1.4 液压执行元件（课件）《液压与气压传动》（高教版·第3版）同步精品课堂

1.4 液压执行元件 《液压与气压传动》（高教版） 同步精品课堂—中职专业课 1 学习目标 学习 目标 1.能说出液压缸的工作原理和基本组成 2.能够区分3种常见类型（如活塞缸、柱塞缸）及特点 3.能解释液压马达将液压能转为机械能的过程，记住其主要性能参数和选用要点 4.能根据实物或示意图识别液压缸的典型结构，初步判断常见故障 新知学习 情景导入 同学们，你们见过叉车轻松举起几吨重的货物，或者挖掘机的手臂灵活伸缩吗？这些动作全靠液压系统里的“大力士”——液压缸和液压马达来完成！液压缸就像一根会伸缩的“肌肉”，能直接推动机械臂运动；液压马达则像一个“旋转的动力源”，能带动车轮、传送带转动。为什么液压缸能顶起重物？液压马达怎么控制转速？不同设备里的缸和马达有啥不一样？今天咱们就来解锁这些“执行高手”的秘密，看看它们是如何把液压能变成实实在在的力量和动作的，以后修设备时就能一眼看穿它们的“小脾气”啦！ 新知学习 1.液压缸的工作原理、分类与特点 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。 新知学习 一、液压缸 新知学习 （1）活塞式液压缸 活塞式液压缸可分为双活塞杆液压缸和单活塞杆液压缸两种结构形式。 1）双活塞杆液压缸 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。 新知学习 一、液压缸 新知学习 缸体固定 活塞杆固定 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。则缸的推力F和运动速度v分别为： 新知学习 一、液压缸 新知学习 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。 新知学习 一、液压缸 新知学习 ①无杆腔进油、有杆腔回油 ②有杆腔进油、无杆腔回油 新知学习 一、液压缸 新知学习 3）差动缸 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。 新知学习 一、液压缸 新知学习 （2）柱塞式液压缸 柱塞式液压缸是单作用缸，在液压力作用下只能实现单方向运动，它的回程要借助于其他外力来实现。 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。在龙门 刨床、导轨磨床、大型拉床等大行程设备的液 压系统中，为了使工作台得到双向运动，柱塞 式液压缸常成对使用。 新知学习 一、液压缸 新知学习 柱塞式液压缸结构图 1-缸筒 2-柱塞 3-导向套 4-密封圈 5-压盖 （3）伸缩式液压缸 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。 新知学习 一、液压缸 新知学习 伸缩式液压缸 （4）摆动式液压缸 摆动式液压缸又称摆动式液压马达 或称回转液压缸。它是把液压油的 压力能转变为摆动运动的机械能， 主要有单叶片式和双叶片式两种结 构形式。摆动缸结构紧凑，输出转 矩大，但密封性差，一般只用于中、低压系统中往复摆动、转位或间歇运动的地方，如机床的送料机构、间歇进给机构、回转夹具、工业机器人的手臂和手腕的回转装置及工程机械回转机构等的液压系统中。 新知学习 一、液压缸 新知学习 摆动式液压缸 （5）齿条活塞式液压缸 齿条活塞式液压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。 新知学习 一、液压缸 新知学习 1-紧固螺帽 2-调节螺钉 3-端盖 4-垫圈 5-O型密封圈 6-挡圈 7-缸套 8-活塞 9-齿轮 10-传动轴 11-缸体 12-螺钉 2.液压缸的典型结构与组成 （1）液压缸的典型结构 它由活塞杆、活塞、缸筒、前缸盖、后缸盖、导向套、拉杆等主要零件组成。为了减小活塞运动时的冲击和振动，在缸的两端高有缓冲及排气装置；为了防止油液的泄漏，在缸筒与活塞、活塞杆与导向套、缸筒与端盖等处均安装备密封装置，并用拉杆将缸筒、端盖等连接在一起。 新知学习 一、液压缸 新知学习 1-前缸盖 2-活塞 3-缸筒 4-后缸盖 5-缓冲及排气装置 6-导向套 7-拉杆 8-活塞杆 （2）液压缸各组成部分的结构形式 液压缸的结构可分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆以及密封装置三个主要部分。 新知学习 一、液压缸 新知学习 （3）液压缸的缓冲装置 缓冲装置的工作原理：当活塞及运动件快速接近端盖时，通过节流使回油阻力逐渐增大，从而在液压缸的回油腔产生较大的缓冲压力，活塞受阻而制动，避免了与缸盖快速碰撞。 新知学习 一、液压缸 新知学习 （4）液压缸的排气装置 液压系统中如果混入空气后会使其工作不稳定，产和振动、噪声、低速爬行及起动时突然前冲现象。要保证液压缸的正常用工作，须排除积留在液压缸内的空气。对运要求平稳的液压缸，两端应有排气塞。 新知学习 一、液压缸 新知学习 排气装置 3.液压缸的常见故障和排除方法 新知学习 一、液压缸 新知学习 故障现象 产生原因 排除方法 爬行 （1）空气混入 （2）活塞杆的密封圈压得太紧 （3）活塞杆与活塞同轴度过低 （4）活塞杆弯曲变形 （5）安装精度破坏 （6）缸体内孔圆柱度超差 （7）活塞杆两端螺母太紧，导致活塞与缸体内孔同轴度降低 （8）采用间隙密封的活塞，其压力平衡槽局部磨损，不能保证活塞与缸体孔的同轴度 （9）导轨润滑不良 （1）打开排气塞（阀），使运动部件空载全行程快速往复运动20~30min （2）调整密封圈，保证活塞杆能用手推拉动而在试车时无泄漏即可（允许微量渗油，即在活塞杆上能见到油膜） （3）校正活塞、活塞杆组件、保证其同轴度误差小于0.04 mm 爬行 （4）校正（或更换）活塞杆，保证直线度误差小于0.1/1 000 （5）检查和调整液压缸轴线对导轨面的平行度及与负载作用线的同轴度 （6）镗磨缸体内孔，然后配制活塞（或增装O形密封圈） （7）活塞杆两端的螺母不宜太紧，一般应保证在液压缸未工作时活塞杆处于自然状态 （8）更换活塞 （9）适当增加导轨的润滑油量（或采用具有防爬性能的|L-HG液压油） 新知学习 一、液压缸 新知学习 故障现象 产生原因 排除方法 推力不足 或速度逐 渐下降甚 至停止 （1）缸体内孔和活塞的配合间隙太小，或活塞上装Ｏ 形密封圈的槽与活塞不同轴 （２） 缸体内孔和活塞配合间隙太大或 Ｏ 形密封圈磨损严重 （３） 工作时经常用某一段， 造成缸体内孔圆柱度误差增大 （４） 活塞杆弯曲， 造成偏心环状间隙 （５） 活塞杆的密封圈压得太紧 （６） 油温太高， 油液粘度降低太大 （７） 导轨润滑不良 （１） 单配活塞， 保证间隙， 或修正活塞密封圈槽， 使之与活塞外圆同轴 （２） 单配活塞， 保证间隙， 或更换Ｏ形密封圈 （３） 镗磨缸体内孔，单配活塞 （４） 校直 （或更换） 活塞杆 （５） 调整密封圈压紧力，以不漏油为限 （允许微量渗油） （６） 分析油温太高的原因， 消除温升太高的根源 （７） 调整润滑油量 1—空气压缩机 2—冷却器 3—油水分离器 4—储气罐 5—分水滤气器 6—减压阀 7—油雾器 8—行程阀9—气控换向阀 10—气缸 11—工料 1.液压马达的工作原理、分类与结构特点 从原理上来说，液压马达和液压泵是可逆的，有一种液压泵就对应一种液压马达。但由它们的任务和要求不同，故在结构上略有差别，液压马达的职能符号如图所示： 新知学习 二、液压马达 新知学习 单向定量马达 双向定量马达 单向变量马达 双向变量马达图 液压马达职能符号 （1）齿轮式液压马达 当压力油进入进油口时，处于进油腔的所有齿轮均受到压力油的作用。当压力油作用在齿面上时，将在每个齿轮上都受到方向相反的两个切向力的作用，从而产生转矩。 新知学习 二、液压马达 新知学习 齿轮式液压马达 （2）叶片式液压马达 当压力油输入到进油腔时，在叶片1、3、5、7上，一面作用有压力油，另一面则为排油腔的低压油，由于3、7受力面积大于叶片1、5，从而由叶片受力差产生转矩推动转子旋转。 新知学习 二、液压马达 新知学习 叶片式液压马达 （3）轴向柱塞液压马达 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。 新知学习 二、液压马达 新知学习 轴向柱塞液压马达 2.液压马达的主要性能参数 （1）压力 工作压力：指液压马达在实际工作时输出（输入）油液的压力，由负载决定。 额定压力：指液压马达在额定工作条件下，按试验标准规定能连续运转的最高压力，其大小受液压马达寿命限制，当工作压力大于额定压力时，称为超载。 （2）转速 工作转速：指在工作时液压马达的实际转动速度。 额定转速：指在额定压力下，液压马达能连续长时间运转的最高转速。 最高转速：指液压泵马达不受异常损坏的情况下不可超越的最高转速极限。 最低稳定转速：指液压马达正常运转所允许的最低转速。 新知学习 二、液压马达 新知学习 （3）排量 马达轴每转一周，由其密封容腔有效体积变化而排出的液体体积称为马达的排量。 （4）流量 马达入口处的流量称为马达的实际流量。马达密封腔容积变化所需要的流量称为马达的理论流量。实际流量和理论流量之差即为马达的泄漏量。 （5）效率 容积效率：指理论流量与实际流量之比。 机械效率：指实际输出转矩与理论转矩之比。 总效率：指液压马达的输出功率与输入功率的比值，等于容积效率与机械效率的乘积。 新知学习 二、液压马达 新知学习 3.液压马达的选用 1)选择液压马达的主要依据有转矩、转速、工作压力、排量、外形及连接尺寸、容积效总效率,以及质量、价格、货源和使用维护的便利性等。 2)液压马达的种类较多,特性不同,应针对具体用途及其工况进行选择。可参考表1选择合适的液压马达。 3)确定所采用马达的种类后,可根据所需的转速和转矩从液压马达产品系列中选出几种能满足需要的规格,然后进行综合分析,选择一种最合适的液压马达。 新知学习 二、液压马达 新知学习 新知学习 二、液压马达 新知学习 液压马达类型 适用工况 应用范围 齿轮马达 结构简单，制造容易负载转矩不大，速度平稳性要求不高，噪声限制不严，适用于高转速、低转矩的情况 钻床，通风设备等 叶片马达 结构紧凑，外形尺寸小，运动平稳，噪声小，负载转矩小 磨床回转工作台，机床操纵机构等 轴向柱塞马达 结构紧凑，径向尺寸小，转速较高、负载大，低速平稳性要求高 起重机，数控机床等 径向柱塞马达 负载转矩较大，速度中等，径向尺寸大 塑料机械等 随堂练习 （1）液压马达的主要性能参数有哪些？各表示什么含义？ （2）简述齿轮式液压马达的特点及适用场景。 课堂练习 答案：B 解析：货叉需要直线升降，活塞缸能提供双向力，适合此类往复直线运动；液压马达用于旋转（如叉车转向）。 1.叉车的货叉升降动作由（ ）完成 A. 液压马达 B. 活塞缸 C. 齿轮泵 D. 摆动缸 课堂练习 答案：B 解析：摆动缸通过叶片或齿条齿轮结构，将液压能转化为有限角度的摆动（如翻料机的翻转，角度通常<300°）。 2.摆动缸的主要作用是实现（ ） A. 360°连续旋转 B. 小于360°的往复摆动 C. 高速直线运动 D. 高压输出 课堂练习 答案：B 解析：低速大扭矩马达可直接驱动大负载（如履带行走），无需减速装置；高速小扭矩马达需配减速器才能驱动大负载。 3.液压马达选型时，若负载扭矩大，应优先考虑（ ） A. 高速小扭矩马达 B. 低速大扭矩马达 C. 齿轮马达 D. 叶片马达 课堂练习 答案：C 解析：密封圈的作用是防止油液泄漏，磨损后密封失效，会出现内漏（缸内高低压腔串通）或外漏（油液漏到缸外）。 4.液压缸密封圈磨损会导致（ ） A. 压力升高 B. 动作加快 C. 漏油 D. 噪音减小 课堂练习 答案：B 解析：液压马达启动时离心力不足，叶片根部装弹簧，保证叶片贴紧定子形成密封腔；叶片泵靠离心力使叶片甩出。 5.叶片式液压马达与叶片泵的结构区别是（ ） A. 马达无叶片 B. 马达叶片根部有弹簧，确保启动时贴紧定子 C. 马达定子是圆形 D. 马达无需供油 课堂练习 答案：B 解析：柱塞马达密封性能好，能承受高压，多为低速大扭矩类型，常用于工程机械、船舶等大负载场景。 6.柱塞式液压马达的特点是（ ） A. 压力低 B. 转速低，扭矩大 C. 结构简单 D. 适合低压系统 课堂练习 答案：A 解析：流量决定速度，流量不足会导致动作缓慢；油液粘度过低会使泄漏增加，负载过小会使动作加快，回油路堵塞会导致无法动作。 7.液压缸“动作缓慢”的可能原因是（ ） A. 供油流量不足 B. 油液粘度太低 C. 负载过小 D. 回油路堵塞 课堂练习 答案：C 解析：液压马达输出旋转运动（如传送带驱动）；摆动缸是有限角度摆动，不算连续旋转；活塞缸、柱塞缸输出直线运动。 8.选择执行元件时，若需要“旋转运动”，应选用（ ） A. 活塞缸 B. 柱塞缸 C. 液压马达 D. 摆动缸 课堂小结 感谢观看 $$