1、液壓傳動第四章2、第五章精講第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達液壓馬達v 液壓馬達是將液壓能轉換成機械能，得到輸出軸上的轉速液壓馬達是將液壓能轉換成機械能，得到輸出軸上的轉速和轉矩和轉矩（T ) ) 。 一、液壓馬達分類與工作原理一、液壓馬達分類與工作原理 1 1液壓馬達的分類及特點液壓馬達的分類及特點v 分類：分類：液壓馬達可分為液壓馬達可分為高速和低速高速和低速液壓馬達兩大類。液壓馬達兩大類。v 特點特點 1) 1)液壓馬達的排油口接油箱，壓力稍大于大氣壓力，且進、液壓馬達的排油口接油箱，壓力稍大于大氣壓力，且進、出油口直徑相同。出油口直徑相同。第四章第四章 液壓

2、執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 2) 2)液壓馬達往往需要正、反轉，所以在內(nèi)部結構液壓馬達往往需要正、反轉，所以在內(nèi)部結構上應具有對稱性。上應具有對稱性。 3) 3)在確定液壓馬達的軸承形式時，應保證在很寬在確定液壓馬達的軸承形式時，應保證在很寬的速度范圍內(nèi)都能正常工作。的速度范圍內(nèi)都能正常工作。 4) 4)液壓馬達在啟動時必須保證良好的密封性。液壓馬達在啟動時必須保證良好的密封性。 5) 5)液壓馬達需要外泄油口。液壓馬達需要外泄油口。 6) 6)為改善液壓馬達的起動和工作性能，要求扭矩為改善液壓馬達的起動和工作性能，要求扭矩脈動小，內(nèi)部摩擦小脈動小，內(nèi)部摩擦小。第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件

3、2液壓馬達的工作原理v 1)齒輪式液壓馬達v 齒輪馬達動畫圖。第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 2)2)雙作用葉片式液壓馬達雙作用葉片式液壓馬達 v 2 2所示。所示。 p87654321圖4-2 雙作用葉片馬達工作原理第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 3)3)軸向柱塞式液壓馬達軸向柱塞式液壓馬達654321I1-斜盤 2-缸體 3-柱塞 4-配流盤 5-軸 6-彈簧圖4-3 軸向柱塞式液壓馬達工作原理圖IILB-BABBAA-A第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 軸向柱塞式液壓馬達,受力分析如圖 圖第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件二、液壓馬達主要參數(shù)計算二、液壓馬

4、達主要參數(shù)計算 1 1工作壓力與額定壓力工作壓力與額定壓力v工作壓力工作壓力pM 輸入馬達油液實際壓力，大小決輸入馬達油液實際壓力，大小決定于馬達負載。定于馬達負載。v馬達壓力差馬達壓力差pM 輸入壓力與出口壓力的差值輸入壓力與出口壓力的差值稱為馬達的壓差。稱為馬達的壓差。v額定壓力額定壓力pn 按試驗標準規(guī)定，使馬達連續(xù)正常按試驗標準規(guī)定，使馬達連續(xù)正常工作最高壓力。工作最高壓力。第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 2 2排量和流量排量和流量v排量排量 V M ( (m3/rad) )或或( (m3/r) )v流量流量 v不計泄漏流量稱理論流量不計泄漏流量稱理論流量qMt，考慮泄漏流量為

5、實，考慮泄漏流量為實際流量際流量qM。v若泄漏流量為若泄漏流量為q，v 則則v 且有且有 qqqMtMnVqMtM2第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 3 3容積效率和轉速容積效率和轉速v容積效率容積效率Mv 理論輸入流量與實際輸入流量的比理論輸入流量與實際輸入流量的比值，值，v v 轉速：轉速： qqqqqtMtMtMMvmvMVqn2第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 4 4轉矩和機械效率轉矩和機械效率v 在不計馬達的損失情況下，其輸出功率等于輸入功率，即在不計馬達的損失情況下，其輸出功率等于輸入功率，即v 理論轉矩：理論轉矩： v 實際轉矩實際轉矩T T：由于馬達實際存在機械損

6、失而產(chǎn)生損失扭矩由于馬達實際存在機械損失而產(chǎn)生損失扭矩T，使得比理論扭矩使得比理論扭矩Tt 小，即小，即v 馬達的機械效率馬達的機械效率Mm：等于馬達的實際輸出扭矩與理論輸出：等于馬達的實際輸出扭矩與理論輸出扭矩的比扭矩的比v 2ttTpqpnVp VMtpVT TTTtttttMmTTTTTTT1MtVpT第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 5 5功率和總效率功率和總效率v馬達實際輸入功率為馬達實際輸入功率為pqM，實際輸出功率為實際輸出功率為T，v馬達總效率馬達總效率 M ：實際輸出功率與實際輸入功率實際輸出功率與實際輸入功率的比值，即的比值，即 v 6 6最低回油背壓最低回油背壓v最

7、低回油背壓是指液壓馬達為防止出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，最低回油背壓是指液壓馬達為防止出現(xiàn)脫空現(xiàn)象，在回油腔必須保持的最低壓力。最低回油背壓越在回油腔必須保持的最低壓力。最低回油背壓越小，液壓馬達的性能越好。小，液壓馬達的性能越好。MmMvMvtMmtMMqpTqpT.第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 7 7最低穩(wěn)定轉速最低穩(wěn)定轉速v最低穩(wěn)定轉速是指液壓馬達在額定負載下，不出最低穩(wěn)定轉速是指液壓馬達在額定負載下，不出現(xiàn)爬行現(xiàn)象現(xiàn)爬行現(xiàn)象的最低轉速。的最低轉速。v實際工作中，一般都希望最低穩(wěn)定轉速越小越好，實際工作中，一般都希望最低穩(wěn)定轉速越小越好，這樣就可以擴大馬達的調速范圍。這樣就可以擴大馬達的調速

8、范圍。第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件三、液壓馬達的主要結構形式三、液壓馬達的主要結構形式v1 1高速液壓馬達高速液壓馬達v額定轉速高于額定轉速高于500r/min500r/min的馬達屬于高速馬達。高速的馬達屬于高速馬達。高速馬達的基本形式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式。馬達的基本形式有齒輪式、葉片式和軸向柱塞式。v它們主要特點是轉速高，轉動慣量小，便于啟動、它們主要特點是轉速高，轉動慣量小，便于啟動、制動、調速和換向。制動、調速和換向。v(1)(1)齒輪式高速馬達齒輪式高速馬達 v具體見具體見齒輪馬達動畫圖齒輪馬達動畫圖1 1第四章第四章 液壓執(zhí)行

9、元件液壓執(zhí)行元件v (2)(2)葉片式高速馬達葉片式高速馬達v 2 221A-A1-銷釘 2-燕式彈簧圖4-5 葉片式高速馬達結構圖AA第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v( (3)3)柱塞式高速液壓馬達柱塞式高速液壓馬達 柱塞式高速液柱塞式高速液壓馬達一般都是軸向式。壓馬達一般都是軸向式。v圖圖第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 2 2低速液壓馬達低速液壓馬達 圖圖1 1, ,圖圖3 3, ,圖圖4 4, ,圖圖5 5, ,圖圖6 6, ,v 轉速高于轉速高于500r/min500r/min的液壓馬達屬于低速液壓馬達的液壓馬達屬于低速液壓馬達第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v

10、它的基本形式是徑向柱塞式：它的基本形式是徑向柱塞式：v低速液壓馬達的主要特點是：排量大，體積大，低速液壓馬達的主要特點是：排量大，體積大，轉速低，可以直接與工作機構連接，不需要減速轉速低，可以直接與工作機構連接，不需要減速裝置，使傳動機構大大簡化，裝置，使傳動機構大大簡化，v低速液壓馬達的輸出扭矩較大，可達幾千到幾萬低速液壓馬達的輸出扭矩較大，可達幾千到幾萬Nm，因此又稱為低速大扭矩液壓馬達。，因此又稱為低速大扭矩液壓馬達。v(1)(1)徑向柱塞馬達徑向柱塞馬達 v1)1)單作用連桿型徑向柱塞馬達單作用連桿型徑向柱塞馬達 第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 活塞式液壓馬達,供油分析如圖2

11、)多作用內(nèi)曲線柱塞馬達第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第二節(jié)第二節(jié) 液壓缸液壓缸 v一、液壓缸概述一、液壓缸概述v液壓缸是把液體的壓力能轉換成直線往復運動或往液壓缸是把液體的壓力能轉換成直線往復運動或往復擺動的機械能裝置。復擺動的機械能裝置。v1 1液壓缸的分類、特點和職能符號液壓缸的分類、特點和職能符號v液壓缸的分類，特點及圖型符號見表液壓缸的分類，特點及圖型符號見表4-44-4第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 雙桿活塞缸可分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。雙桿活塞

12、缸可分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種。如圖如圖4-4-9a9a、4-9b4-9b所示所示vv圖4-9 雙桿活塞缸的不同安裝方式llllla)缸筒固定a)活塞桿固定第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 2 2雙桿活塞缸的基本參數(shù)計算雙桿活塞缸的基本參數(shù)計算 雙桿活塞缸兩端活塞桿直徑相等，當分別向左、右兩腔輸入雙桿活塞缸兩端活塞桿直徑相等，當分別向左、右兩腔輸入相同的壓力和流量時，液壓缸左、右兩個方向上輸出的推力相同的壓力和流量時，液壓缸左、右兩個方向上輸出的推力F F和速度和速度相等，即相等，即mmppdDppAF2122214224dDqAqvvsm/ NDdP2P1q圖4-8 雙活塞桿缸

13、計算簡圖F第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 3 3單桿活塞缸的基本參數(shù)計算單桿活塞缸的基本參數(shù)計算v 單桿活塞缸的基本參數(shù)計算簡圖見圖單桿活塞缸的基本參數(shù)計算簡圖見圖4-104-10。圖圖 (1) (1)無桿腔工作無桿腔工作 見見大腔工作圖，大腔工作圖，活塞上產(chǎn)生的推力活塞上產(chǎn)生的推力F1F1和和速度速度11分別為分別為 (N) (N) (m/s) (m/s)v 式中式中q q11進油流量進油流量mApApF22111mdpDpp222214211114DqAqvvvdq1q22F21F1圖4-10 單桿活塞缸的計算簡圖D第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v (2)(2)有桿腔工作有

14、桿腔工作 見見小腔工作圖小腔工作圖，活塞上產(chǎn)生的推力，活塞上產(chǎn)生的推力F F2 2和速度和速度v v2 2分別為分別為 (N) (N) (m/s) (m/s) v 式中式中 q q2 2進油流量進油流量v 若若q q1 1 =q=q2 2=q=q， p p1 1=p=p， p p2 2=0=0則則 mApApF12212mdpDpp212214222224dDqAqvvv11Aqv 11pAF 22Aqv 22pAF 第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 (3) (3)差動連接差動連接 如圖如圖4-114-11、差動工作圖差動工作圖。v活塞的運動速度活塞的運動速度3 3為為 v活塞的推力活塞

15、的推力F F3 3為為 1233AAvqv22134dqAAqvpdpApAF22134Ddq1F1A1A2v3A2圖4-11 液壓缸差動連接計算簡圖第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 若使A2=A1/2，即 ，則差動連接缸在兩個方向上的速度，輸出推力均相等。v 三種連接速度比較dD2Ddq1F1A1A2v3A2圖4-11 液壓缸差動連接計算簡圖第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 4 4柱塞缸的基本參數(shù)計算柱塞缸的基本參數(shù)計算 柱塞缸見柱塞缸見圖圖4 41212、 柱塞缸柱塞缸1 1、柱塞缸柱塞缸2 2。v 柱塞的推力和速度分別為柱塞的推力和速度分別為 (N) (N) M/S M/

16、S mdppF2214vdqv24ddFqq圖4-12 柱塞缸計算簡圖第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 5 5擺動缸擺動缸 單葉片擺動缸動畫單葉片擺動缸動畫、雙葉片、雙葉片擺動缸原理圖擺動缸原理圖v 雙葉片擺動缸的輸出轉矩是單葉片擺缸的兩倍，而角速度則是單葉雙葉片擺動缸的輸出轉矩是單葉片擺缸的兩倍，而角速度則是單葉片擺缸的一半。片擺缸的一半。第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 6 6增壓缸增壓缸 增壓缸原理圖增壓缸原理圖、增壓缸原理圖增壓缸原理圖2 2。 2 2v 增壓缸同一個活塞桿上的兩個活塞直徑是不同的。當?shù)蛪河驮鰤焊淄粋€活塞桿上的兩個活塞直徑是不同的。當?shù)蛪河蚿 p1 1進入

17、左端大腔時，活塞向右運動，其小腔輸出高壓油進入左端大腔時，活塞向右運動，其小腔輸出高壓油p p2 2。p2A2A1p1圖4-14 非連續(xù)動作型增壓缸第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 7 7、增速缸、增速缸v見增速缸原理圖見增速缸原理圖，3 3 8 8、伸縮缸、伸縮缸v見見單作用伸縮缸原理圖單作用伸縮缸原理圖、單作用伸縮缸原理圖單作用伸縮缸原理圖2 2、雙雙作用伸縮缸原理圖作用伸縮缸原理圖2 2，3 3 9 9、齒輪齒條缸、齒輪齒條缸v見見齒輪齒條缸原理圖齒輪齒條缸原理圖第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件 二、液壓缸的典型結構二、液壓缸的典型結構 1 1液壓缸的典型結構舉例液壓缸的典型

18、結構舉例 單桿缸裝配動畫單桿缸裝配動畫v 圖圖4-154-15所示為雙作用單活塞桿液壓缸結構圖。它主要由缸底所示為雙作用單活塞桿液壓缸結構圖。它主要由缸底1 1、緩沖裝置、緩沖裝置2 2、活塞、活塞8 8、缸筒、缸筒1111、活塞桿、活塞桿1212、導向套、導向套1313、端蓋、端蓋1515、導向套、導向套1313和密封裝和密封裝置等零件組成。置等零件組成。22212019181716151413121110987654321dD1DBA圖4-15 雙作用單活塞桿液壓缸的結構1-缸底 2-緩沖柱塞 3- 彈簧卡圈 4- 擋環(huán) 5- 卡環(huán)（由2個半圓組成) 6- 密封圈 7- 擋圈 8- 活塞

19、9- 支承環(huán) 10-活塞與活塞桿 11- 缸筒 12- 活塞桿 13- 導向套 14-導向套和缸筒之間的密封圈 15- 端蓋 16- 導向套和活塞桿之間的密封圈 17- 擋圈18-鎖緊螺釘 19- 防塵圈 20-鎖緊螺母 21- 耳環(huán) 22- 耳環(huán)襯套圈 第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 2 2液壓缸的組成液壓缸的組成第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v (1)(1)缸筒和缸蓋缸筒和缸蓋 缸筒和缸蓋的結構形式與液壓缸工作壓缸筒和缸蓋的結構形式與液壓缸工作壓力及所使用的材料有關。力及所使用的材料有關。v 工作壓力小于工作壓力小于10MPa10MP

20、a時，使用鑄鐵材料，時，使用鑄鐵材料，v 工作壓力小于工作壓力小于20MPa20MPa時使用無縫鋼管，時使用無縫鋼管，v 工作壓力大于工作壓力大于20MPa20MPa時使用鑄鋼或鍛鋼材料。時使用鑄鋼或鍛鋼材料。第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 圖圖4-16a4-16a為焊接式連接，圖為焊接式連接，圖4-16b4-16b為半環(huán)式連接。為半環(huán)式連接。v 圖圖4-16c4-16c，f f為螺紋式連接，為螺紋式連接， 有內(nèi)螺紋連接和外連接兩有內(nèi)螺紋連接和外連接兩 種方式。圖種方式。圖4-4-16d16d為拉桿式連接。圖為拉桿式連接。圖4-16e4-16e為法蘭式連接。為法蘭式連接。a)b)c)

21、d)e)f)圖4-16 常見的缸筒和缸蓋結構第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v (2)(2)活塞和活塞桿活塞和活塞桿 v 活塞和活塞桿的結構形式有整體式，螺紋連接式，半環(huán)連接式和銷連接活塞和活塞桿的結構形式有整體式，螺紋連接式，半環(huán)連接式和銷連接式等多種形式，如圖式等多種形式，如圖4-174-17所示。所示。v 圖圖4-17a4-17a螺紋式連接此結構拆裝方便，但在高壓大負載下需要螺母防松裝螺紋式連接此結構拆裝方便，但在高壓大負載下需要螺母防松裝置。置。a)b)c)d)圖4-17 活塞與活塞桿連接方式a）螺紋連接 b）單半環(huán)連接 c）雙半環(huán)連接 d）銷連接第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)

22、行元件v 圖圖4-17c4-17c為半環(huán)連接，此結構較復雜，拆裝不便，但工作可靠。為半環(huán)連接，此結構較復雜，拆裝不便，但工作可靠。v 圖圖4-17d4-17d為銷式連接，此結構簡單，多用于為銷式連接，此結構簡單，多用于 雙活塞桿缸。雙活塞桿缸。a)b)c)d)圖4-17 活塞與活塞桿連接方式a）螺紋連接 b）單半環(huán)連接 c）雙半環(huán)連接 d）銷連接第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v (3)(3)密封裝置密封裝置 v 密封分為動密封和靜密封兩大類。設計和選用密封裝置的基密封分為動密封和靜密封兩大類。設計和選用密封裝置的基本要求是：密封裝置應具有良好的密封性能，并隨壓力的增本要求是：密封裝置應

23、具有良好的密封性能，并隨壓力的增加能自動提高；動密封處運動阻力要??；密封裝置要耐油抗加能自動提高；動密封處運動阻力要??；密封裝置要耐油抗腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、拆裝方便。常見的密封方腐蝕、耐磨、壽命長、制造簡單、拆裝方便。常見的密封方法有以下幾種法有以下幾種。v 1)1)間隙密封間隙密封 間隙密封結構如圖間隙密封結構如圖8 8所示。所示。圖 4-18 間隙密封l（0.02-0.05mm）第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 2)2)活塞環(huán)密封活塞環(huán)密封 活塞環(huán)密封結構如圖活塞環(huán)密封結構如圖4-194-19所示。所示。v 3)3)密封圈密封密封圈密封 密封圈采用橡膠，尼龍或其它高分子材

24、料制密封圈采用橡膠，尼龍或其它高分子材料制成，密封圈密封是目前使用最為廣泛的一種密封形式。成，密封圈密封是目前使用最為廣泛的一種密封形式。圖4-19 活塞環(huán)密封a) 活塞環(huán)密封b) 活塞環(huán)的結構a)b)第四章第四章 液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件v 圖圖4-20a,b,c4-20a,b,c分別表示了用分別表示了用O O型，型，V V型和型和Y Y型橡膠密封圈在活塞型橡膠密封圈在活塞桿和端蓋密封處的應用。桿和端蓋密封處的應用。v 活塞桿密封處設置防塵圈。防塵圈的唇邊應朝向活塞桿外伸活塞桿密封處設置防塵圈。防塵圈的唇邊應朝向活塞桿外伸的一側，如圖的一側，如圖4-20d4-20d所示。所示。a)b)c)d)圖4-20 密封圈密封a) 采用O形圈密封b)采用V形圈密封c) 采用Y形圈密封d) 采用Y形圈和防塵圈密封第四章第四章 液壓執(zhí)