第三章 液压与气压执行元件

在液压缸中最具有代表性的结构是双作用单杆活塞式 液压缸的结构，它可以通过差动连接，在不增加液压 泵流量的前提下实现快速运动，广泛应用于组合机床 的液压动力滑台和各类专用机床中，是工程机械中常 用的液压缸。液压缸的结构一般由缸体组件、活塞组 件、密封装置、缓冲装置和排气装置所组成。
阶段三 液压缸的组成
1．缸体组件 缸体组件包括缸筒、前后缸盖和导向套等

图3-9缸筒与端盖的连接形式
2．活塞组件

活塞组件由活塞活塞杆和连接件等组成，活塞 和活塞杆连接形式有多种，随着工作压力、安 装形式、工作条件等的不同有很多种。
活塞与活塞杆连接形式
3．液压缸的缓冲
液压缸的缓冲装置是为了防止活塞在行
程终了时和缸盖发生撞击。 分为： （1）环状间隙式缓冲装置。 （2）圆锥形环隙式缓冲装置。 （3）可变节流式缓冲装置。 （4）可调节流式缓冲装置。
4．多作用内曲线径向柱塞马达

内曲线马达有轴转式、壳 转式，定量式、变量(可调 式)，单排柱塞、双排柱塞 、多排柱塞等多种形式。
5．曲轴连杆式径向马达

连杆柱塞马达具有结构简单，制造容易，价格 较低等优点；但其体积和重量较大，转矩脉动 较大，低速稳定性差。常用的马达额定工作压 力为21MPa，最高工作压力为31．5MPa，最 低稳定转速可达3r／min。
任务二 液压马达

液压马达是将液压能转变为机械能的一种能量转换装 置，是液压设备执行机构实现旋转运动的执行元件。 从结构形式上分，液压马达和液压泵的分类完全一样 ，有齿轮式、叶片式、柱塞式和螺杆式。从工作原理 看，液压马达和液压泵是可逆的，但实际上由于二者 在结构上存在微小差异，故液压泵一般不能作为液压 马达使用。
1．双作用气缸
双活塞杆气缸因为
两端活塞杆直径相 同，所以两端的有 效面积也就相等。 气缸往复运动时的 速度和输出力均相 等。一般适用于气 动加工机械及包装 机械上。
2．单作用气缸

单作用气缸是指气缸仅有一端进出气口，即压 缩空气从此口进入，推动活塞(柱塞)向一个方 向运动，而返回时要借助外力如弹簧力、膜片 张力、重力等。
阶段一 液压马达的分类
液压马达的结构如液压泵一样也可分为齿轮式 、叶片式和柱塞式3大类。若按转速来分，一 般认为，额定转速高于500 r／min的液压马达 属于高速马达；额定转速低于500 r／min的液 压马达属于低速马达。 通常，高速液压马达的输出转矩不大，故又称 为高速小转矩液压马达。低速液压马达的输出 转矩较大，所以又称为低速大转矩液压马达。
任务三 气缸
气缸是气动系统的执行元件之一。它是
将压缩空气的压力能转换为机械能并驱 动工作机构作往复直线运动或摆动的装 置。与液压缸比较，它具有结构简单， 制造容易，工作压力低和动作迅速等优 点。
阶段一 气缸的分类及工作原理
气缸的分类气缸种类很多，结构各异，分类方 法也多，常用的有以下几种。 ①按压缩空气在活塞端面作用力的方向不同分 为单作用气缸和双作用气缸。 ②按结构特点不同分为活塞式、薄膜式、柱塞 式、摆动式等。 ③按安装方式可分为耳座式、法兰式、轴销式 和凸缘式、嵌入式、回转式等。 ④按功能分为普通式、缓冲式、气—液阻尼式 、冲击式、步进式等。

液压缸的类型和特点
按其作用方式，可分为单作用式和双作用式两 大类。单作用式液压缸在液压力作用下只能朝 一个方向运动，其反向运动需要依靠重力或弹 簧等外力实现。双作用式液压缸依靠液压力可 实现正、反两个方向的运动。 按结构形式可分为活塞式、柱塞式、组合式和 摆动式等类型，其中以活塞式液压缸应用最多 。
2．液压马达主要参数的计算公式
3．液压马达的选择
选择液压马达时需考虑的因素较多，如
转矩、转数、工作压力、排量、外形及 连接尺寸、容积效率、总效率等。 液压马达的种类较多，可针对不同的 工况，选择合适的液压马达。
4．液压马达的基本图形符号
(a)单向定量马达；(b)单向变量马达；(c)双向定量马达； (d)双向变量马达；(e)摆动式液压马达

1.活塞式液压缸
活塞式液压缸又分为双活塞杆液压缸和
单活塞杆液压缸两种。其固定方式有缸 体固定和活塞杆固定两种。 （1）双活塞杆液压缸
（2）单活塞杆液压缸
单活塞杆液压缸仅有一根活塞杆，活塞
两端的有效面积A不相等。当供油压力 p1，、流量q1以及回油压力p2相同时， 液压缸左、右两个运动方向的液压推力F 和运动速度可不相等。
（2）单活塞杆液压缸
单活塞杆液压缸在其左、右两腔相互接
通并同时输入液压油时，称为差动连接 。
2.柱塞式液压缸


柱塞式液压缸只能在压力油作用下产生单向运动，它 的回程需要借助于外力的作用(垂直放置时柱塞的自重 、弹簧力等)。为了获得双向往复运动，柱塞式液压缸 常成对使用。 柱塞式液压缸常用在工作行程较长的导轨磨、龙门刨 床等液压系统中。
3．薄膜式气缸


薄膜式气缸是一种利用膜片在压缩空气作用下产生的 变形来推动活塞杆作直线运动的气缸。 薄膜式气缸的优点是结构紧凑、成本低、维修方便、 寿命长、效率高；缺点是变形小，行程小(不超过40～ 50mm)，而且输出力随行程加大而减小。其应用范围 受到一定限制。
4．气—液阻尼缸


气—液阻尼缸是属于特殊功能气缸，它克服了普通气 缸“爬行”与“自走”的缺点，综合了气压传动与液 压传动的优点，即气压传动动作快，液压传动平稳易 调节，使该缸组合后运动平稳，速度增快且调节方便 。 气—液阻尼缸按组合形式又分为串联式和并联式两种
5．冲击汽缸
冲击汽缸是一种较新型的气动 执行元件。它是把压缩空气的 压力能转换为活塞、活塞杆的 高速运动，输出动能，产生较 大的冲击力，打击工件做功的 一种汽缸。 冲击汽缸与普通汽缸相比较， 结构上增加了一个具有一定容 积的蓄能腔和喷嘴。

阶段二 标准化气缸
标准化气缸是气动技术发展到一定程度

Hale Waihona Puke 3．轴向柱塞马达改变斜盘倾角的方向，就可以改变马达的旋转 方向，此时马达成为双向变量马达。 轴向柱塞马达的结构形式很多，由于柱塞副 构成的工作容积密封性好，因此适用于工作压 力较高的场合。

4．多作用内曲线径向柱塞马达

用具有特殊内曲线的凸轮环使每个柱塞在轴每 转一周中往复运动多次的径向柱塞马达，称为 多作用内曲线径向柱塞式液压马达(简称内曲 线马达)。它尺寸较小，径向受力平衡，转矩 脉动小，转动效率高，并能在很低转速下稳定 工作，因此应用较广泛。
阶段三 液压马达的主要技术参数和计 算公式




1．液压马达的主要技术参数 ①排量——马达轴每转一转所需输入的液体体积。 ②额定压力——在额定转数范围内连续运转，能达到设计寿命的最高 输入压力。 ③最高压力——允许短暂运行的最高压力。 ④背压——液压马达运转时出油口侧的压力，能保证马达稳定运转时 最低出油口侧的压力称为最低背压。 ⑤额定转速——在额定压力、规定背压条件下，能够连续运转并能达 到设计寿命的最高转速。 ⑥最低转数——在额定压力下能稳定运转的最低运转数。 ⑦额定转数——在额定压力作用下液压马达能稳定运转的转数。 ⑧最大转矩——允许短暂运行的最高压力输入马达后所产生的转矩。 ⑨功率——液压马达输出轴上输出的机械功率。 ⑩容积效率——液压马达理论流量与实际流量的比值。 ⑩总效率——液压马达的输出功率与输入功率的比值。
2．单作用气缸




单作用气缸具有如下特点： (1)进气口只有一个，结构简单、耗气量少； (2)输出外力小。因为用弹簧、膜片复位，在此起背压作用。压缩 空气的能量不能全部用于做有用功，有一部分能量需要用来克服 弹簧或膜片的弹力，所以活塞杆推力减少。 (3)行程短。缸内因为安有弹簧或膜片，占有一定的空问，故活塞 的有效行程缩短。 (4)输出力与运动速度稳定性较差。弹簧等弹性元件的弹力是随其 大小的变化而变化，而使推力与运动速度在行程中有变化。 所以，单作用气缸适用于行程小、输出力和运动速度要求不高 的场合，如定位、夹具等。

5.伸缩缸

伸缩式液压缸又称为多级液压缸活塞伸出顺序是先大 后小，相应的推力也是由大到小，伸出时的速度是由 慢到快。活塞缩回时的顺序，一般是先小后大，缩回 速度是由快到慢。这种缸的特点是活塞杆伸出行程大 ，收缩后结构尺寸小，结构紧凑。适用于工程机械和 其他行走机械，如自卸汽车、起重机等设备。
双作用单杆缸的典型结构
3.摆动缸


摆动式液压缸又称为摆动式液压马达或回转液压缸。 它把液压油的压力能转变为摆动运动的机械能。常用 的摆动式液压缸有单叶片式和双叶片式两种。 摆动式液压缸一般用于中、低压的工件夹紧装置、送 料装置、间歇进给机构以及需要周期性进给的系统中 。
4.增压缸
增压缸能将输入的低压油转变为高压油，供液 压系统中的某一分支油路使用。它由复合缸与 具有特殊结构的活塞等零件组成。 增压缸只能从高压端输出的油液中获取大的推 力，其本身不能直接作为执行元件。所以，安 装时应尽量使它靠近执行元件。
第3章 液压与气压执行元件
一
液压缸
液压马达
气缸
二
三
四
气动马达
液压缸
液压缸是液压系统中常用的一种执行元件，它 是把液体的压力能转变为机械能的转换装置。 一般用于实现直线往复运动或摆动。 液压缸按其结构特点的不同，可分为活塞缸、 柱塞缸和摆动缸三大类。活塞缸和柱塞缸用以 实现往复运动，输出推力和速度。摆动缸能实 现小于360°的往复运动，输出转矩和角速度 。
3．液压缸的缓冲
4.液压缸的排气

液压系统中渗入空气后，会影 响运动的平稳性，引起活塞低 速运动时的爬行和换向精度下 降等，甚至在开车时，会产生 运动部件突然冲击现象。为了 便于排出积留在液压缸内的空 气，油液最好从液压缸的最高 点进入和引出。对运动平稳性 要求较高的液压缸常在两端装 有排气塞。