈形狀：“O”形：內(nèi)徑×斷面直徑——?jiǎng)?、靜密封“Y”形——活塞動(dòng)密封“V”形——活塞桿與套YVO形密封圈的使用Y形密封圈的使用p68活塞桿和端蓋處的密封回轉(zhuǎn)軸密封圈彈簧4、緩沖裝置（1）型式：1）間隙緩沖裝置；

2）可調(diào)節(jié)流緩沖裝置；

3）可變節(jié)流緩沖裝置。針閥縫隙快進(jìn)油缸及緩沖結(jié)構(gòu)原理——三角槽節(jié)流緩沖停止、啟動(dòng)通過(guò)單向閥快速絲杠進(jìn)油縫隙單向閥端面限位保證進(jìn)油放縫隙快進(jìn)（2）緩沖原理：當(dāng)活塞接近端蓋時(shí)，增大液壓缸回油阻力，使緩沖油腔內(nèi)產(chǎn)生足夠的緩沖壓力，使活塞減速，從而防止活塞撞擊端蓋。5、排氣裝置在安裝過(guò)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。排氣孔排氣塞p69(1)在保證滿足設(shè)計(jì)要求的前提下，盡量使液壓缸的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊，尺寸小，盡量采用標(biāo)準(zhǔn)形式和標(biāo)準(zhǔn)件，使設(shè)計(jì)、制造容易，裝配、調(diào)整、維護(hù)方便。三、液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1、液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問(wèn)題(3)當(dāng)確定液壓缸在機(jī)床上的固定形式時(shí)，必須考慮缸體受熱后的伸長(zhǎng)問(wèn)題。(4)當(dāng)液壓缸很長(zhǎng)時(shí)，應(yīng)防止活塞扦由于自重產(chǎn)生過(guò)大的下垂而使局部磨損加劇。(2)應(yīng)盡量使活塞扦在受拉力的情況下工作，以免產(chǎn)生縱向彎曲失穩(wěn)，或在受壓狀態(tài)下具有良好的縱向穩(wěn)定性。(5)應(yīng)盡量避免用軟管連接。(6)液壓缸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完后，應(yīng)對(duì)液壓缸的強(qiáng)度、穩(wěn)定性進(jìn)行驗(yàn)算。2、液壓缸主要尺寸的計(jì)算液壓缸的缸筒內(nèi)徑D是根據(jù)負(fù)載的大小和選定的工作壓力，或運(yùn)動(dòng)速度和輸入的流量，按有關(guān)公式計(jì)算后，再?gòu)膰?guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T2348－1993（等效于ISO3320－1987）中選取最近的標(biāo)準(zhǔn)值而得到的。（1）活塞桿直徑d（2）活塞缸缸筒長(zhǎng)度L由最大工作行程長(zhǎng)度決定，缸筒的長(zhǎng)度一般最好不超過(guò)其內(nèi)徑的20倍。（3）最小導(dǎo)向長(zhǎng)度當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H?；钊膶挾菳：一般取B=(0.6-1.0)D導(dǎo)向套滑動(dòng)面的長(zhǎng)度A，一般在D<80mm時(shí)取A=(0.6-1.0)D；在D>80mm時(shí)取A=(0.6-1.0)d（d為活塞桿直徑）。為保證最小導(dǎo)向長(zhǎng)度，過(guò)分增大A、B多時(shí)不合適的，必要時(shí)可在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套（圖中K）隔套的長(zhǎng)度C由需要的最小導(dǎo)向長(zhǎng)度H決定，（3－22）3、強(qiáng)度校核液壓缸的缸筒壁厚δ、活塞桿直徑d和缸蓋處固定螺栓的直徑，在高壓系統(tǒng)中必須進(jìn)行強(qiáng)度校核。（1）缸筒壁厚的校核當(dāng)D/δ≥10薄壁時(shí)，壁厚按下式校核（3－23）py—缸筒試驗(yàn)壓力，缸的額定壓力pn≤16MPa時(shí)取py

＝1.5pn缸的額定壓力pn>16MPa時(shí)取py

＝1.25pn〔σ〕－為缸筒材料的許用應(yīng)力，〔σ〕＝σb/n，σb－材料抗拉強(qiáng)度極限，

n——安全系數(shù)，一般取n＝5。當(dāng)D/δ<10厚壁時(shí)：（3－24）如為半環(huán)連接，δ應(yīng)取缸筒壁厚最小處的值。（2）活塞桿直徑校核活塞桿直徑d的校核按式（3－25）F－活塞桿上的作用力〔σ〕－活塞桿材料的許用應(yīng)力，一般〔σ〕＝σb/1.4（3）液壓缸蓋固定螺栓直徑校核

液壓缸蓋固定螺栓在工作過(guò)程中同時(shí)承受拉應(yīng)力和扭應(yīng)力，其螺栓直徑可按下式校核（3－26）式中，F(xiàn)－液壓缸負(fù)載z－固定螺栓個(gè)數(shù)k－螺栓擰緊系數(shù)，K=1.12－1.5〔σ〕＝σs/（1.2－1.5），σs－材料的屈服強(qiáng)度極限4、緩沖計(jì)算液壓缸緩沖計(jì)算主要是估計(jì)液壓缸內(nèi)出現(xiàn)的最大沖擊壓力，以便用來(lái)校核缸筒強(qiáng)度、制動(dòng)距離是否符合要求。工作腔的液壓能和工作部位的動(dòng)能不能全部被緩沖腔所吸收，制動(dòng)中就可能產(chǎn)生活塞和缸蓋相碰現(xiàn)象。液壓缸在緩沖時(shí)，緩沖腔內(nèi)產(chǎn)生的液壓能E1和工作部件產(chǎn)生的機(jī)械能E2分別為E1＝pcAclc（3－27）（3－28）式中，lc－緩沖長(zhǎng)度；pc－緩沖腔中的平均緩沖壓力；Ac

、

Ap

－緩沖腔、高壓腔有效面積；m－工作部件總質(zhì)量；v0

－工作部件運(yùn)動(dòng)速度；Ff－摩擦力當(dāng)E1=E2時(shí)，工作部件的機(jī)械能全部被緩沖腔液體所吸收，由上兩式得：（3－29）若緩沖裝置為節(jié)流口可調(diào)式緩沖裝置，在緩沖過(guò)程中的緩沖壓力逐漸降低，假定緩沖壓力現(xiàn)行地降低，則最大的緩沖壓力為（3－30）若緩沖裝置為節(jié)流口變化式緩沖裝置，則由于緩沖壓力始終不變，最大緩沖壓力值仍可用（3－29）計(jì)算。5、液壓缸穩(wěn)定性校核對(duì)受壓的活塞桿來(lái)說(shuō)，一般其直徑d應(yīng)不小于長(zhǎng)度l的1/15。當(dāng)l/d≥15時(shí)，須進(jìn)行穩(wěn)定性校核，應(yīng)使活塞桿所承受的負(fù)載力F小于使其保持工作穩(wěn)定的臨界負(fù)載力Fk。的值與活塞桿的材料、截面形狀、直徑和長(zhǎng)度，以及液壓缸的安裝方式等因素有關(guān)。驗(yàn)算可按材料力學(xué)有關(guān)公式進(jìn)行。四、液壓缸常見(jiàn)故障分析與排除在液壓缸運(yùn)行故障的眾多原因中，安裝、使用和維護(hù)不當(dāng)是造成其故障的重要原因。一、液壓缸不能動(dòng)作1、執(zhí)行運(yùn)動(dòng)部件的阻力太大。排除方法：排除執(zhí)行機(jī)構(gòu)中存在的卡死、楔緊等問(wèn)題；改善運(yùn)動(dòng)部件的潤(rùn)滑狀態(tài)。2、進(jìn)油口油液壓力太低，達(dá)不到規(guī)定值。排除方法：檢查有關(guān)油路系統(tǒng)的泄漏情況并排除泄漏；檢查活塞與活塞桿處密封圈有無(wú)損壞、老化、松脫等現(xiàn)象；檢查液壓泵、壓力閥是否有故障。3、油液未進(jìn)入液壓缸。排除方法：檢查油管、油路，特別是軟管接頭是否已被堵塞，應(yīng)依次檢查從缸到泵的有關(guān)油路并排除堵塞；檢查溢流閥的錐閥與閥座間的密封是否良好；檢查電磁閥彈簧是否損壞或電磁鐵線圈是否燒壞，油路是否切換。4、液壓缸本身滑動(dòng)部件的配合過(guò)緊，密封摩擦力過(guò)大。排除方法：活塞桿與導(dǎo)向套之間應(yīng)選用H8/f8配合；檢查密封圈的尺寸是否嚴(yán)格按標(biāo)準(zhǔn)加工；如采用的是V形密封圈，應(yīng)將密封摩擦力調(diào)整到適中程度。5、由于設(shè)計(jì)和制造不當(dāng)。當(dāng)活塞行至終點(diǎn)后回程時(shí)，液壓油作用在活塞的有效工作面積過(guò)小。排除方法：改進(jìn)設(shè)計(jì)、重新制造。6、活塞桿承受的橫向載荷過(guò)大，特別別勁、咬死。排除方法：安裝液壓缸時(shí)，應(yīng)保證缸的軸線位位置與運(yùn)動(dòng)方向一致；使液壓缸承受的負(fù)載盡量通過(guò)缸軸線，避免產(chǎn)生偏心現(xiàn)象。長(zhǎng)液壓缸水平旋轉(zhuǎn)時(shí)，活塞桿因自重產(chǎn)生撓度，使導(dǎo)向套、活塞產(chǎn)生偏載，導(dǎo)致缸蓋密封損壞、漏油，活塞卡死在缸筒內(nèi)。對(duì)此可采取如下措施：加大活塞長(zhǎng)度，活塞外圓加工成鼓凸形，使活塞能自位，改善受力狀況，以減少和避免拉缸；活塞與活塞桿的連接采用球形接頭。7、液壓缸的背壓太大。排除方法：減小背壓。其中液壓缸不能動(dòng)作的重要原因是，進(jìn)油口油液他力太低，即工作壓力不足。造成液壓系統(tǒng)工作壓力不足的原因，主要是液壓泵、驅(qū)動(dòng)電機(jī)和調(diào)壓閥有故障，其他原因還有;過(guò)濾器堵塞、油路通徑小、油液粘度過(guò)高或過(guò)低；油液中進(jìn)入過(guò)量空氣；污染嚴(yán)重；管路接錯(cuò)；壓力表?yè)p壞等。二、動(dòng)作不靈敏（有阻滯現(xiàn)象）液壓缸動(dòng)作不靈敏不同于液壓缸的爬行現(xiàn)象，