液压执行元件是把液体的压力能转换成机械能的装置,辅助元件则是为使液压系统在各种状态下,都能正常运作所需的一些设备.
3.1 液压缸
液压缸是使负载作直线运动的执行元件。
3.1.1 液压缸的分类
分为单作用式液压缸和双作用式液压缸两类。单作用式液压缸分为无弹簧式、附弹簧式、柱塞式三种,如图3-l所示。双怍用式液压缸分为单杆形,双杆形两种,如图3-2所示。
3.1.2 液压缸的结构
图3-3为液压缸结构图,选用液压缸时。苜先考虑活塞杆长度（由行程决定),再根据回路中最高压力选出适合的液压缸。
1.缸筒
缸筒主要是由钢管制成,缸筒内要经过精细加工,表面粗糙度Ra≤0.8μm,以减少密封件的摩擦.
2.端盖
通常由钢材制成,有前端盖和后端盖,安装在缸筒的前后两端,端盖和缸筒的连接方法有焊接、拉杆、法兰、螺栓连接等.
3.活塞
活塞的材料通常用钢或铸铁,也可采用铝合金.活塞和缸筒内璧间需要密封,采用的密封件有0形环、V形油封、U形油封、Yx形油封和活塞环等。而活塞应有一定的导向长度,一般取活塞长度为缸筒内径的(0.6~1.0)倍.
4,活塞杆
活塞杆是由钢材做成实心杆或空心杆,表面经淬火再镀铭处理并抛光.
5.缓冲裘置
为了防止活塞在行程的终点与前后端盖发生碰撞,引起操音,影响工件精度或使液压缸损坏,常在液压缸前后端盖板上设有缓冲装置，以使活塞移到快接近行程终点时速度减慢下来直至停止。如图3-3所示前后端盖板上的缓冲阀。当活塞接近端盖时,缓冲环插入端盖板的油的出入口,强迫压力油经缓冲阀的孔口流出,促使活塞的速度缓慢下来。相反,当活塞从行程的尽头将离去时,液压油只作用在缓冲环上,活塞移动的瞬间将非常不稳定甚至无足够力量推动活塞,故必须使压力油经缓冲阀内的止回阀作用在活塞上,如此才能使活塞平稳的前进。
6.放气装置
在安装过程或停止工作的一段时间后,空气将渗入液压系统内,缸筒内存留空气,将使液压缸在低速时产生爬行、颤抖现象,换向时易引起冲击,因此在液压缸结构上要能及时排除缸内留存的气体.一般双作用式液压缸不设专门的放气孔，而是将压力油出入口布置在前后端盖的最高处。大型双作用式液压缸则必须在前后端盖设放气螺塞.对于单作用式液压缸压力油出入口一股设在缸筒底部,在最高处设放气螺塞。
3. 1. 3 液压缸参数计算
图3-4所示,液压缸缸体固定,高压油从A口进入作用在活塞上,产生一推力F,通过活塞杆以克服负荷,活塞以速度v向前推进,同时将活塞杆侧内的压力油通过B口流回油箱。相反,如高压油从B口进入,则活塞后退.
1.速度和流量
若忽略泄漏,则速度和流量的关系如下:
通常活塞上工作有效面积是固定的,由式（3-2)可知,活塞的速度取决于辅入液压缸的流量,又由理论上可知,速度和负载无关.
2.推力和压力
推力F是压力为p的压力油怍用在工作有效面积为A的活塞上,以平衡负载W.
推力F可看成是液压缸的理论推力,因为活塞的有效面积固定,故压力取决于总负载。
因为活塞有效面积厶:A1>A2,所以V1＜V2。
当作用在活塞上的工怍压力p一定时,活塞前进的推力Fl与后退推力F2为,
显然,差动联接时活塞运动速度较快，产生的推力较小。所以差动联接常用于空载快进场合。
3.1.4 其它液压缸
1.摆动缸
摆动式液压缸也称摆动马达。当它通入压力油时，它的主轴输出小于360°的摆动运动。
图3-7a所示为单叶片式摆动缸,它的摆动角度较大,可达300°，当摆动缸进出油口压力为P1和P2,输入流量为q时,它的输出转矩T和角速度ω为:
图3-7b所示为双叶片式摆动缸,它的摆动角度和角速度为单叶片式的一半,而输出角度是单叶片式的两倍.
2.增压缸
在某些短时或局部需要高压的液压系统中,常用增压缸与低压大流量泵配合作用,单作用增压缸的工作原理如图3-8a所示,输入低压力P1.输出高压力为P2:,增大的压力关系如式（3－9）。
图3-8b为双作用式增压缸,可由两个高压端连续向系统供油。
3.伸缩缸
图3-9所示,伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成,前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒,可获得很长的工怍行程。伸缩缸厂泛的用于起重运输车辆上。
图3-9a是单作用式,图3-9b是双作用式。
3.齿轮缸
图3-lO所示,它由两个柱塞和一套齿轮齿条传动装置组成,当压力油推动活塞左右往复运动时,齿条就推动齿轮往复转动,从而齿轮驱动工作部件作往复旋转运动。
3.2 液压马达
液压马达是使负载作连续旋转的驱动元件,其内部构造与液压泵类似，差别仅在于液压泵的旋转是由电机所带动,辅出的是压力油;液压马达则是输入压力油,输出的是转矩和转速。因此,液压马达和液压泵在细部结构上存在一定的差别。
3.2.1 液压马达分类及特点
液压马达按其结构类型可分为齿轮式、叶片式、柱塞式等其它形式。也可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形式有齿抡式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式等。高速液压马达的主要特点是转速高、转动惯小,便于启动和制动。
通常高速液压马达输出转矩不大（仅几十N.m到几百 N.m）,所以也称为高速小转炬马达。低速液压马达的基本形式是径向柱塞式,低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低(可达每分钟几转甚至零点几转)、输出转矩大(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。
3.2.2 液压马达参数计算
液压马达输出功率、转矩的关系如下:
3.3 液压辅助元件
液压系统中除了动力元件、执行元件、油箱、滤油器、蓄能器、压力表、密封装置、管件等,都称为液压系统辅助元件.
3.3.1 油箱
油箱的主要功能是储存油液,此外,还有散热以控制油温、阻止杂质进入、沉淀油中
杂质、分离气泡等功能。
油箱容量如太小,会使油温上升,油箱容量一般设计为泵每分钟流量的2-4倍;或当所有管路及元件均充满油时,油面需高出过滤器50-100mm.
1.油箱形式
油箱可分为开式和闭式两种,开式油箱中油的液面和大气相通,而闭式油箱中的油液面和大气隔绝,液压系统中大多数采用开式油箱.
2.油箱结构
开式油箱大部分是以钢板焊接而成,图3-11所示为工业上使用的典型焊接式油箱。
3. 隔板及配管的安装位置
隔板装在吸油侧和回油侧之间,如图3-12所示,以达到沉淀杂质、分离气泡及散热作用。
油箱中常见的配油管有回油管、吸油管及排泄管等,有关安装尺寸见图3-13所示。吸油管的口径应为其余供油管径的l.5倍,以免泵吸入不良,回油管末端要浸在液面下且其末端切成45°倾角并面向箱壁,以使回油冲击箱壁而形成回流以利于冷却油温,又利于杂质的沉淀。
系统中排泄管应尽量单独接入油箱。各类控制阀的排泄管端部应在液面以上,以免产生背压:泵和马达的外泄油管其端部应在液面之下以免吸入空气.
3. 3. 2滤油器
滤油器一般由滤芯(或滤网)和壳体构成,由滤芯上无数个微小间隙或小孔构成通流面积。当混入油中的污物(杂质)大于微小间隙或小孔时,杂质被阻隔而滤清出来.若滤芯使用磁性材料时,可吸附油中能被磁化的铁粉杂质。
滤油器可以安装在油泵的的吸油管路上,或某些重要零件之前.滤油嚣也可安装在回油管路上.
力管用滤油器,因要受压力管洛中的高压力,故耐压问题必须考虑;回油管用滤油器是装在回油管路上,压力低,只需注意冲击压力的发生。就价格而言,压力管路用滤油器较回油管路用滤油器贵出许多。
图3-16所示,为无外壳滤油器,安装在油箱内,拆装不方便,但价格便宜。
3.3.2 蓄能器
图3-17所示,蓄能器是储存压力能的装置,当回路需要时,它能将原先储存的能量释放出来。并能吸收压力脉动及吸收冲击压力,保护液压系统。
3.3.4 油管与管接头
1.油管
油管材料可用金属管或橡胶管,选用时由耐压、装配的难易来决定。吸油管路和回油管路一般用低压的无缝钢管,也可使用橡胶和塑料软管,控制油路中流量小,多用小铜管,考虑配管和工艺方便,在中、低压油路中也常使用铜管,高压油路一般使用冷拔无缝钢管,必要时也采用价格较贵的高压软管。高压软管是由橡胶中间加一层或几层钢丝编织网制成.高压软管比硬管安装方便,可以吸收振动。
管路内径的选择主要考虑流动时的压力损失,对于高压管路,通常流速在0.6-1.5m/s左右,时于吸油管路,考虑泵的啜入和防止气穴,通常流速在0.6~1.sm/s左右。
在装配液压系统时,油管的弯曲半径不能太小,一般应为管道半径的3－5倍.应尽量避免小于90°弯管；平行或交叉的油管之间应有适当的间隔并用管夹固定,以防振动和碰撞。
2.管接头
管接头有焊接接头、卡套式接头、扩口接头、扣压式接头、快速接头等几种形式,如图3－18、图3-19、图3-20、图3-21、图3-22所示,由使用需要来决定采用何种连接方式。
