液压执行元件(1)
第五章 液压系统的执行元件
液压缸的设计内容和步骤 (1)选择液压缸的类型和各部分结构形式。 (2)确定液压缸的工作参数和结构尺寸。 (3)结构强度、刚度的计算和校核。 (4)导向、密封、防尘、排气和缓冲等装置的设计。 (5)绘制装配图、零件图、编写设计说明书。
液压缸的典型结构——拉杆液压缸结构
缸体组件
活塞组件
密封装置
要求液压缸所选用的密封元件，在工作压力下具有良好 的密封性能。并且，密封性能应随着压力升高而自动提高， 使泄漏不致因压力升高而显著增加。
液压缸常用的密封方法：
间隙密封 密封元件的密封 间隙密封
缓冲结构示例
排气装置
5.3 液压缸的设计与计算
2.齿条活塞缸
由两个活塞缸和一套齿条传动 装置组成的复合式缸。
齿轮齿条传动装置将活塞的移 动变成齿轮的传动，用于实现工 作部件的往复摆动或间歇进给运 动。
用在机床的进刀机构、回转工 作台转位、分度装置、液压机械 手等。
3.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高压支路 使用。但它不是能量转换装置， 只是一个增压器件。 不计摩擦力，根据力平衡关系，可有如下等式：
液压缸主要尺寸的确定
1、工作压力的选取
根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小， 然后参考下表选取适当的工作力。
液压缸工作压力的确定
负载
缸工作压力
0～0.7
70～140
140 ～250
>250
液压执行元件各有什么用途
液压执行元件各有什么用途液压执行元件是液压系统中的核心部件，主要用于将液压能转化为机械能，实现各种工程机械的运动。
常见的液压执行元件包括液压缸、液压马达和液压伺服阀等。
它们各有不同的用途，具体如下：1. 液压缸：液压缸是最常见和应用广泛的液压执行元件，主要用于产生线性运动。
它通常由缸体、活塞、活塞杆和密封件等部件组成。
液压缸可用于各种工程机械，如挖掘机、铲车和推土机等，实现各种行程和推力的精确控制。
2. 液压马达：液压马达是将液压能转化为旋转运动的液压执行元件。
它通常由马达本体、齿轮或液压马达柱塞等组成。
液压马达广泛应用于各种需要转动运动的工程机械，如起重机、钻机和混凝土泵等。
3. 液压伺服阀：液压伺服阀是用于控制和调节液压系统中流量和压力的重要元件。
通过调节阀芯的位置和开口大小，实现对液压能的精确控制。
液压伺服阀广泛应用于液压系统中的动态控制和自动化控制系统。
4. 液压驻车制动器：液压驻车制动器主要用于工程机械和汽车等的停车制动。
它通过液压系统产生的压力来使制动器盘片紧密贴合，从而实现对车辆的牵制和停止。
5. 液力变矩器：液力变矩器是用于传递和调节动力的液压执行元件。
它通常由泵轮、涡轮和导向器等组成，可以实现变矩器的连续变比。
液力变矩器广泛应用于各种需要动力变速的工程机械和汽车等。
6. 液压传动件：液压传动件主要用于传递液压能和机械能的变换。
常见的液压传动件包括管路、接头和油管等。
液压传动件在液压系统中起到连接各个液压元件的作用，实现液压能的传递和分配。
总结来说，液压执行元件在工程机械、汽车等领域中起到至关重要的作用。
它们能够将液压能有效地转化为机械能，实现各种运动和动力传递。
液压执行元件的应用不仅提高了机械设备的工作效率和精度，还增加了操作的便利性和安全性。
学习任务2 液压传动系统动力和执行元件的学习
二、液压执行元件 (液压缸、液压马达)
1.液压缸
（1）活塞式液压缸 1）双杆式液压缸
（1）活塞式液压缸 1）双杆式活塞缸
活塞两端都有一根直径相等的活塞杆 伸出的液压缸称为双杆式活塞缸。
根据安装方式可分为缸筒固定式和活塞杆 固定式两种。
固定缸体时，工作台的往复 运动范围约为有效行程L的3 倍。
二、液压传动系统的组成
1)叶片泵具有结构紧凑、输出流量均匀、运转平稳、噪声小等优点。 2)自吸性和抗污染能力较差,结构复杂,造价高。 3)叶片泵多用于中高压液压系统中。
6.柱塞泵
柱塞泵是靠柱塞在缸体中做 往复运动造成密封容积的变 化来实现吸油与压油的。
柱塞泵的优点：
第一,构成密封容积的零件为圆柱形的柱塞和缸孔,加工方便,可 得到较高的配合精度,密封性能好,在高压下工作仍有较高的容积 效率。
当转子每转一周,每个工作空间要完成 两次吸油和压油, 称为双作用叶片泵。
这种叶片泵由于有两个吸油腔和两个压 油腔,并且各自的中心夹角是对称的,所 以作用在转子上的油液压力相互平衡, 因此双作用叶片泵又称为卸荷式叶片泵。
为了要使径向力完全平衡,密封空间数 (即叶片数)应当是双数。
（3）叶片泵的特点
视频
2.液压泵的主要性能参数 （1）压力 油液的压力是由油液的自重和油液受到外力作用而产生的。
由于油液自重而产生的压力一般很小,可忽略不计。 所以油液的压力为:
p--油液压强N/m2,也称帕(Pa) ; F一作用的外力，N; A-油液表面的承压面积,即活塞的有效作用面积, m2。
1)工作压力 实际工作时输出的压力。 压力取决于负载和管路上的压力损失，与液压泵的流量无关。
中职液压与气压传动教案：液压传动的执行元件(全2课时)
中等专业学校2024-2025-1教案编号：备课组别机械组课程名称液压与气压传动所在年级二年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题§1-3 液压传动的执行元件（一）教学目标1.了解常用液压缸的类型和工作原理；2.掌握双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；重点双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；难点双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；教法讨论、讲授和练习；教学设备多媒体；教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容一、组织教学安定课堂秩序二、新课导入千斤顶为什么能够抬起沉重的汽车吗？吊车、载重汽车为什么能举升重物？千斤顶吊车载重汽车三、新课讲授（一）液压缸的类型及图形符号液压缸教学内容1.液压缸的类型及图形符号2.典型液压缸（1）双作用单杆液压缸1）结构和工作原理活塞的一端有杆，而另一端无杆，活塞两端的有效作用面积不等。
在工作中，一端进油，另一端回油，压力油作用在活塞上使得活塞杆前伸或后退。
2）双作用单杆液压缸的安装方式缸体固定活塞杆固定3）工作特点①工作台往复运动速度不相等工作台向右运动：教学内容工作台向左运动：②活塞两个方向的作用力不相等压力油进入无杆腔：压力油进入有杆腔：活塞杆伸出时速度慢，推力大；活塞杆退回时速度快，推力小.③可作差动连接F3 =F1－F2工作台向右运动，有杆腔排出的油液进入无杆腔，无杆腔得到的总流量增加，活塞向右移动速度加快。
（2）双作用双杆液压缸双作用双杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆，缸体两端设有进、出油口。
教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容1—导向套2—缸盖3—活塞杆4—活塞5—缸体工作特点1）工作台往复运动速度和液压推力相等2）可适应不同的工作环境四、课堂小结1.了解常用液压缸的类型和工作原理；2.掌握双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；五、布置作业完成课课练。
板书设计教后札记中等专业学校2024-2025-1教案编号：备课组别机械组课程名称液压与气压传动所在年级主备教师授课教师授课系部授课班级授课日期课题§1-3 液压传动的执行元件（二）教学目标1.了解常用液压缸的类型和工作原理；2.掌握双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；重点双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；难点双作用单活塞杆式液压缸的推力和速度计算；教法讨论、讲授和练习；教学设备多媒体；教学环节教学活动内容及组织过程个案补充教学内容一、组织教学安定课堂秩序二、新课导入三、新课讲授（一）液压缸的类型及图形符号1.液压缸的类型及图形符号2.典型液压缸（1）双作用单杆液压缸（2）双作用双杆液压缸（3）其他液压缸简介1)单作用柱塞缸①压力油的作用只能产生单向运动教学内容②成对使用得到双向运动2)伸缩缸由两级或多级活塞缸套装而成，前一级活塞缸的活塞就是后一级活塞缸的缸筒.3.液压缸的密封、缓冲及排气(1)液压缸的密封1）间隙密封在活塞上开出小沟槽，完全依靠活塞与缸筒间的精密配合保证密封效果.2）密封圈密封1—前端盖2—活塞3—缸体4—后端盖5、7—动密封6、8—静密封①O形橡胶密封圈用耐油橡胶制成，依靠装配后产生的压缩变形实现密封教学内容②Y形橡胶密封圈油的压力使两唇边紧压在两结合面上实现密封，密封能力随压力的升高而提高，有自动补偿能力③V形组合密封圈V形密封圈被压环压紧在支承环上时，V形密封环变形而起密封作用。
液压传动执行元件
• 三、相关知识
（一）概述 1、液压缸和摆动液压马达是液压系统中的执行 元件。其职能是将液压能转换为机械能。 2、液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出 量是直线速度和力。 3、摆动液压马达的输入量是液体的流量和压力， 输出量是角速度和转矩。 4、液压缸、摆动液压马达和液压马达都是液压 执行元件，且输入量都是流量和压力；不同的是： 前两者具有作往复运动的共性，液压马达则是作连 续旋转运动。
三 梁 四 柱 式 压 力 机
塑料注射成型机
• 二、任务分析
• 分析上述任务可知，主轴要完成的工作所需 的上下运动必须依靠液压传动系统中相关的元件 来带动，这个元件就是液压传动系统中的执行元 件。 • 在液压传动系统中执行元件一般有液压马达和 液压缸两种。液压缸的作用是将压力能转化为直 线运动，从而带动主轴产生上下运动。 • 下面我们一起来认识几种典型的液压缸。
液 压 传 动
黄 朗 宁
模块三
液压执行元件
课题二 压力机执行元件的选择
知识点 1、液压缸的分类与作原理 2、单出杆活塞液压缸的结构特点与工作特点 技能点 液压缸的选用、维护及故障诊断
一、任务的引入
图示为液压压力机、挖掘机及塑料注射成型机的外形图， 压力机主轴工作时产生上下运动，那么在压力机中是由什么元 件带动主轴来完成这一运动的呢？该如何来选择这些元件呢？
2
d2
D2 2d 2
d D d
2
D 2d
结论：当
或 d 0.707D
时，快进、快退速度相等。
D 2d
若往单活塞杆缸的无杆腔中输入压力油，同时将有杆 腔排出的油接回到无杆腔，这种方式叫缸油路的差动连 接，或称差动连接缸。因此，通常把压力进入无杆腔的 情况作为工作行程，把压力进入有杆腔的情况作为空回 行程。
项目四 液压执行元件答案
项目四液压执行元件一、填空题1.单杆液压缸可采用连接，使其活塞缸伸出速度提高。
（差动）2. 液压缸从结构主要有、和摆三大类，从作用方式有和。
（活塞式、柱塞式、摆动式、单作用式、双作用式）3.当活塞面积一定时，活塞运动速度与进入油缸中液压油的 _______ 多少有关，活塞推力大小与液压油的 ________ 高低有关。
（流量、压力）4.伸缩式液压缸的活塞在向外运动时，按活塞的有效工作面积大小依次动作，有效面积的先动，有效面积的后动。
（大、小）5.在液压缸中，为了减少活塞在终端的冲击，应采取措施。
（缓冲）二、选择题（ A ）1.当系统的流量增大时，油缸的运动速度就（）。
A．变快 B．变慢 C．没有变化（ C ）2.当工作行程较长时．采用（）缸较合适。
A．单活塞杆 B．双活塞杆 C．柱塞（A ）3.单杆活塞缸的活塞杆在收回时（）。
A．受压力 B．受拉力 C．不受力（A ）4.能形成差动连接的液压缸是（）。
A．单杆液压缸 B．双杆液压缸 C．柱塞式液压缸（ C ）5.活塞有效作用面积一定时,活塞的运动速度取决于（）。
A.液压缸中油液的压力B.负载阻力的大小C.进入液压缸的流量D.液压泵的输出流量（ C ）6.下列液压缸中可以进行差动连接的是（）。
A.柱塞式液压缸B.摆动式液压缸C.单活塞杆式液压缸D.双活塞杆式液压缸（ C）7.差动液压缸，若使其往返速度相等，则活塞面积应为活塞杆面积的（）。
A．l倍 B．2倍 C．2倍（ B ）8.双杆活塞液压缸，当活塞杆固定时，运动所占的运动空间为缸筒有效行程的倍数（）。
A．1倍 B．2倍 C．3倍 D．4倍（ C）9．双杆液压缸，采用缸筒固定安置，工作台的移动范围为活塞有效行程的（）。
A．1倍B．2倍C．3倍D．4倍（B ）10.一单杆活塞式液压缸差动连接时，要使V3=V2，则活塞与活塞杆直径之比应为（）。
A．1 B．2 C．3 D．2（D）11.双作用多级伸缩式液压缸，外伸时推力和速度的逐级变化，结果是：（）A．推力和速度都增大 B．推力和速度都减小C．推力增大，速度减小 D．推力减小，速度增大（ B ）12.在液压系统的组成中，液压缸是（）A. 动力元件. 执行元件 C. 控制元件 D. 传动元件（ C ）13. 在液压传动中，一定的液压缸的（）决定于流量。
4《液压传动》执行元件
的供液次数，可分为：
第4章 液压传动执行元件
4.6.2 液压缸的计算
• 液压缸的基本计算，主要指其供液压力和驱动负载计算，以及输入 流量和运动速度的计算，输出功率可根据负载及其运动速度计算出。
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第4章 液压传动执行元件
4.6.2 液压缸的计算
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第4章 液压传动执行元件
4.6.2 液压缸的计算
第4章 液压传动执行元件
4.4.2 静力平衡式径向柱塞马达
•
静力平衡式马达式在staffa马达的基础上演变和发展起来的，如图 4.4-2所示，其特点是取消了连杆，并在主要摩擦副之间实现了静压 力平衡，故称静力平衡式液压马达，国外称之为“Roston”马达。
15
第4章 液压传动执行元件
4.4.2 静力平衡式径向柱塞马达
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第4章 液压传动执行元件
4.7 典型液压缸及其结构
3 密封装置 液压缸的密封是液压缸结构中的重要环节之一，用于活塞、活塞杆和 端盖等处。用以防止液压缸的内部泄漏。常见密封结构如下：
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第4章 液压传动执行元件
4.7 典型液压缸及其结构
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第4章 液压传动执行元件
4.7 典型液压缸及其结构
4 液压缸缓冲装置 当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运动时，应设置缓冲装置， 以防止活塞运动到末端时与缸盖碰撞，损坏液压缸。利用节流原理来实现 液压缸的缓冲，常有两种：间隙缓冲装置和节流阀缓冲装置。 环形间隙缓冲装置：当活塞达到行程末端时，长度L上的油液从环形间 隙S处挤出，形成缓冲压力。 节流阀缓冲装置：当活塞进入行程末端时，缓冲柱塞a进入缸盖孔c时， b腔回油液被柱塞a堵塞，回油口d被封闭，压油液只能通过节流阀2的阀口 排出，起到缓冲作用。回程时，油液经单向阀1和d口进入，可使活塞平稳 启动
第3章 液压执行元件
设此时的速度为v3
q2 = A2v3
A1v3 = q + A2v3
代入上式： q = v3 ( A1 − A2 ) q q 4q = = 速度： v3 = A1 − A2 A杆 π d 2 πd2 推力： F3 = pA 1 − pA 2 = p ( A1 − A2 ) = pA 杆 = p 4 特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
双作用 缸
单向或双向不可调 节缓冲式 单向或双向可调节 缓冲式
双活塞杆（也可设置缓 冲） 伸缩式 增压缸 摆动液 压缸 活塞式 单叶片摆动液压缸 双叶片摆动液压缸
压力油能 控制双向 运动
行程一端或两端有可调节缓冲装置 通常缸两端有效作用面积相等 有两级或两级以上的活塞缸套装而成
有两个不同的压力室组成，输入低压另一室可得高压
增压缸（增压器） 增压缸（增压器）
多级缸（伸缩缸） 多级缸（伸缩缸）
齿条活塞缸（无杆液压缸） 齿条活塞缸（无杆液压缸）
1.伸缩液压缸
伸缩缸又称多级缸， 它由两级或多级活塞 缸套装而成。 前一级活塞缸的活塞 就是后一级活塞缸的 缸筒；.
伸缩液压缸
1．一级缸筒 2．一级活塞 3．二级缸筒 4．二级活塞
摆动液压缸参数计算
T = zb/8·(D2-d2)(p1-p2)ηm ω= 8qηcv/zb(D2-d2)
双叶片摆动式液压马达
T双 = 2T单 ω双=1/2·ω单
摆动液压缸特点
结构紧凑，输出转矩大， 结构紧凑，输出转矩大，但密封
困难，一般只用于中低压系统。 困难，一般只用于中低压系统。
3.1.4其它形式的常用缸 其它形式的常用缸
q 4q v2 = = 2 2 有杆腔进油 A2 π ( D − d )
液压系统指出图中1-7各元件名称
液压系统指出图中1-7各元件名称
1、先导式止逆阀——防止液压缸内的液压油回流；
2、三位四通手动换向阀——控制液压缸的往复移动方向；
3、溢流阀——控制系统压力；
4、液压泵——将原动机（如电动机、内燃机等）的机械能转换成液压能的能量转换装置，是液压传动系统的动力元件，其作用是向液压系统提供压力油；
5、液压缸（油缸）——是把液压能转换成机械能并做直线往复运动的执行元件。
1动力元件
动力元件指的是各种液压泵及其原动机，作用为将原动机（电动机或内燃机）供给的机械能转变为流体的压力能，输出具有一定压力的油液。
1）齿轮油泵和串联泵（包括外啮合与内啮合）两种结构型式。
2）叶片油泵（包括单级泵、变量泵、双级泵、双联泵）。
3）柱塞油泵，又分为轴向柱塞油泵和径向柱塞油泵，轴向柱塞
泵有定量泵、变量泵、（变量泵又分为手动变量与压力补偿变量、伺服变量等多种）从结构上又分为端面配油和阀式配油油两种配油方式，而径向柱塞泵的配油型式，基本上为阀式配油。
2控制元件
控制元件主要指各种压力、流量、方向控制阀及其控制元件等，作用为控制调节系统中从动力源到执行元件的液体压力、流量和方向，从而控制执行元件输出的力、速度和方向，以确保执行元件驱动的主机工作机构完成预定的运动规律。
液压执行元件
第三章液压执行元件液压执行元件是将液压泵提供的液压能转变为机械能的能量转换装置，它包括液压缸和液压马达。
液压马达习惯上是指输出旋转运动的液压执行元件，而把输出直线运动(其中包括输出摆动运动)的液压执行元件称为液压缸。
第一节液压马达一、液压马达的特点及分类从能量转换的观点来看，液压泵与液压马达是可逆工作的液压元件，向任何一种液压泵输入工作液体，都可使其变成液压马达工况；反之，当液压马达的主轴由外力矩驱动旋转时，也可变为液压泵工况。
因为它们具有同样的基本结构要素--密闭而又可以周期变化的容积和相应的配油机构。
但是，由于液压马达和液压泵的工作条件不同，对它们的性能要求也不一样，所以同类型的液压马达和液压泵之间，仍存在许多差别。
首先液压马达应能够正、反转，因而要求其内部结构对称；液压马达的转速范围需要足够大，特别对它的最低稳定转速有一定的要求。
因此，它通常都采用滚动轴承或静压滑动轴承；其次液压马达由于在输入压力油条件下工作，因而不必具备自吸能力，但需要一定的初始密封性，才能提供必要的起动转矩。
由于存在着这些差别，使得液压马达和液压泵在结构上比较相似，但不能可逆工作。
液压马达按其结梅类型来分可以分为齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。
按液压马达的额定转速分为高速和低速两大类。
额定转速高于500r／min的属于高速液压马达，额定转速低于500r／min的属于低速液压马达。
高速液压马达的基本型式有齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。
它们的主要特点是转速较高、转动惯量小，便于启动和制动，调节(调速及换向)灵敏度高。
通常高速液压马达输出转矩不大(仅几十N·m到几百N·m)所以又称为高速小转矩液压马达。
低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，此外在轴向柱塞式、叶片式和齿轮式中也有低速的结构型式，低速液压马达的主要特点是排量大、体积大转速低(有时可达每分钟几转甚至零点几转)，因此可直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大为简化，通常低速液压马达输出转矩较大(可达几千N·m到几万N·m)，所以又称为低速大转矩液压马达。
第三章液压执行元件
p1
p2 )D2
p2d 2 ]
v1
q A1
4q
D 2
b）从有杆腔进油时，活塞上所产生的推力
Ｆ2和速度ｖ2
F2
A2 p1
A1 p2
4 [( p1
p2 )D2
p1d 2 ]
q
4q
v2 A2 (D 2 d 2 )
C）速度比
v
v2 v1
1 1 (d / D)2
3.差动液压缸——单杆活塞缸的左右两腔同 时通压力油，称为差动液压缸。
(二)液压缸的组成 液压缸的结构基本上可以分为缸筒和
缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装 置和排气装置五个部分。
1、缸筒与缸盖
2、活塞和活塞杆
3、密封装置 用以防止油液的泄漏(液压缸一般不允许外泄 并要求内泄漏尽可能小)。
4．缓冲装置 目的：使活塞接近终端时，增达回油阻力， 减缓运动件的运动速度，避免冲击。
3．液压马达的转速和低速稳定性
1）转速
n
q V
v
2）爬行现象——当液压马达工作转速过低 时，往往保持不了均匀的速度，进入时动 时停的不稳定状态，这就是所谓爬行现象
• 和其低速摩擦阻力特性有关。
• 另外，液压马达排量本身及泄漏量也在 随转子转动的相位角变化作周期性波动， 这也会造成马达转速的波动
4．调速范围 液压马达的调速范围以允许的最大转速和 最低稳定转速之比表示，即
当E1=E2时，工作部件的机械能全部被缓冲 腔液体所吸收，由上两式得
pc
E2 Ac l c
节流口可调式则最大的缓冲压力即冲击压
力为
pc max
pc
mv02 2 Aclc
5．液压缸稳定性校核 当 l/d ≤15时 一般不用校核 当 l/d ≥15时 必须进行校核，即F<Fk F为活塞杆承受的负载力，Fk为保持工作稳 定的临界负载力
液压-第04章液压执行元件
由于柱塞的瞬时方位角呈周期性变化，液压马达总
的输出转矩也周期性变化，所以液压马达输出的转矩是 脉动的，通常只计算马达的平均转矩。
Ft Ft Ft FN
Ft
F F
13
4.1.3 低速大扭矩液压马达
低速大扭矩液压马达是相对于高速马达而言的，通常 这类马达在结构形式上多为径向柱塞式,其特点是：最低转 速低，大约在5~10转/分；输出扭矩大，可达几万牛顿米； 径向尺寸大，转动惯量大。
动、制动、调速和换向。通常高速马达的输出转矩不
大，最低稳定转速较高，只能满足高速小扭矩工况。
9
柱塞式马达的工作原理
当压力油输入液压马达时，处于压力腔的柱塞被顶 出，压在斜盘上，斜盘对柱塞产生反力，该力可分解为 轴向分力和垂直于轴向的分力。其中，垂直于轴向的分 力使缸体产生转矩。
Ft Ft Ft Ft FN
由上式可见，液压马达的总效率亦同于液压泵的总效 率，等于机械效率与容积效率的乘积。
8
4.1.2
高速液压马达
一般来说，额定转速高于 500r/min 的马达属于高 速马达，额定转速低于 500r/min 的马达属于低速马达。
高速液压马达基本型式：齿轮式、叶片式和轴向 柱塞式等。 它们的主要特点是转速高，转动惯量小，便于启
（2.32）
马达的实际输出转矩小于理论输出转矩： pV T m （2.33） 2 因马达实际存在机械摩擦，故实际输出转矩应考虑机 械效率。
7
• 功率和总效率 马达的输入功率为
N i pq
马达的输出功率为 N o 2nT 马达的总效率为
（2.34） （2.35） （2.36）
《液压执行元》课件
螺杆泵
总结词
低噪声、流量稳定、自吸能力强、适合输送粘性液体
详细描述
螺杆泵是一种低噪声、流量稳定的液压执行元件，具有自吸能力强、适合输送粘性液体等特点。其工 作原理是依靠螺杆的旋转来推动液体向前流动，螺杆与泵壳之间的紧密配合减少了泄漏，保证了流量 的稳定性。
03
液压执行元件的性能参数
压力
压力
指液压执行元件在单位 面积上所承受的液压力
工作原理与特点
工作原理
液压执行元件通过密封容积的变化实 现运动，利用液体的压力能转换为机 械能。
特点
具有较大的输出力矩和转速，可实现 无级调速，但易受温度影响，效率较 低。
应用领域与重要性
应用领域
广泛应用于工程机械、农业机械、机床、船舶、航空航天等 领域。
重要性
液压执行元件是液压系统的关键部分，其性能直接影响整个 系统的性能和工作可靠性。
。
额定压力
液压执行元件正常工作 时所能承受的最大压力
。
最高允许压力
液压执行元件允许承受 的最大压力，超过此压
力可能会损坏元件。
压力调节
通过调节溢流阀、减压 阀等液压元件来改变液 压执行元件的工作压力
。
流量
01
02
03
04
流量
指液压执行元件在单位时间内 所能传递的液体体积或质量。
额定流量
液压执行元件正常工作时所能 传递的最大流量。
最大流量
液压执行元件所能传递的最大 流量，通常为额定流量的1.25
倍。
流量调节
通过调节节流阀、调速阀等液 压元件来改变液压执行元件的
流量。
效率
效率
指液压执行元件输出功率与输 入功率的比值，通常用百分比
液压执行元件
图4-20 液压马达图形符号 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
1）轴向柱塞式液压马达 如图4-21是轴向柱塞式液压马达的工作原理图。当压力油经配 油盘通入柱塞底部孔时，柱塞受压力油作用向外伸出，并紧压在斜
盘上，这时斜盘对柱塞产生一反作用力F。 由于斜盘倾斜角为γ， 所以F可分解为两个分力：一个轴向分力FX，它和作用在柱塞上的 液压作用力相平衡；另一个分力FY，它使缸体产生转矩。
机电一体化
液压式执行元件是先将电能变化成液体压力，并用电磁阀控制 压力油的流向，从而使液压执行元件驱动执行机构运动。液压式执 行元件有直线式油缸、回转式油缸、液压马达等。
液压执行元件的特点是输出功率大、速度快、动作平稳、可实 现定位伺服、响应特性好和过载能力强。缺点是体积庞大、介质要 求高、易泄露和环境污染。
图 4-15双杆活塞式液压缸 (a) 缸体固定； (b) 活塞杆固定
图4-16 (a) 无杆腔进油;；活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔有效作用面 积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向右的作用力大于向左的 作用力，因此，活塞向右运动，活塞杆向外伸出；与此同时，又将 有杆腔的油液挤出，使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速 度，单杆活塞液压缸的这种连接方式被称为差动连接。如图4-16 （c）差动连接时,液压缸的有效作用面积是活塞杆的横截面积，工 作台运动速度比无杆腔进油时的速度大，而输出力则减小。差动连 接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实现快速运动的有效办 法。
l
1）活塞式液压缸 活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结构形式，其安装又 有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。 ∫ 双杆活塞液压缸的活塞两端都带有活塞杆，分为缸体固定和活 塞杆固定两种安装形式，如图4-15所示。前者工作台移动范围约等 于活塞有效行程 的三倍， 常用于中小型设备。后者工作台的移动范围只约等于液压缸行 程 的两倍,常用于大型设备。单杆活塞液压缸的活塞仅一端带有 活塞杆，活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力。其简图 及油路连接方式如图4-16所示。
液压执行元件
第三章液压执行元件一、填空题1．液压执行元件有和两种类型，这两者不同点在于：将液压能变成直线运动或摆动的机械能，液压马达将液压能变成连续回转的机械能。
2．液压缸按结构特点的不同可分为缸、缸和摆动缸三类。
液压缸按其作用方式不同可分为式和式两种3．缸和缸用以实现直线运动，输出推力和速度；缸用以实现小于300°的转动，输出转矩和角速度。
4．活塞式液压缸一般由、、缓冲装置、放气装置和装置等组成。
选用液压缸时，首先应考虑活塞杆的，再根据回路的最高选用适合的液压缸。
5．两腔同时输入压力油，利用进行工作的单活塞杆液压缸称为差动液压缸。
它可以实现的工作循环。
6.液压缸常用的密封方法有和两种。
7．式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，可获得很长的工作行程。
二、单项选择题1.液压缸差动连接工作时，缸的（），缸的（）。
A.运动速度增加了B.输出力增加了C.运动速度减少了D.输出力减少了2.在某一液压设备中需要一个完成很长工作行程的液压缸，宜采用（）A.单活塞液压缸B.双活塞杆液压缸C.柱塞液压缸D.伸缩式液压缸3.在液压系统的液压缸是（）A.动力元件B.执行元件C.控制元件D.传动元件4.在液压传动中，液压缸的（）决定于流量。
A.压力B.负载C.速度D.排量5. 将压力能转换为驱动工作部件机械能的能量转换元件是（）。
A、动力元件；B、执行元件；C、控制元件。
6.要求机床工作台往复运动速度相同时，应采用（）液压缸。
A、双出杆B、差动C、柱塞D、单叶片摆动7.单杆活塞液压缸作为差动液压缸使用时，若使其往复速度相等，其活塞直径应为活塞杆直径的（）倍。
A、0B、1 C8. 一般单杆油缸在快速缩回时，往往采用（）。
A、有杆腔回油无杆腔进油；B、差动连接；C、有杆腔进油无杆腔回油。
9．活塞直径为活塞杆直径2倍的单杆液压缸，当两腔同时与压力油相通时，则活塞（）。
A、不动；B、动，速度低于任一腔单独通压力油；C、.动，速度高于任一腔单独通压力油。
液压元件名称及作用
液压元件名称及作用
液压传动在现代机械中具有重要的地位，而液压元件是构成液压系统的重要部分。
以下是一些常见的液压元件名称及其在液压系统中的作用：
1. 液压泵：液压泵是液压系统的动力源，它能够将机械能转化为液压能，为液压系统提供压力油。
2. 液压马达：液压马达是液压系统的执行元件，它能够将液压能转化为机械能，驱动负载进行旋转或直线运动。
3. 液压缸：液压缸是液压系统的另一种执行元件，它能够将液压能转化为直线运动动能，驱动负载进行运动。
4. 液压阀：液压阀是液压系统中的控制元件，它能够控制液体的流动方向、流量和压力等参数，从而实现不同的动作控制。
5. 液压油箱：液压油箱是液压系统中的油液储存元件，它能够储存和供应足够的油液，为液压泵和液压马达提供必要的润滑和冷却。
6. 液压油管：液压油管是液压系统中的流体通道，它能够连接各个液压元件，使油液能够在系统中流动。
7. 密封件：密封件是液压系统中的重要元件，它能够防止油液泄漏和空气进入系统，保证系统的正常工作和稳定性。
8. 液压附件：液压附件包括各种接头、管夹、滤清器等，它们是辅助元件，用于安装、固定和保护液压元件，保证系统的正常运行。
以上是一些常见的液压元件名称及其在液压系统中的作用，了解这些元件的作用和特点，对于正确设计和维护液压系统具有重要意义。
液压执行元件
17
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
2、双活塞杆式液压缸
F 1 F 2 ( p1 p2 ) Am
v1 v2 q V A
18
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
3、伸缩式液压缸
Fi p1 Aimi
q vi Vi Ai
19
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
第一节 液压马达
§1.1 柱塞式液压马达 一、结构及工作原理
3
第四章、 液压执行元件
第一节 液压马达
§1.1 柱塞式液压马达 一、结构及工作原理
单作用连杆型径向柱塞马达——低速大转矩马达
4
第四章、 液压执行元件
第一节 液压马达
§1.1 柱塞式液压马达 一、结构及工作原理
多作用内曲线径向柱塞液压马达
因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农
业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。
9
第四章、 液压执行元件
第一节 液压马达§1.4 摆动式液压马达 Nhomakorabea10
第四章、 液压执行元件
§1.5 液压泵与液压马达的比较 （1）液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性， 而液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求； （2）液压泵在结构上需保证具有自吸能力，而液压马达就没有这一 要求。为了减小吸油阻力，减小径向力，一般液压泵的吸油口比出油口 的尺寸大。而液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要
身不能直接作为执行元件 。
D 2 p2 p1 ( ) d
增压缸只能将高压油输入其它液压缸以获得大的推力，其本
21
第四章、 液压执行元件
第二节 液压缸
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活塞左右移动速 度、行程及推力 均相等
液压执行元件(1)
4.1.1 活塞式液压缸 活塞式液压缸可分为双杆式和单杆式两种结
构形式，其安装又有缸筒固定和活塞杆固定两种 方式。 4.1.1.1 双杆活塞液压缸
双活塞杆液压缸的活塞两端都带有活塞杆， 分为缸体固定和活塞杆固定两种安装形式，如图 所示。
柱塞式液压缸
液压执行元件(1)
柱塞式液压缸是 单作用的，它的回程 需要借助自重或弹簧 等其它外力来完成。 如果要获得双向运动， 可将两柱塞液压缸成 对使用。为减轻柱塞 的重量，有时制成空 心柱塞。
q
V
4q
p1 d
d
p2
q
图3.3柱塞式液压缸
式中：d—柱塞直径，p1—进油压力，p2—另一缸的回油压力。
液压执行元件(1)
两腔进油,差动联接
q
q
等效
(差动联接
活塞的运动速度为：
由连续性方程得： A1ν3 = q + A2ν3
所以：
（4.8）
在忽略两腔连通油路压力损失的情况下，差动连接液
压缸的推力为： （4.9）
液压执行元件(1)
差动连接是在不增加液压泵容量和功率的条件下，实 现快速运动的有效办法。
油缸主要采用密封圈密封，密封圈有O形、V 形、Y形及组合式等数种，其材料为耐油橡胶、尼 龙、聚氨脂等。 （1）O形密封圈
O形密封圈的截面为圆形，主要用于静密封。 与唇形密封圈相比，运动阻力较大，作运动密封时
容易产生扭转，故一般不单独用于油缸运动密封。
液压执行元件(1)
（1）O形密封圈
（a）普通型
（b）有挡板型 图4.10 O型密封圈的结构原理
为了防止这种危害，保证安全，应采取缓冲 措施，对液压缸运动速度进行控制。
液压执行元件(1)
4.2.3 缓冲装置
图4.13 液压缸缓冲装置
液压执行元件(1)
当活塞移至端部，缓冲柱塞开始插入缸端的 缓冲孔时，活塞与缸端之间形成封闭空间，该腔 中受困挤的剩余油液只能从节流小孔或缓冲柱塞 与孔槽之间的节流环缝中挤出，从而造成背压迫 使运动柱塞降速制动，实现缓冲。
一种摩擦阻力小、寿命较长的密封圈，应用普遍。 Y形圈主要用于往复运动的密封。根据截面长宽比 例的不同，Y形圈可分为宽断面和窄断面两种形式， 图4.12所示为宽断面Y形密封圈。
图4.12 Y形密封圈
液压执行元件(1)
4.2.3 缓冲装置 当液压缸带动质量较大的部件作快速往复运
动时，由于运动部件具有很大的动能，因此当活 塞运动到液压缸终端时，会与端盖碰撞，而产生 冲击和噪声。这种机械冲击不仅引起液压缸的有 关部分的损坏，而且会引起其它相关机械的损伤。
(a)缸筒固定式
(b)活塞杆固定式 液压执行元件(1)
因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相等，
所以当输入流量和油液压力不变时，其往返运动
速度和推力相等。则活塞运动(缸体固定)速度V和
推力F分别为：
（4.1）
式中:
（4.2）
、 —分别为缸的进、回油压力； 、d —分别为活塞直径和活塞杆直径； q —输入流量； A—活塞有效工作面积。
液压缸
液压功率
机械功率
➢液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量
是速度和力。
➢液压缸是液压执行元件， 其职能是将液压能转
换为机械能。
液压执行元件(1)
4.1 液压缸的类型及特点
液压缸的分类
按供油方向分：单作用缸和双作用缸。 按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、伸缩套筒缸、摆动 液压缸。 按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。
液压执行元件(1)
4.2.3 液压缸的密封 为了防止泄漏影响工作性能和效率，我们需要使用 密封装置
1一活塞杆；2一活塞；3一密封圈 ；4一弹簧圈；5一螺母
1一卡键；2一套环；3一弹簧卡圈
液压执行元件(1)
活塞装置主要用来防止液压油的泄漏。对密封 装置的基本要求是具有良好的密封性能，并随压力 的增加能自动提高密封性。除此以外，摩擦阻力要 小，耐油。
液压执行元件(1)
4.1.2 柱塞式液压缸
当活塞式液压缸行程较长时，加工难度大,使得
制造成本增加。
某些场合所用的液压缸并不要求双向控制，柱塞
式液压缸正是满足了这种使用要求的一种价格低廉
的液压缸。
柱塞缸
用于工
作行程
较长的
图3.3柱塞式液压缸
场合。
液压执行元件(1)
如图所示，柱塞缸由缸筒、柱塞、导套、密 封圈和压盖等零件组成，柱塞和缸筒内壁不接触， 因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。
液压执行元件(1)
（2）V形密封圈 V形圈的截面为V形，如图3.11所示，V形
密封装置是由压环、V形圈和支承环组成。当 工作压力高于10MPa时，可增加V形圈的数量， 提高密封效果。安装时，V形圈的开口应面向 压力高的一侧。
a)压环
b)V型圈 图4.11 V形密封圈
c)支承环
液压执行元件(1)
（3） Y（Yx）形密封圈 Y形密封圈的截面为Y形，属唇形密封圈。它是
>；
（4.7）
上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度 比接近1，在两个方向上的速度差值就愈小。
d D
q
(a)无杆腔进油
q
(b)有杆腔进油
液压执行元件(1)
两腔进油, 差动联接
q
(c)差动联接
当单杆活塞缸两腔同时通入压力油时，由于无杆腔 有效作用面积大于有杆腔的有效作用面积，使得活塞向 右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右运动， 活塞杆向外伸出；与此同时，又将有杆腔的油液挤出， 使其流进无杆腔，从而加快了活塞杆的伸出速度，单活 塞杆液压缸的这种连接方式被称为差动连接。
液压执行元件(1)
2020/11/25
液压执行元件(1)
液压执行元件实例
液压执行元件(1)
液压执行元件(1)
液压执行元件(1)
液压缸是液压系 统中的执行元件，它 将液压能转换为直线 运动形式的机械能， 输出运动速度和力，
A
p1
q
v
F
d
p2
且结构简单、工作可
靠。
压力p 流量 q
作用力F 速度v
作 塞杆）
/4+ πd2p2/4
用 油
v2=4q/π（D2-d2）；F2=πD2 （p1-p2）/4- πd2p1/4
缸 差动活塞缸 v=4q/πd2
F=πd2p1/4
活塞缸（双活 v=4q/π（D2-d2）；
塞杆）
F2=π（ D2-d2） （p1-p2）/4
伸缩式套筒缸
活塞双向受液压 力而运动，双向 所受力和速度不 等
12 —螺钉
液压执行元件(1)
小 名称
输出力和速度
结单
作 用 油 缸
活塞缸（单活 塞杆）
柱塞缸
v=q/A F=pA
v=4q/πd2 F=pA
伸缩式套筒缸
图形符号
特点
活塞（柱塞）只 单方向受力而运 动，反方向运动 依靠活塞（柱塞） 自重或其他外力
双 活塞缸（单活 v1=q/A1；F1=πD2（p1-p2）
液压执行元件(1)
4.2.4 排气装置 液压传动系统往往会混入空气，使系统工作
不稳定，产生振动、爬行或前冲等现象，严重时 会使系统不能正常工作。
因此，设计液压缸时，必须考虑空气的排除。
对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压 缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如 排气塞、排气阀等。当松开排气塞或阀的锁紧螺钉 后，低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出， 空气排完后拧紧螺钉，液压缸便可正常。
单杆液压缸
双杆液压缸
柱塞式液压缸
液压执行元件(1)
伸缩式液压缸
缸体
活塞
套筒活塞
伸出
伸缩式单作用缸
缩回
液压执行元件(1)
伸缩式液压缸的特点是：活塞杆伸出 的行程长，收缩后的结构尺寸小，适用于 翻斗汽车，起重机的伸缩臂等。
伸出 缩回
液压执行元件(1)
伸缩式双作用缸
二级活塞
伸出
BA
缸体两端有进、出油口A和B。当A口进油， B口回油时，先推动一级活塞向右运动。一级活 塞右行至终点时，二级活塞在压力油的作用下 继续向右运动。
液压执行元件(1)
二级活塞
伸出
BA
液压执行元件(1)
齿条活塞缸
齿条活塞缸由带有齿条杆的双作用活塞缸和齿轮齿条机构 组成，活塞往复移动经齿条、齿轮机构变成齿轮轴往复转动。
ω
q
图4.6齿条活塞液压缸的结构图 1 —紧固螺帽；2 —调节螺钉；3 —端盖；4 —垫圈；5 — O形密封圈； 6 —挡圈；7 —缸套；8 — 齿条活塞；9 —齿轮；l0 —传动轴；11 —缸体；
液(a压)执缸行筒元件固(1)定式
• 缸体固定的双作用式活塞杆式液压缸， 占地面积较大，常用于小型设备
• 采用活塞杆固定的双作用式液压缸，占 地面积小，常用于大中型设备
液压执行元件(1)
4.1.1.2单活塞杆液压缸
单活塞杆液压缸的活塞仅一端带有活塞杆， 活塞双向运动可以获得不同的速度和输出力， 其简图及油路连接方式如图所示。
d D
q
(a)无杆腔进油
q
(b)有杆腔进油
液压执行元件(1)
d
无杆腔进油 D
q
(a)无杆腔进油
活塞的运动速度 和推力 分别为:
（4.3）
（4.4）
液压执行元件(1)
有杆腔进油
活塞的运动速度
q
(b)有杆腔进油
和推力 分别为:
（4.5）