液压与气压传动第3章液压马达和液压缸总结

液压马达液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,是液压系统的执行元件。马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施，使之不能通用。第三章液压马达和液压缸2一、液压马达液压马达实体图液压马达的特性参数:工作压力与额定压力:工作压力p大小取决于马达负载。额定压力ps能使马达连续正常运转的最高压力。流量与容积效率:实际流量qM＝qMt＋ΔqqMt为理论流量，Δq为泻漏。容积效率ηMv＝qMt/qM＝1－Δq/qM液压马达的特性参数排量与转速排量V为ηMV等于1时输出轴旋转一周所需油液体积。转矩与机械效率实际输出转矩T＝Tt-ΔT理论输出转矩Tt＝ΔpVηMm/2π机械效率ηMm＝TM/TMt功率与总效率ηM＝PMo/PmiPMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。例2、某液压马达排量为250mL/r，入口压力为10MPa，出口压力为0.5MPa，容积效率和机械效率均为0.9，若输入流量为100L/min，试求(1)液压马达的实际输出转矩；(2)液压马达的实际输出转速。(1)液压马达实际输出转矩TM解mMmMtMMpVTT根据公式mNTM3402/9.01025010)5.010(66(2)液压马达实际输出转速n根据公式VqVqnvMMtMmin/360250/9.0101003rn答：(1)液压马达的实际输出转矩为340N.m；(2)液压马达的实际输出转速为360r/min。第二章例3、某液压马达的进油压力为10MPa，排量为200×10-3L/r，总效率为0.75，机械效率为0.9，试求(1)该马达输出的理论转矩；(2)若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量为多少?(3)若外负载为200N·m（n=500r/min）时马达的输入功率和输出功率各为多少?解:(1)该马达输出的理论转矩根据公式pVTtM由题意可知0出pPaMpp10mNpVTtM3.318210102001010336(2)n=500r/min时马达的理论流量min/100500102003LVnqtM83.09.075.0mMMvMmin/12083.0100LqqvMtMM即输入马达的流量为120L/min。(3)当压力为10MPa时，它输出的实际转矩为mNTTmMtMM5.2869.03.318当外负载为200N·m，压力差(即马达进口压力)将下降，不是10MPa，而是PaMPaM98.6105.286200∴马达的输入功率为:MvMiMpqpVnPKWpqPMiM1460/101201098.636马达的输出功率KWPPMiMoM5.1075.014答：(1)该马达输出的理论转矩为318.3N.m；(2)若马达的转速为500r/min，则输入马达的流量为120L/min；(3)若外负载为200N·m（n=500r/min）时马达的输入功率为14KW,输出功率为10.5KW。,1tvtqqqqqqtqqq液压泵,1MtMMtMvMqqqq液压马达MqqMtqMtMqqqqpT液压马达1MMmMtTTMMtTTqpT液压泵因为有摩擦消耗能量tTT1TTtm液压马达图形符号:14液压马达的分类一、液压马达按结构分为：齿轮式、叶片式、柱塞式和其它型式。按额定转速分为：高速和低速。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类型有齿轮式、叶片式、柱塞式等，又称为高速小转距液压马达。低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，又称为低速大转距液压马达。15一、液压马达齿轮式液压马达实体图16一、液压马达齿轮式液压马达组件图齿轮马达当高压油p进入马达的高压腔时，处于高压腔的轮齿受到压力油的作用，根据它们的受力情况，齿轮按图示方向旋转。油液被带到低压腔。18一、液压马达齿轮式液压马达的结构特点1、为适应正反转的要求，其进出油口的大小相等；2、采用滚动轴承；3、齿数比泵齿数多；4、密封性差、容积效率低；5、输入油压不能过高，不能产生较大转矩，多用于高速的场合。19一、液压马达叶片式液压马达实体图叶片马达高压油进入由叶片定子转子组成的密闭空间，根据它们的受力情况，推动转子旋转。转动惯量小，反应灵敏，但泄露大。21输出转矩与排量和进出油口之间的压力差有关，转速由流量决定；叶片径向放置；吸、压油腔通入叶片根部的通路上设置单向阀；在叶片根部设置预紧弹簧；叶片式液压马达一般用于转速高、转矩小和动作要求灵敏的场合。一、液压马达叶片式液压马达的结构特点22一、液压马达径向柱塞式液压马达实体图23一、液压马达径向柱塞式液压马达的工作原理柱塞定子缸体配油轴轴向柱塞马达轴向柱塞马达和轴向柱塞泵是互逆的。改变斜盘倾角的方向，可改变马达的旋转方向。第二节液压缸•液压缸的类型及特点•液压缸的典型结构•液压缸的设计计算通过本章的学习，要求掌握液压缸设计中应考虑的主要问题，包括结构类型的选择和参数计算等，为液压缸设计打下基础。本节主要内容为：26二、液压缸液压缸实体图27二、液压缸液压缸实体图28二、液压缸液压缸实体图液压缸（油缸）主要用于实现机构的直线运动，也可以实现往复摆动运动，其结构简单，工作可靠，应用广泛。液压缸的输入量是液体的流量和压力，输出量是速度和力。液压缸和液压马达都是液压执行元件，其职能是将液压能转换为机械能。p1p2FVdQ21pppA液压缸压力p流量Q液压功率作用力F速度V机械功率液压缸的作用3.1缸的分类及特点液压缸的分类按结构形式分：活塞缸、柱塞缸、摆动液压缸。按作用方式分：单作用缸和双作用缸。按活塞杆形式分：单活塞杆缸、双活塞杆缸。AFQPv单杆液压缸AFQPv双杆液压缸AFQPv柱塞式液压缸3.2.1单杆活塞缸单杆活塞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4-2所示。2A1F1v(a)无杆腔进油1P2P1ADdq2A2F(b)有杆腔进油1P2P1A2vq3.2活塞式液压缸其一端伸出活塞杆，两腔有效面积不相等，当向缸两腔分别供液体，且压力和流量都不变时，活塞在两个方向上的运动速度和推力都不相等。图3-2单杆活塞肛活塞的运动速度和推力分别为:（1）无杆腔进油vvDqAqv2114（3-1）mmpdDpDApApF])([4)(2221222111（3-2）1v1F2A1F1v(a)无杆腔进油1P2P1ADdq3.2.2单杆活塞缸速度推力特性（2）有杆腔进油活塞的运动速度和推力分别为:2v2F2A2F(b)有杆腔进油1P2P1A2vqvvdDqAqv)(42222（3-3）2222221121()[()]4mmFpApADdpDp（3-4）比较上述各式，可以看出：,；液压缸往复运动时的速度比为：2v1v1F2F22212dDDvv（3-5）上式表明：当活塞杆直径愈小时，速度比接近1，在两个方向上缸的速度差值就愈小。2A1F1v(a)无杆腔进油1P2P1ADdq2A2F(b)有杆腔进油1P2P1A2vq（3）两腔进油,差动联接2A3F(c)差动联接缸1P1A3vq当单杆活塞缸两腔同时通入相同压力的液体时，由于无杆腔受力面积大于有杆腔受力面积，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此活塞杆作伸出运动，并将有杆腔的液体挤出，流进无杆腔，加快了活塞杆的伸出速度，缸的这种连接方式被称为差动连接。图3-3差动连接缸两腔进油,差动联接2A3F(c)差动联接1P1A3vqvvdqAAqv22134（3-6）vmpdAApF1221134)(（3-7）在忽略两腔连通回路压力损失的情况下，差动连接液压缸的推力为：3F1P21AA3vq等效活塞杆的伸出速度为：活塞式液压缸其固定方式有缸筒固定和活塞杆固定两种方式。3.2.3双杆活塞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固定形式，如图所示。AFqv(a)缸体固定，活塞杆移动1P2PAFqv(b)活塞杆固定缸体移动，1P2P双杆活塞缸缸筒固定与活塞杆固定的比较：因为双活塞杆液压缸的两活塞杆直径相同，所以当输入流量和油液压力不变时，活塞（或缸体）在两个方向上的运动速度V和推力F都相等，即：vvdDqAqv)(422（3-8）mppdDF))((42122（3-9）式中:、1p2p—分别为缸的进、出口压力；vm—分别为缸的容积效率和机械效率；、D、d—分别为活塞直径和活塞杆直径；q—缸的输入流量；A—活塞有效作用面积。这种液压缸常用于要求往返运动速度相同的场合。3.3柱塞缸活塞缸内孔和尺寸精度很高，并且要求表面光滑，大型或超长行程的液压缸不易实现这种要求，在这种情况下可以采用柱塞缸。图3-4柱塞液压缸柱塞pq缸筒A（a）图3-5柱塞式液压缸如图所示，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。柱塞式液压缸是单作用缸，柱塞端面是受压面。其面积大小决定了缸的输出速度和推力。如果要得到双向运动，可将两柱塞缸成对使用为减轻柱塞的重量，有时制成空心活塞。图3-6柱塞式液压缸QQVdd24dQV2214)(dppF式中：d—柱塞直径，p1—进油压力，p2—另一缸的回油压力。p1p23.4.1伸缩缸多级缸又称伸缩式套筒缸，它由两级活塞缸套装而成，具有活塞杆的伸出行程长度比缸体长度大，占用空间较小，伸出缩回结构紧凑的特点。3.4其它型式的常用缸图4-11伸缩式液压缸前一级缸的活塞是后一级缸的缸套，活塞伸出的顺序是从大到小，相应的推力也是从大到小，而伸出的速度则是由慢变快。伸出BA二级活塞3.4.2摆动缸图4-7摆动缸Dd1234432411摆动液压缸能实现往复摆动运动，主要有单叶片式和双叶片式两种结构形式。图4-7摆动液压缸Dd1234432411单叶片摆动液压缸主要由定子块1、缸体2、摆动轴3、叶片4、左右支承盘和左右盖板等主要零件组成。定子块固定在缸体上，叶片和摆动轴固连在一起，当两油口相继通以压力油时，叶片即带动摆动轴作往复摆动。图4-8摆动液压缸Dd1234432411当考虑到机械效率时，单叶片缸的摆动轴输出转矩为p1p2mppdDbT))((82122（4-10）D—缸体内孔直径；d—摆动轴直径；b—叶片宽度；图4-9摆动液压缸Dd1234432411q根据能量守恒原理,结合式(4-10)得输出角速度为D—缸体内孔直径；d—摆动轴直径；b—叶片宽度；)(822dDbqv（4-11）ωDd1234432411qω单叶片摆动液压缸的摆角一般不超过280º，双叶片摆动液压缸的摆角一般不超过150º。当输入压力和流量不变时，双叶片摆动缸摆动轴输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，而摆动角速度则是单叶片摆动缸的一半。Dd1234432411qω摆动缸结构紧凑，输出转矩大，但密封困难，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。3.4.3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。876543211211109行程图4-12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；12—螺钉qω图3-13双作用单活塞杆液压缸结构图l—缸底；2—卡键；3、5、9、11—密封圈；4—活塞；6—缸筒；7—活塞杆；8—导向套；10—缸盖；12—防尘圈；13—耳轴单活塞杆液压缸主要由缸底1、缸筒6