第4章液压执行元件

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1、 第第4章章 液压执行元件液压执行元件 液压执行元件包括液压缸和液压马达，它们都是把液体的压力液压执行元件包括液压缸和液压马达，它们都是把液体的压力能转换成机械能的一种能量转换装置，对系统外的工作机构做功。能转换成机械能的一种能量转换装置，对系统外的工作机构做功。驱动工作机构作往复直线运动和往复摆动的液压执行元件是液压缸；驱动工作机构作往复直线运动和往复摆动的液压执行元件是液压缸；驱动工作机构作旋转运动的液压执行元件是液压马达。驱动工作机构作旋转运动的液压执行元件是液压马达。 4.1液压缸液压缸 4.1.1 液压缸的分类液压缸的分类 液压缸可分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。液压缸可分为

2、单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。 单作用单作用式液压缸又可分为无弹簧式、附弹簧式和柱塞式三种，如图式液压缸又可分为无弹簧式、附弹簧式和柱塞式三种，如图4-1所所示；双作用式液压缸又可分为单杆式和双杆式两种，如图示；双作用式液压缸又可分为单杆式和双杆式两种，如图4-2所示。所示。 (a)无弹簧式无弹簧式 (b)附弹簧式附弹簧式 (c)柱塞式柱塞式图图4-1 单作用液压缸单作用液压缸(a) 单杆式单杆式 （b) 双杆式双杆式图图4-2 双作用式液压缸双作用式液压缸 4.1.2 液压缸的结构液压缸的结构 单杆双作用式液压缸主要由缸筒、盖板、活塞、单杆双作用式液压缸主要由缸筒、盖板、活塞、 活塞杆

3、、导向活塞杆、导向套、缓冲装置、放气装置、及密封装置组成，其结构简图如图套、缓冲装置、放气装置、及密封装置组成，其结构简图如图4-3所示。所示。图图4-3单杆双作用式液压缸单杆双作用式液压缸1-后端盖；后端盖；2-缸筒；缸筒；3-活塞；活塞；4-缓冲环；缓冲环；5-可调节流阀；可调节流阀；6-单向阀；单向阀；7-放气装置；放气装置；8-导向套；导向套；9-密封圈；密封圈；10-拉杆；拉杆；11防尘圈；防尘圈；12-活塞杆活塞杆 (1)缸筒缸筒缸筒是液压缸的主体，它与端盖及活塞构成了液压缸的前后压缸筒是液压缸的主体，它与端盖及活塞构成了液压缸的前后压力腔，需要承受很大的工作压力，因此缸筒要有足够

4、的强度和刚度。力腔，需要承受很大的工作压力，因此缸筒要有足够的强度和刚度。缸筒主要由无缝钢管制成。为减小活塞与缸筒内壁的摩擦，缸缸筒主要由无缝钢管制成。为减小活塞与缸筒内壁的摩擦，缸筒内壁需要进行要精密加工，其表面粗糙度筒内壁需要进行要精密加工，其表面粗糙度Ra0.4 nm。 (2)端盖端盖液压缸的端盖除了也要承受液压缸前后压力腔的工作压力外，液压缸的端盖除了也要承受液压缸前后压力腔的工作压力外，同时，它也是液压缸的紧固件，所以，需要有很高的强度和刚度。同时，它也是液压缸的紧固件，所以，需要有很高的强度和刚度。端盖通常由锻钢、铸钢、铸铁和铝合金等材料制成。端盖通常由锻钢、铸钢、铸铁和铝合金等材

5、料制成。 端盖和缸筒之间的连接有法兰、半环、外螺纹、内螺纹、拉端盖和缸筒之间的连接有法兰、半环、外螺纹、内螺纹、拉杆和焊接等多种形式，如图杆和焊接等多种形式，如图4-4所示。所示。图图4-4端盖和缸筒之间的连接端盖和缸筒之间的连接(a)法连接兰法连接兰 (b)半环连接半环连接 (c)外螺纹连接外螺纹连接 (d)内螺纹连接内螺纹连接 (e)拉杆连接拉杆连接 (f)焊接连接焊接连接 (3)活塞活塞 活塞是液压缸内沿钢筒内壁作往反运动的动态受力零件，它除活塞是液压缸内沿钢筒内壁作往反运动的动态受力零件，它除了需要一定的强度和刚度以外，对于采用间隙密封的活塞，还需要了需要一定的强度和刚度以外，对于采用

6、间隙密封的活塞，还需要具有良好的耐磨性。具有良好的耐磨性。 活塞的材料通常是钢材、耐磨铸铁及铝合金等。活塞的材料通常是钢材、耐磨铸铁及铝合金等。 为了保证活塞的平稳运行，活塞应有一定的导向长度，一般为为了保证活塞的平稳运行，活塞应有一定的导向长度，一般为缸筒内径的缸筒内径的0.61.0倍。倍。 (4)活塞杆活塞杆活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它同样须要足够的活塞杆是连接活塞和工作部件的传力零件，它同样须要足够的强度和刚度。强度和刚度。活塞杆通常是由实心圆钢和无缝钢管制成，为了耐磨和防锈，活塞杆通常是由实心圆钢和无缝钢管制成，为了耐磨和防锈，其表面需进行淬火、镀铬及抛光处理。其表面需进行

7、淬火、镀铬及抛光处理。 (5)导向套导向套导向套是对活塞杆起导向和支承作用的金属圆套，需要具有良导向套是对活塞杆起导向和支承作用的金属圆套，需要具有良好的耐磨性。好的耐磨性。导向套的常用的材料是铸造青铜、耐磨铸铁和含油粉末冶金等。导向套的常用的材料是铸造青铜、耐磨铸铁和含油粉末冶金等。 (6)缓冲装置缓冲装置 缓冲装置是液压缸最核心的组成部分。缓冲装置是液压缸最核心的组成部分。 在液压系统中，液压油的强大压力推动液压缸的活塞前进，当在液压系统中，液压油的强大压力推动液压缸的活塞前进，当活塞运行到终点时，如果没有缓冲装置，就会直接冲撞端盖，产生活塞运行到终点时，如果没有缓冲装置，就会直接冲撞端盖

8、，产生强烈的噪声和液压冲击，降低液压系统的运动质量和工作精度，缩强烈的噪声和液压冲击，降低液压系统的运动质量和工作精度，缩短液压缸的使用寿命。所以液压缸必须设置缓冲装置。短液压缸的使用寿命。所以液压缸必须设置缓冲装置。 缓冲装置由缓冲环、可调节流孔和单向阀组成，如图缓冲装置由缓冲环、可调节流孔和单向阀组成，如图4-3中中4、5、6所示。所示。 缓冲装置的工作原理如下：缓冲装置的工作原理如下：当快速运行的活塞接近端盖时，缓冲环首先插入端盖的出油口，当快速运行的活塞接近端盖时，缓冲环首先插入端盖的出油口，把液压缸的出油通道堵住，迫使液压缸腔内的压力油只能从可调节把液压缸的出油通道堵住，迫使液压缸腔

9、内的压力油只能从可调节流孔中缓慢流出。于是，在活塞与端盖之间就形成了一层由液压油流孔中缓慢流出。于是，在活塞与端盖之间就形成了一层由液压油组成的缓冲油垫，从而使活塞获得缓冲。组成的缓冲油垫，从而使活塞获得缓冲。 当活塞需要离开端盖时，对于较大型液压缸，当活塞需要离开端盖时，对于较大型液压缸，由活塞于面积大，由活塞于面积大，活塞运动时的推力和流量要求都很大，仅靠压力油推动缓冲环的端活塞运动时的推力和流量要求都很大，仅靠压力油推动缓冲环的端面和从可调节流孔流入缸内的微小流量，很难轻松快速地推动活塞面和从可调节流孔流入缸内的微小流量，很难轻松快速地推动活塞。所以，在较大型液压缸的端盖上还要安置单向阀

10、，压力油可通过单所以，在较大型液压缸的端盖上还要安置单向阀，压力油可通过单向阀进入液压缸腔内，向阀进入液压缸腔内，推动活塞快速离开端盖推动活塞快速离开端盖。中小型液压缸因活。中小型液压缸因活塞面积不大，推力较小，通常不需要单向阀。塞面积不大，推力较小，通常不需要单向阀。 (7)排气装置排气装置在液压缸组装到液压系统时，必须把液压缸内的空气排除干净，在液压缸组装到液压系统时，必须把液压缸内的空气排除干净，所以排气也是液压缸在使用中遇到的重要问题之一。所以排气也是液压缸在使用中遇到的重要问题之一。在较大型或大型液压缸的前、后端盖上都安装有专用的排气装在较大型或大型液压缸的前、后端盖上都安装有专用的

11、排气装置，如图置，如图4-3中中7所示。所示。 排气装置由排气孔和排气螺栓组成，排气螺栓安装在排气孔上，排气装置由排气孔和排气螺栓组成，排气螺栓安装在排气孔上，其结构如图其结构如图4-5所示。在图所示。在图4-5中，将排气螺栓适当松动，液压缸腔中，将排气螺栓适当松动，液压缸腔内即可与外部相通，向外排出空气。内即可与外部相通，向外排出空气。 中小型液压缸一般不设专门的排气孔，而是将液压缸的两进出中小型液压缸一般不设专门的排气孔，而是将液压缸的两进出油口布置在前后盖板的最高处，用以排气。油口布置在前后盖板的最高处，用以排气。 图图4-5液压缸的排气装置液压缸的排气装置 (8)密封装置密封装置液压缸