第三章执行元件

佛
山 科
布置在缸筒两端的最高处，使缸
学 技
中的空气随油液的流动而排走 与
第一节 直线往复运动执行元件
气
压
传 动
二、气缸 气缸以压缩空气为动力，驱动机
构作直线往复运动。
第 三
气缸是气动系统中使用最多的执行元件。
章
执 （一） 气缸的类型
行
元
件
佛 山 科 学 技 术 学 院
液
压 与
（二） 普通气缸
执
行 元
效行程的三倍。
件
进、出油口在活塞杆上，或
佛 山
用软管连接在缸筒两端；
科
学
工作台移动范围约为活塞有
技
术 学
效行程的二倍。
院
液
压
双杆活塞缸
与
气
压 传
当活塞左右运动对应的油
动
压和输入流量相同时，两个
第 三
方向上输出的推力和速度就
章
是相等的。
执
行 元
设：A - 活塞的有效面积；D、d—活塞和活塞杆的直径；
学
技
术
学
院
液
压
缓冲装置
与
气
压
传
利用活塞或缸筒移动到接近终点时，将活塞
动
和缸盖之间的一部分液体封住，迫使液体从小
第 三
孔或缝隙中挤出，从而产生很大的阻力，使工
章 执
作部件制动，避免活塞和缸盖的相互碰撞。
行 元
常用的缓冲装置有：
件
节流口可调式缓冲装置
佛
山
科
节流口变化式缓冲装置
学
技
术
学
院
液
压
节流口可调式缓冲装置
气
压
传 动
活塞环密封
第 三 章 执 行 元 件
佛 山 科 学 技 术 学 院
活塞密封
通过在活塞外表面的 环形槽中放置切了口的金 属环来实现密封。
金属环依靠弹性变形紧 贴在缸筒内表面上，在高 温、高压和高速运动场合 有很好的密封性能。
缺点是制造工艺比较复 杂。
液
压
与
气
压
传 动
橡胶圈密封
第 三 章 执 行 元 件
这种推力变化情况，正适合于自动装卸车对推
山 科
力的要求。
学
技
术
学
院
液
压
与
气
压
传 动
小结
液压缸类型
双杆
第 1. 活塞式液压缸
三 章
单杆
执 行 元 件
2. 柱塞式液压缸
双作用 单作用 （弹簧复位）
佛 山
科 3. 伸缩式液压缸
学 技 术 学 院
双作用
单作用
液 压
一、液压缸
与
气
压
传 动
（二） 液压缸的结构
技 术
倍。
学
院
液
压
单杆活塞缸
与
气
压
传 动
速度和推力计算式
第 三 章 执 行 元 件
佛 山 科 学 技 术 学 院
液
压
单杆活塞缸
与
气
压
传
动
单活塞杆液压缸左右两
第 三
腔同时接通压力油，这种
章
连接方式称为差动连接，
执 行
此缸称为差动缸。
元
件
此时液压缸两腔压力相等，但两腔活塞的工作
佛 山
面积不相等，活塞将向有杆腔方向运动。
（三） 其他形式气缸
气
压 传
有无杆气缸、磁性气缸、开关气缸、制动
动
气缸、坐标气缸、手指气缸、气液阻尼气缸
第 三
等。
章
执
气液阻尼气缸
行
元 件
与液体相比，气体具有可压缩性。因此，
在外载荷发生变化时会导致气缸的输出运动
佛
产生"爬行"或"自移"现象。
山
科 学
在要求气缸有较高的位置和速度精度时，
技 术
宜使用气液阻尼缸。
学
院
液 压
一、液压缸
与
气
压
传 动
（二） 液压缸的结构
由缸筒、前后缸盖、活塞、活塞杆、密封装置、
第 三
缓冲装置等主要零件组成。
章
执 行 元 件
佛
山
科
学
技 术
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-管接头 12-导向套 13-缸盖 14-防尘圈 15-活塞杆 16-定位螺钉 17-耳环
液 压 与 气 压 传 动
第 三 章
执 行 元 件
佛 山 科 学 技 术 学 院
液
压 与
概述
气
压
传 动
液压与气动系统中的执行元件，是将流体的
压力能转化为机械能的元件。
第
三
章
执行元件驱动机构作直线往复或旋转（或摆
执 行
动）运动。
元
件
压力
力（转矩）
执行
佛
山 科
流量
元件
速度（转速）
学
技
术
学
院
液
压 与
第一节 直线往复运动执行元件
和缸筒的内壁不接触，缸筒
件
内孔只需粗加工即可。
佛 山 科 学 技 术 学 院
液
压
伸缩式液压缸
与
气
压
传 动
特点
第 三
1.由两个或多个活塞套装而
章
成，前一级活塞杆是后一级
执
行 元
活塞缸的缸筒；
件
佛 山
2.伸出时，可以获得很长的工作行程，缩回时可
科 学
保持很小的结构尺寸；
技
术
学
院
液
压
伸缩式液压缸
与
气
压
学
院
液
压
与
气
压
传 动
间隙密封
第 三 章 执 行 元 件
佛 山 科 学 技 术 学 院
活塞密封
在活塞上开出的若干 道深0.3mm至0.5mm的 环形槽，可以增大油液从 高压腔向低压腔泄漏的阻 力，从而减小泄漏。
间隙密封是一种最简单 的密封形式，常用在活塞 直径较小、工作压力较低 的液压缸中。
液
压
与
液压缸的结构形式很多，在此以单杆活塞缸
第
三 为例，说明液压缸的基本组成。
章
执 行 元 件
佛
山
科
学
技 术
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-管接头 12-导向套 13-缸盖 14-防尘圈 15-活塞杆 16-定位螺钉 17-耳环
与
气
压
传 动
当活塞上的凸台进入端盖
凹腔后，圆环形回油腔中的
第
三 章
液体只能通过针形节流阀流
执
出，从而使活塞制动。
行
元
件
调节节流阀开口，可改变制动阻力大小。
佛 山
这种缓冲装置起始缓冲效果好，随着活塞向前
科 学
移动，缓冲效果逐渐减弱，因此它的制动行程较长。
技
术
学
院
液
压
节流口变化式缓冲装置
与
气
压
传 动
活塞上开有变截面的轴向
气
压
传
普通气缸在缸筒内只有一个活塞和一个活
动
塞杆，也有单作用和双作用之分。
第 三 章
执 行 元 件
佛 山 科 学 技 术 学 院
液
压 与
（二） 普通气缸
气
压
传
动
第 三 章 执 行 元 件
佛 山
回程靠弹簧实现。
科 学
由于气缸活塞杆初始位置处于退回的位置，
技 术
因此也称为预缩型单作用气缸。
学
院
液
压 与
学
院
液
压
缸体组件
与
气
压
传 动
缸体组件包括缸筒、
缸盖和一些连接零
第
三 章
件。
执
缸筒可以用铸铁
行
元 件
（低压时）和无缝
钢管（高压时）制
佛
成。
山
科
学 技
缸筒和缸盖的常见连接方式如图所示。
术
学
院
液
压
缸体组件
与
气
压
传 动
法兰连接，加工和
第
拆装都很方便，只
三 章
是外形尺寸大些；
执
行
元
半环连接，要求缸
件
筒有足够的壁厚；
科
学
向液压缸右腔输油，左腔通油箱，活塞向左运
技
术 学
动。
院
液
压
单杆活塞缸
与
气
压
传
动
单活塞杆液压缸左右两
第 三
腔同时接通压力油，这种
章
连接方式称为差动连接，
执 行
此缸称为差动缸。
元
件
佛 特点 1.在不增加输入流量的情况下提高活塞的
山 科
运动速度；
学 技
2.输出力降低了。
术
学
院
液
压
柱塞液压缸
与
气
压
传 动
佛 山 科 学 技 术 学 院
活塞密封
磨损后能自动补偿、并且密封 性能会随着压力的加大而提高, 结构简单、应用广泛。
左图采用了Y形橡胶圈， 使两唇面向油压，以便在压 力油作用下使两唇张开。
如果压力波动较大、运动 速度较高，则须考虑在Y形密 封圈中添加支撑件。
液
压
与
气
压
传 动
橡胶圈密封
第 三 章 执 行 元 件
传 动
特点
第 三
3.在各级活塞依次伸出时，
章 执
液压缸的有效面积是逐级变
行 元
化的。
件
佛 在输入流量和压力不变的
山
科 学
情况下，液压缸的输出推
技 术
力和速度逐级变化：
学
院
液
压
伸缩式液压缸
与
气
压
传 动
特点
第 三
4.起动时活塞有效面积最大，
章
输出推力也最大，随着行程
执
行 元
逐级增长，推力随之减小；
件
佛
三 章
执
行
元 件
若不排除就会使缸的运动不平稳，引起爬行
和振动，严重时会使液体氧化腐蚀液压元件。
佛 山 科 学 技 术 学 院
液
压
排气装置
与
气
压
传 动
排气阀和排气塞都要安装在液
压缸的最高部位。
第
三 章
注意 并非所有的液压缸都设
执 行
置排气装置。
元
件
对于要求不高的液压缸往往不设
专门的排气装置，而是将通油口
元 有着重要影响。
件
活塞密封
佛 根据密封位置不
山
科 学
同，密封装置有
技
术
学
院
活塞杆密封 缸盖密封
液
压
活塞密封
与
气
压
传 动
指活塞外表面与缸筒内表面之间的密封，用
来防止液压缸中高压容腔的油液向低压容腔中
第 三
泄漏。
章
执 行 元 件
佛
山
科
学
技 术
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-管接头 12-导向套 13-缸盖 14-防尘圈 15-活塞杆 16-定位螺钉 17-耳环
活塞密封
磨损后能自动补偿、并且密封 性能会随着压力的加大而提高, 结构简单、应用广泛。
佛
山
科
学
技 术
上图中采用的是O形橡胶圈。
学
院
液
压
活塞杆密封
与
气
压
传 动
指活塞和活塞杆之间的密封。
第 三 章 执 行 元 件
佛
山
科 学
1-缸底 2-弹簧挡圈 3-套环 4-卡环 5-活塞 6- 型密封圈 7-支承环 8-挡圈 9- 形密封圈 10-缸筒 11-管接头 12-导向套 13-缸盖 14-防尘圈 15-活塞杆 16-定位螺钉 17-耳环
件
q—输入流量； p1、p2—进、出口压力；
ηm、ηv—缸的机械效率、容积效率
佛 山
科
学 技 术
学
院
液
压
单杆活塞缸
与
气
压
传
动
只在活塞一端有活塞
第
三 章
杆，缸的两腔有效工作
执
面积不相等。
行
元
件
安装也有缸筒固定和活塞杆固定两种，
佛 山
进、出油口根据安装方式而定。
科 学
工作台移动范围都为活塞有效行程的两
三角节流槽。
第
三
活塞移近端盖时，回油腔
章
执
油液只能经过三角槽流出，
行 元
使活塞受到制动作用。
件
随着活塞的移动，三角槽通流截面逐渐变小，
佛 山
阻力作用增大，因此，缓冲作用均匀，冲击压力
科
学 较小，制动位置精度高。
技
术
学
院
液
压
排气装置
与
气
压
传
动
由于液体中混有空气或液压缸停止使用时空
第 气侵入，在液压缸的最高部位常会聚积空气。
特点
第 三
1.柱塞式液压缸是单作用液
章
压缸，即靠液压力只能实现
执
行 元
一个方向的运动，回程要靠
件
自重（当液压缸垂直放置时）
或其它外力；
佛
山 科
2.用两个柱塞缸组合，也能
学 技
用压力油实现往复运动；
术
学
院
液
压
柱塞液压缸
与
气
压
传 动
特点
第 三
3.柱塞运动时，由缸盖上的
章
导向套来导向，因此，柱塞
执
行 元
佛
山
科 学
螺纹连接，外形尺寸小，但拆装不方便，要有专用
技 术
工具；
学
院
液
压
缸体组件
与
气
压
传
动
拉杆式连接，拆装
第
容易，但外形尺寸
三 章
大；
执
行 元
焊接连接，结构简
件
单，尺寸小，但可
佛
能会有因焊接有一
山 科
些变形。
学
技
术
学
院
液
压
活塞和活塞杆
与
气
压 传
活塞和活塞杆的常见连接方式如图所示。
动
螺纹式连接结
气
压
传 动
一、液压缸 实现直线的往复运动。
（一） 液压缸的类型
第
三 章
按结构形式，可以分为：
执