項目四液壓動力元件項目四液壓執(zhí)行元件課程名稱液壓與氣動技術(shù)項目4項目名稱液壓執(zhí)行元件課時2項目描述液壓傳動系統(tǒng)的作用是用于驅(qū)動設(shè)備的工作裝置，比如挖掘機(jī)上的液壓傳動系統(tǒng)用來驅(qū)動抓斗和履帶,平面磨床上的液壓傳動系統(tǒng)用來驅(qū)動工作臺。液壓傳動系統(tǒng)上的這些驅(qū)動裝置就是液壓執(zhí)行元件。液壓執(zhí)行元件是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置,有液壓缸和液壓馬達(dá)兩種類型，兩者的區(qū)別在于液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)換成往復(fù)運動的機(jī)械能而實現(xiàn)直線運動或擺動，而液壓馬達(dá)則將液壓能轉(zhuǎn)換成連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)械能而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)運動。學(xué)習(xí)目標(biāo)知識目標(biāo)：①掌握液壓缸的類型與結(jié)構(gòu)特點。②掌握單桿活塞液壓缸三種通油方式下的活塞運動速度和推力的計算。③掌握差動液壓缸的工作原理和活塞運動速度及推力的計算。④了解液壓缸的典型結(jié)構(gòu)。⑤掌握液壓馬達(dá)的特點、分類及主要性能參數(shù)。能力目標(biāo)：①能夠計算液壓缸的速度和推力。②能夠計算液壓馬達(dá)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。③能夠根據(jù)通油情況判斷液壓缸的運動方向。④能夠計算液壓缸輸出的功率。素質(zhì)目標(biāo)：①培養(yǎng)學(xué)生分析問題、解決問題的能力。②培養(yǎng)學(xué)生具有優(yōu)良學(xué)風(fēng)、創(chuàng)新理念及科學(xué)家嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ骶?。③具備積極向上的人生態(tài)度、自我學(xué)習(xí)能力和良好的心理承受能力。④培養(yǎng)良好的設(shè)備維護(hù)和保養(yǎng)意識。職業(yè)能力①會根據(jù)液壓缸的特點、分類、主要性能正確選用液壓缸。②會根據(jù)液壓馬達(dá)的特點、分類、主要性能正確選用液壓馬達(dá)。③會計算液壓缸的速度、推力和功率。④會計算液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩和功率。教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容備注任務(wù)一液壓缸的類型和特點20min【任務(wù)概述】了解液壓缸的類型及其特點，掌握活塞式液壓缸和柱塞式液壓缸的推力及速度的計算方法?！局R與技能】液壓缸種類很多，按結(jié)構(gòu)特點，可以分為活塞缸、柱塞缸和擺動缸三種類型?；钊缀椭啄軐崿F(xiàn)直線往復(fù)運動，輸出推力和速度；擺動缸則能實現(xiàn)小于360°的往復(fù)擺動，輸出轉(zhuǎn)矩和角速度。液壓缸按其作用方式又可分為單作用式和雙作用式兩種類型。單作用式液壓缸在液壓力的作用下只能向一個方向運動，其反方向運動需要靠重力或彈簧力等外力來實現(xiàn)；雙作用式液壓缸靠液壓力可實現(xiàn)正、反兩個方向的運動。其中活塞式液壓缸應(yīng)用最廣泛，下面介紹幾種常用的液壓缸。一、活塞缸活塞式液壓缸分為雙桿式和單桿式兩種結(jié)構(gòu)，根據(jù)安裝方式不同又可以分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。1.單桿活塞缸如圖4.1所示，活塞只有一端帶活塞桿的液壓缸稱為單桿活塞缸。單桿液壓缸也有缸體固定和活塞桿固定兩種形式，但它們的工作臺移動范圍都是活塞有效行程L的2倍。圖4.1單桿活塞式液壓缸固定形式由于單桿活塞缸活塞兩側(cè)有效面積不等，當(dāng)向兩腔分別提供相同壓力和流量的液壓油時，在兩個方向上的推力和運動速度也不相等。（1）無桿腔進(jìn)油時，如圖4.2(a)所示活塞向右運動的速v1=qv活塞向右的推力:F1=p(a)無桿腔進(jìn)油(b)有桿腔進(jìn)油(c)兩腔同時進(jìn)油(差動連接)圖4.2單桿活塞式液壓缸（2）有桿腔進(jìn)油時，如圖4.2(b)所示?；钊蛴疫\動的速度：v1=q活塞向左的推力：F2=p1A2-p2式中v——活塞運動速度，m/s；qv——輸入液壓缸的流量，m3/s；D——活塞直徑，m；d——活塞桿直徑，m；F——活塞的推力，N；A1、A(3)兩腔同時進(jìn)油時，如圖4.2(c)所示。當(dāng)單桿式活塞缸的左右兩腔同時進(jìn)壓力油時，因無桿腔的有效面積大于有桿腔的有效面積，活塞向右運動；同時右腔中排出的油液也進(jìn)入左腔，加大了流入左腔的流量，從而加快了活塞向右運動的速度。液壓缸的這種連接稱為差動連接，差動連接的單桿液壓缸稱為差動液壓缸。實際上活塞在運動時,由于管路中有壓力損失，所以右腔中油液的壓力稍大于左腔油液壓力，而這個差值一般都很小，可忽略不計?；钊蛴疫\動的速度：若差動連接時活塞向右運動的速度為ν3,有桿腔排出的流量qν'qv3=活塞向右的推力：差動連接時，一般設(shè)p1F3由上式可以看出，差動連接的實際有效作用面積是活塞桿的橫截面積，它使活塞向右運動速度變快，但推力變小。所以，差動連接速度的提高是以降低推力為代價的，它可在不增加泵流量的前提下(可用小流量泵)實現(xiàn)快速運動。實際生產(chǎn)中，單桿活塞式液壓缸一般用在有以下工作循環(huán)的場合：快進(jìn)(兩腔同時進(jìn)油)-工進(jìn)(無桿腔進(jìn)油v1)-快退(有桿腔進(jìn)油v兩腔同時進(jìn)油，實現(xiàn)差動連接v3，活塞桿伸出，活塞運動的速度大，推力小，可作為設(shè)備的空載運動(快進(jìn))無桿腔進(jìn)油，活塞桿伸出，活塞運動的速度小，推力大，可作為設(shè)備的工作進(jìn)給運動（工進(jìn)）；有桿腔進(jìn)油，活塞桿縮回，活塞運動的速度大，推力小，可作為設(shè)備的空載運動(快退)。在以上工作循環(huán)中，當(dāng)要求快進(jìn)和快退的速度相等時，即v3qD=2d2.雙桿活塞缸雙桿活塞缸的活塞兩端均裝有活塞桿，且一般活塞桿直徑相同。當(dāng)液壓缸兩腔輸入的壓力油和流量相等時，液壓缸在兩個方向上輸出的運動速度和推力也相等。因此這種液壓缸常用于要求往復(fù)運動速度和負(fù)載相同的場合，如各種磨床、研磨機(jī)等。雙桿活塞缸固定方式也有缸筒固定和活塞桿固定兩種形式。圖4.3(a)所示為缸筒固定的雙桿式活塞缸。液壓缸缸體固定，活塞通過活塞桿帶動工作臺移動，工作臺的移動范圍大約為活塞行程的三倍。因這種液壓缸占地面積大，故一般只適用于小型機(jī)床。圖4.3(b)所示為活塞桿固定的形式，缸體與工作臺相連，活塞桿通過支架固定在機(jī)床上。工作臺的移動范圍約為液壓缸有效行程的兩倍，因此占地面積小，常用于行程較長的大、中型設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。（a）缸筒固定（b）活塞桿固定圖4.3雙桿活塞式液壓缸固定如圖4.4所示，雙桿活塞缸的活塞左、右運動的速度為：圖4.4雙桿活塞式液v=q活塞左、右的推力：F=P1π4D2活塞式液壓缸雖然應(yīng)用廣泛，但其缸筒內(nèi)孔加工精度要求高，大工作行程時缸筒內(nèi)壁加工困難，制造成本較高。二、柱塞缸對于設(shè)備工作行程較長的液壓系統(tǒng)，一般采用柱塞式液壓缸。柱塞式液壓缸是一種單作用液壓缸，只有一個油管，其工作原理如圖4.5所示，柱塞與運動工作部件連接，缸筒固定在機(jī)上。如圖4.5(a)所示可實現(xiàn)一個方向。當(dāng)壓力油進(jìn)入缸筒時，推動柱塞帶動運動部件向右運動，但反向退回時必須依靠其它外力或自重。為獲得雙向往復(fù)運動，柱塞缸通常成對反向布置使用，如圖4.5(b)所示。圖4.5(c)為柱塞式液壓缸的圖形符號。(a)單柱塞(b)雙柱塞(c)圖形符號圖4.5柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸運動的速度:v=qvA=柱塞式液壓缸產(chǎn)生的推力:F=PA=π4?2柱塞式液壓缸具有以下特點：①柱塞端面受壓，它應(yīng)有足夠的面積產(chǎn)生推力，且應(yīng)有一定的剛度防止彎曲，所以，柱塞較粗；因柱塞呈懸空狀態(tài)，為減輕重量，它應(yīng)做成空心的。②缸筒內(nèi)壁和柱塞不直接接觸，用導(dǎo)向套配合導(dǎo)向，則缸筒內(nèi)壁可粗加工，降低成本。所以，它主要用于行程較長的機(jī)床(最大6?8m)中，如龍門刨床、大型拉床和壓力機(jī)等設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。三、擺動缸擺動式液壓缸也稱擺動液壓馬達(dá)，它是一種輸出轉(zhuǎn)矩和角速度、并能實現(xiàn)往復(fù)擺動的液壓執(zhí)行元件。擺動式液壓缸通常分為葉片式和活塞式兩大類，工程實際中，葉片式擺動液壓缸使用較多。1.葉片式擺動缸葉片式擺動液壓缸結(jié)構(gòu)原理如圖4.6所示。這種擺動缸結(jié)構(gòu)簡單，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，擺動式液壓缸主要用來驅(qū)動作間歇回轉(zhuǎn)運動的工作機(jī)構(gòu)，例如回轉(zhuǎn)夾具、液壓機(jī)械手、分度機(jī)械等裝置。葉片式擺動缸分為單葉片和雙葉片兩種形式。圖4.6(a)所示為單葉片式擺動缸，當(dāng)壓力油從左下方油口進(jìn)入缸筒時，葉片和葉片軸在壓力油作用下作逆時針方向轉(zhuǎn)動，回油從缸筒左上方的油口流出，擺動角度一般小于300°。(a)單葉片式擺動缸（b）雙葉片式擺動缸圖4.6葉片式擺動液壓缸圖4.6(b)所示為雙葉片式擺動缸，它的擺動角度較小，它的輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片式的兩倍，而角速度則是單葉片式的一半。葉片式擺動缸的輸出轉(zhuǎn)矩：T=bz葉片式擺動缸輸出角速度：ω=8qvη式中T——轉(zhuǎn)矩，N·m；b——葉片寬度，m；z——葉片數(shù)；D——缸體內(nèi)徑，m；d——擺動軸直徑，m；p1、p2——擺動缸進(jìn)、回油壓力，ηm——ω——角速度，rad/s；qv——輸入擺動缸流量，L/minηv——2.活塞式擺動缸如圖4.7所示為齒輪齒條活塞式擺動液壓缸，活塞桿上加工有齒條結(jié)構(gòu)。當(dāng)壓力油通入缸的左腔時，活塞向右移動，通過齒條、齒輪帶動擺動軸上的負(fù)載旋轉(zhuǎn)；當(dāng)缸的右腔通入液壓油時，擺動軸反轉(zhuǎn)。圖4.8所示為液壓擺動缸的圖形符號。圖4.7齒輪齒條活塞式擺動液壓缸圖4.8液壓擺動缸的圖形符號四、其它液壓缸1.增壓缸增壓缸又稱增壓器。增壓缸的工作原理如圖4.9所示，它是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸。左邊的大直徑活塞缸稱為低壓缸(原動缸)，右邊的小直徑柱塞缸稱為高壓缸(輸出缸)。增壓缸可將左腔輸入的低壓油轉(zhuǎn)變?yōu)橛仪坏母邏河洼敵?，供液壓系統(tǒng)中某一高壓油路使用（增壓缸不能直接驅(qū)動負(fù)載）。在某些短時間或局部需要高壓液體的液壓系統(tǒng)中，常采用增壓缸與低壓大流量泵配合使用。增壓缸常用于壓鑄機(jī)、造型機(jī)等設(shè)備的液壓系統(tǒng)中。(a)結(jié)構(gòu)原理圖(b)圖形符號圖4.9增壓缸若輸入原動缸左腔的壓力為p1，輸出缸右腔的壓力為p2p由上式得p2=式中比值D22.伸縮缸伸縮液壓缸由兩個或多個活塞式或柱塞式液壓缸組裝而成，它的前一級缸的活賽桿或柱塞是后一級缸的缸筒。這種伸縮液壓缸在各級活塞桿或柱塞依次伸出時可獲得很長的行程,而當(dāng)它們縮入后又能使液壓缸的軸向尺寸很短。圖4.10（a）所示為一種雙作用式伸縮液壓缸。當(dāng)壓力油通入缸筒的左腔或右腔時，各級活塞按其有效作用面積的大小依次動作，伸出時作用面積大的先動，小的后動；縮回時動作次序反之。4.10（c）為雙作用伸縮缸的圖形符號。伸縮缸各級活塞的運動速度和推力是不同的，其值可按活塞液壓缸的有關(guān)公式來計算。伸縮液壓缸特別適用于工程機(jī)械及自動線步進(jìn)式輸送裝置。除雙作用伸縮液壓缸外，還有一種柱塞式單作用伸縮液壓缸，如圖4.10（b）所示。當(dāng)油口接通壓力油時，柱塞由面積大的至面積小的逐次伸出；當(dāng)油口接回油箱時，柱塞在外負(fù)載或自重的作用下，由小到大逐個縮回：在此結(jié)構(gòu)中，負(fù)載與最小面積的柱塞直接相連。（a）雙作用伸縮液壓缸的原理結(jié)構(gòu)圖1一活塞；2一套筒；3—()形密封圈；4一缸筒；5一缸蓋(b)單作用式伸縮缸符號（c）雙作用式伸縮缸符號圖4.10伸縮液壓缸綜上所述，伸縮式液壓缸有如下一些特點。（1）伸縮缸工作的行程可以相當(dāng)長，不工作時整個缸的長度可以縮得較短（2）伸縮缸逐個伸出時，有效工作面積逐次減小，因此當(dāng)輸入流量相同時，外伸速度逐次增大；當(dāng)負(fù)載恒定時，液壓缸的工作壓力逐次提高°（3）單作用伸縮缸的外伸依靠油壓，內(nèi)縮依靠自重或負(fù)載作用，因此伸縮式液壓缸多用于傾斜或垂直放置的場合。【技能訓(xùn)練】訓(xùn)練1利用進(jìn)企業(yè)參觀實習(xí)的機(jī)會，觀察設(shè)備中的液壓系統(tǒng)，找出幾種液壓缸的應(yīng)用場合。訓(xùn)練2有一差動連接的液壓缸，其供油泵的流量為25L/min,設(shè)活塞運動的快進(jìn)和快退速度均為6m/min,確定液壓缸的內(nèi)徑和活塞桿的直徑。解：因液壓缸是差動連接，根據(jù)公式（4-5）得活塞桿直徑為v液壓缸快進(jìn)快退速度相同，則由公式（4-7）得液壓缸的內(nèi)徑為D=訓(xùn)練3活塞桿液壓缸的缸筒內(nèi)徑D=100mm，活塞桿直徑d=70mm，進(jìn)入液壓缸的流量q=25L/min，壓力p1=2MPa，p2=0。液壓缸的容積效率和機(jī)械效率分別為0.98、0.97，試求在圖4.2（a)、（b)、（解:①在圖4.2（a）中，液壓缸的無桿腔進(jìn)壓力油，回油腔壓力為零，因此，可推動的最大負(fù)載為F活塞桿向右運動，其運動速度v②在圖4.2（b）中，液壓缸為有桿腔進(jìn)壓力油，無桿腔的回油壓力為零，可推動的負(fù)載為F活塞桿向左運動，其運動速度為v③在圖4.2（c）中，液壓缸差動連接，可推動的負(fù)載為F活塞桿向右運動，其運動速度為v將單桿活塞缸的三種進(jìn)油連接做比較，可見F1訓(xùn)練4如圖4.11所示為三種形式的液壓缸，它們的活塞、活塞桿（或柱塞）直徑分別都為D、d,如進(jìn)入液壓缸的流量為qv，壓力為力p圖4.11三種形式液壓缸解：由圖4.11可知，三種形式的液壓缸均為活塞桿（或柱塞）固定、缸筒移動圖（a）是單桿活塞缸，左腔進(jìn)油時，壓力推動缸筒向左運動，其速度和推力為v=圖(b)是差動連接液壓缸，兩腔同時進(jìn)油時，因右腔缸筒面積大于左腔缸筒面積，壓力推動缸筒向右運動，其速度和推力為v=圖(c)是柱塞缸，當(dāng)通入壓力油時，因油液作用于缸筒右側(cè)面積大于缸筒左側(cè)面積,壓力推動缸筒向右運動，其速度和推力為v=任務(wù)二液壓缸的結(jié)構(gòu)20min【任務(wù)概述】熟悉常見液壓缸的結(jié)構(gòu)，了解液壓缸的結(jié)構(gòu)組成。【知識與技能】圖4.12所示為一種雙作用單桿活塞式液壓缸。雖然液壓缸的類型很多，但各種液壓缸一般都是由缸體組件、活塞組件、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五大部分組成，緩沖和排氣裝置可根據(jù)需要選擇是否使用，其余則為必需的部分。圖4.12單桿活塞缸原理結(jié)構(gòu)圖1一缸底2—彈簧擋圈3—套環(huán)4—卡環(huán)5—活塞6—O形密封圈7—支承環(huán)

8一擋圈9-Y形密封圈10—缸筒11—管接頭12—導(dǎo)向套13—缸蓋14—防塵圈15—活塞桿16—定位螺釘17—耳環(huán)一、缸體組件缸體組件由缸筒、缸底、缸蓋、導(dǎo)向套和連接件等組成，它與活塞組件構(gòu)成密封的工作腔。因要承受高壓，所以缸體組件應(yīng)有足夠的強(qiáng)度、較高的表面精度和可靠的密封性能。1.缸筒與缸蓋連接形式缸筒與缸蓋采用何種連接方式，主要取決于工作壓力、缸筒材料和工作條件。缸筒與缸蓋的連接形式主要有法蘭式連接、半環(huán)式連接、拉桿式連接、螺紋式連接和焊接式連接等，具體見圖4.13所示。①法蘭式連接，如圖4.13(a)所示。法蘭式連接結(jié)構(gòu)簡單，加工方便，連接可靠，但是要求缸筒端部有足夠的壁厚，用以安裝螺栓或旋入螺釘，它常用于鑄鐵缸筒，是常用的一種連接形式。②半環(huán)式連接，如圖4.13(b)所示。一般用外半環(huán)連接。半環(huán)連接工藝性好，連接（a）法蘭式（b）半環(huán)式（c）拉桿式(d)螺紋式（e）焊接式圖4.13缸筒與缸蓋的連接形式可靠，結(jié)構(gòu)緊湊，但削弱了缸筒強(qiáng)度。半環(huán)連接應(yīng)用十分普遍，常用于無縫鋼管或鍛鋼制作的缸筒與端蓋的連接中。③拉桿式連接，如圖4.13(c)所示。它的結(jié)構(gòu)簡單，工藝性好，通用性強(qiáng)，但端蓋的體積和重量較大，拉桿受力后會拉伸變長，影響效果。只適用于長度不大的中、低壓液壓缸。④螺紋式連接，如圖4.13(d)所示。它有外螺紋連接和內(nèi)螺紋連接兩種形式，其特點是體積小，重量輕，結(jié)構(gòu)緊湊，但缸筒端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，這種連接形式一般用于無縫鋼管或鑄鋼制作的鋼筒上。⑤焊接式連接，如圖4.13(e)所示。它的強(qiáng)度高，制造簡單，但焊接時易引起缸筒變形。2.材料缸筒是液壓缸的最主要的零件，它的材料可以根據(jù)工作介質(zhì)的壓力大小及工作缸的尺寸大小來選擇，選擇范圍很廣。對于低壓、小尺寸的液壓缸，可使用灰口鑄鐵，常用的為HT200到HT350之間。要求高一些的，則可選用球墨鑄鐵QT450-10、QT500-7及QT600-3等。較小尺寸的液壓缸也常用無縫鋼管作坯料，其加工余量小，工藝性能好，生產(chǎn)準(zhǔn)備周期短，適合于批量較大的生產(chǎn)。要求再高的可以采用鑄鋼，如ZG230-450、ZG270-500,ZG310-570等。對那些大、中型鍛造液壓機(jī)，就常用35或40鍛鋼。而在一些大噸位的鍛造或模鍛液壓機(jī)中，液壓缸的材料有時選用18MnMoNb合金鋼，用大的鋼錠直接鍛造成液壓缸的毛坯。缸蓋裝在缸筒兩端，與缸筒形成密閉容腔。它的材料一般用35、45鋼，作導(dǎo)向用時，應(yīng)采用鑄鐵。導(dǎo)向套對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有的直接用缸蓋導(dǎo)向。導(dǎo)向套的材料一般用青銅、耐磨鑄鐵或聚四氟乙烯等。為保證活塞在液壓缸內(nèi)順利移動，缸筒內(nèi)孔應(yīng)有圓柱度要求，軸線有直線度要求，軸線與兩端面間有垂直度要求，軸線對兩端的支撐件有同軸度要求。除了這些，還特別要求內(nèi)孔必須光潔無縱向刻痕；若為鑄鐵材料，則要求其組織緊密，不得有砂眼、針孔及疏松等。二、活塞組件活塞組件主要由活塞、活塞桿和連接件等組成。根據(jù)工作壓力、安裝方式和工作條件的不同，活塞與活塞桿的連接形式有多種。1.活塞與活塞桿的連接形式常見的活塞與活塞桿的連接方式如圖4.14所示幾種。①整體式連接，如圖4.14(a)所示?；钊c活塞桿一體加工，易保證同軸度，是最簡單的一種形式。但損壞后需整體更換，適于短行程、小尺寸液壓缸。②焊接式連接，如圖4.14(b)所示。活塞與活塞桿分體加工，再焊接成一體，加工容易。應(yīng)用場合與整體式相同，損壞后也需整體更換。③螺紋式連接，如圖4.14(c)所示。螺紋式連接裝卸方便，連接可靠，適用尺寸范圍大，但一般需要螺母防松裝置。④半環(huán)式連接，如圖4.14(d)所示。這種連接，拆裝簡單、連接可靠、強(qiáng)度高，但結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。在活塞桿上開有一個環(huán)形槽，槽內(nèi)裝有卡鍵以夾緊活塞，卡鍵由套環(huán)套住，而套環(huán)的軸向位置用彈簧卡圈來固定。半環(huán)連接多用于高壓和振動較大的場合。（a）整體式（b）焊接式（c）螺紋式（d）半環(huán)式圖4.14活塞與活塞桿的連接形式1—活塞桿2—活塞3—密封圈4一彈簧圈5—螺母

6—卡鍵7一套環(huán)8—彈簧卡圈2.材料活塞桿是連接活塞與工作臺的傳力零件，一般都設(shè)計成圓柱體，應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，其外表面和導(dǎo)向套間隙配合(H8/f9)，活塞桿通常都用45鋼制造，當(dāng)有較大沖擊力、重載荷傳動時，用40Cr鋼制造。為了提高活塞桿的抗腐蝕能力，桿的工作表面可鍍硬銘。如果活塞桿直徑較大，可用空心的結(jié)構(gòu)，用45號無縫鋼管制造。活塞受油壓作用，并在缸筒內(nèi)移動，所以，要有一定的強(qiáng)度和好的耐磨性，它一般用耐磨鑄鐵制造。三、密封裝置合理的密封裝置對液壓缸的工作性能和效率有著很大的影響。密封裝置主要有以下幾個方面的作用。①減少內(nèi)、外泄漏，提高缸容積效率；②減少環(huán)境污染；③防止空氣和污染物侵入。液壓缸的密封部位主要指活塞與缸筒、活塞桿與端蓋之間的動密封,以及缸筒與端蓋、活塞與活塞桿之間的靜密封。液壓缸密封裝置的種類主要有間隙密封和密封圈密封兩大類。1.間隙密封如圖4.15所示的間隙密封是一種常用的、簡單的密封方法，它是依靠零件相對運動配合面間的微小間隙來防止泄漏，一般間隙為0.01?0.05mm。這種密封摩擦阻力小，耐高溫，但加工精度較高，且難以完全消除泄漏，磨損不能自動補(bǔ)償，它只在低壓、小尺寸液壓缸中使用，多用于滑閥中。圖4.15間隙密封在間隙密封的結(jié)構(gòu)中，往往在運動的圓柱外表面開幾道環(huán)形槽（一般寬0.3?0.5mm、深0.5~1mm、間距2?5mm，它具有以下作用。①由于活塞加工的幾何形狀和同軸度誤差，液壓油在密封間隙中的不對稱分布將形成一個徑向不平衡力（稱為液壓卡緊力），它使摩擦力增大；開平衡槽后，使得徑向油壓力趨于平衡，使活塞能夠自動對中，減小了摩擦力。②由于同心環(huán)縫隙的泄漏要比偏心環(huán)縫小得多，活塞的對中減少了油液的泄漏量。③油液儲存在平衡槽內(nèi)，使活塞能自動潤滑。1.密封圈密封在密封圈密封中，常用的密封圈有O、Y、YX、V型等幾種結(jié)構(gòu)形式，它是用耐油橡膠制造而成。這種密封結(jié)構(gòu)簡單，制造方便，磨損后能自動補(bǔ)償，性能可靠。采用這種密封，缸的容積效率很高。還有一種是防塵圈，它放在活塞桿密封處。各種密封圈的規(guī)格、安裝溝槽的形狀及尺寸等都已標(biāo)準(zhǔn)化，選擇、使用起來比較方便。（1）O形密封圈O形密封圈的截面為圓形，如圖4.16(a)所示。O形密封圈安裝時要有一定預(yù)壓縮量e=h1+h2，以消除間隙而實現(xiàn)密封。用于動密封時，e=(0.1?0.2)d0,用于靜密封時，e=(0.15?0.25)d0。,如圖4.16(b)所示。O形密封圈用于靜密封較多，如端蓋與缸筒配合面、活塞與活塞桿配合面等。用于動密封時，當(dāng)壓力>10MPa時,應(yīng)加擋圈(厚1.5?2.5mm),(a)斷面圖(b)預(yù)壓縮量(c)一側(cè)加擋圈(d)兩側(cè)加擋圈圖4.16O形密封圈O形密封圈結(jié)構(gòu)緊湊，具有良好的密封性能，動摩擦阻力小，內(nèi)外側(cè)和端面都能起密封作用；此外還具有制造容易、裝拆方便、成本低的特點，且高、低壓均可使用。因此，O形密封圈在液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛。（2）Y形密封圈（a）Y形密封圈斷面圖（b）Y形密封圈安裝圖圖4.17Y型密封圈Y形密封圈的截面呈Y形，如圖4.17所示。Y形密封圈在安裝時，一定要使其唇邊對著有壓力的油腔，工作時，它利用油的壓力使兩唇邊貼于密封面而保持密封。此種密封磨損后有一定自動補(bǔ)償能力，故其壽命長。Y形密封圈根據(jù)斷面的尺寸又有窄斷面和寬斷面兩種形式，如圖4.18(a)、(b)所示。當(dāng)壓力變化大、速度高時，寬斷面密封圈容易翻轉(zhuǎn)，要設(shè)置支承環(huán)定位以防轉(zhuǎn)。支承環(huán)上應(yīng)開設(shè)小孔，以便使壓力油同時作用于內(nèi)、外唇邊，如圖4.18(c)所示。圖4.18Y形密封圈的斷面及安裝結(jié)構(gòu)（3）YX形密封圈YX形密封圈是截面寬度與高度之比大于2并且工作唇與非工作唇不等高的Y形密封圈，YX形密封圈的工作唇（與運動件接觸的唇）矮于非工作唇，如圖4.19所示。它分為孔用YX形密封圈和軸用YX形密封圈，孔用YX密封圈內(nèi)側(cè)唇口高，安裝密封圈的溝槽是開在軸上的，是用來密封孔的，工作唇與孔接觸；軸用YX密封圈外側(cè)唇口高，安裝密封圈的溝槽是開在孔上的，用來密封軸的，工作唇與軸接觸。YX形密封圈工作時不會翻滾。（a）孔用YX密封圈斷面圖（b）軸用YX密封圈斷面圖（c）孔用YX密封圈安裝圖（d）軸用YX密封圈安裝圖圖4.19YX形密封圈的斷面及安裝結(jié)構(gòu)YX形密封圈密封的特點是能隨著工作壓力的變化而自動調(diào)整密封性能，密封性能可靠，摩擦阻力小，當(dāng)壓力降低時唇邊壓緊力也隨之降低，從而減少了摩擦阻力和功率消耗。一般用于軸、孔作相對往復(fù)運動且高壓、高速的場合。（4）V形密封圈V形密封圈通常由支承環(huán)、V形密封環(huán)和壓環(huán)三件組成，如圖4.20(a)所示。當(dāng)壓環(huán)壓緊密封環(huán)時，支承環(huán)使密封環(huán)產(chǎn)生變形而起密封作用。當(dāng)壓力高時（p>10MPa),可以增加中間V形密封圈的數(shù)量，疊加使用，如圖4.20(b)所示。安裝時也應(yīng)注意方向，即密封圈開口應(yīng)對著有壓力的油腔。圖4.20V形密封圈這種形式的密封圈接觸面較長，具有良好的密封性能，耐高壓，磨損后可進(jìn)行壓緊補(bǔ)償，壽命長。但摩擦阻力和軸向尺寸也較大，多用于運動速度不高的場合。（5）防塵圈防塵圈一般裝在活塞桿或柱塞與端蓋相接觸的外部，目的是防止外界雜質(zhì)進(jìn)入液壓缸內(nèi)部。它分為無骨架和有骨架兩種結(jié)構(gòu)形式，圖4.21所示是無骨架形式的防塵圈，其應(yīng)用最為廣泛。圖4.21防塵圈四、緩沖裝置液壓缸結(jié)構(gòu)中一般設(shè)有緩沖裝置，尤其是大型、高速(v>0.2m/s)或高精度的液壓缸。因這種缸的運動部件具有很大的動能，為了防止活塞運動到終端時因慣性力的作用與端蓋發(fā)生機(jī)械碰撞，影響加工精度和設(shè)備壽命，甚至引起破壞性事故，因而設(shè)置緩沖裝置。緩沖的原理是使活塞在接近終端時，強(qiáng)迫回油從縫隙或小孔中擠出而節(jié)流，增大回油阻力，使運動部件逐漸降低運動速度，避免運動部件撞擊液壓缸端蓋。常見的緩沖裝置有環(huán)狀間隙式緩沖裝置、節(jié)流口面積可變式緩沖裝置、節(jié)流口面積可調(diào)式緩沖裝置三種形式。1.環(huán)狀間隙式緩沖裝置圖4.22（a）所示是一種環(huán)狀間隙式緩沖裝置，當(dāng)緩沖柱塞進(jìn)入缸蓋上的內(nèi)孔時，缸蓋和活塞間形成緩沖油腔，被封閉油液只能通過環(huán)形間隙δ排出，產(chǎn)生緩沖壓力，從而實現(xiàn)減速緩沖。這種緩沖裝置在緩沖過程中，由于其節(jié)流面積不變，故緩沖開始時產(chǎn)生的緩沖制動力很大，但很快就降低了，其緩沖效果較差。（a）環(huán)狀間隙式（b）緩沖圓錐凸臺圖4.22環(huán)狀間隙式緩沖裝置環(huán)狀間隙緩沖裝置的緩沖柱塞也可做成圓錐凸臺，如圖4.22（b）所示。由于緩沖柱塞為圓錐形，所以緩沖環(huán)形間隙隨位移量而改變，即節(jié)流面積隨緩沖行程的增大而縮小，其緩沖效果較好。2．節(jié)流口面積可變式緩沖裝置如圖4.23所示，在緩沖柱塞上開有由淺到深的三角節(jié)流溝槽，節(jié)流面積隨著緩沖行程的增大而逐漸減小，緩沖壓力變化平緩。圖4.23節(jié)流口面積可變式緩沖裝置3．節(jié)流口面積可調(diào)式緩沖裝置如圖4.24所示，在緩沖過程中，緩沖腔油液經(jīng)緩沖節(jié)流閥1排出，調(diào)節(jié)節(jié)流孔的大小，可控制緩沖腔內(nèi)緩沖壓力的大小，以適應(yīng)液壓缸不同的負(fù)載和速度對緩沖的要求，同時當(dāng)活塞反向運動時，高壓油從單向閥2進(jìn)入液壓缸內(nèi)，活塞也不會因推力不足而產(chǎn)生起動緩慢或困難等現(xiàn)象。4.24節(jié)流口面積可調(diào)式緩沖裝置五、排氣裝置由于液壓系統(tǒng)在安裝過程中，或較長時間停止工作或密封不嚴(yán)時，油液中會混入空氣。大量的空氣積聚會使系統(tǒng)在工作中產(chǎn)生振動、噪聲，引起活塞低速爬行，工作部件突然前沖及換向精度下降等不良后果。因此在設(shè)計液壓缸時，對速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，必須設(shè)置排氣裝置，如排氣塞等，結(jié)構(gòu)如圖4.25所示。排氣時松開排氣塞螺釘，帶著空氣的油液便通過錐面間隙經(jīng)小孔溢出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸可開始正式工作。對于要求不高的液壓缸可以不設(shè)專門的排氣裝置，一般利用空氣比油的密度小的特點，將油口布置在缸筒兩端的最高處，通過流出的油液將缸內(nèi)的空氣帶入油箱，再從油箱中逸出。圖4.25排氣塞【技能訓(xùn)練】訓(xùn)練5進(jìn)入實驗室或?qū)嵱?xùn)車間，拆裝活塞式液壓缸，了解液壓缸的結(jié)構(gòu)。一、技能訓(xùn)練目的通過拆裝活塞式液壓缸，掌握活塞式液壓缸的結(jié)構(gòu)組成，了解其加工和裝配工藝:分析液壓缸工作原理;了解易產(chǎn)生故障的部件并分析其原因;掌握拆裝液壓缸的方法和拆裝要點。二、技能訓(xùn)練要點(1)掌握活塞式液壓缸的基本結(jié)構(gòu)。(2)掌握活塞式液壓缸的拆裝基本要求。三、技能訓(xùn)練準(zhǔn)備活塞式液壓缸的分類及工作原理;活塞式液壓缸的結(jié)構(gòu)和特點。四、技能訓(xùn)練過程（1）工具準(zhǔn)備內(nèi)六角扳手、固定扳手、螺絲刀、相關(guān)活塞式液壓缸。（2）液壓的缸拆卸(以較常用的雙作用單活塞桿液壓缸為例，見圖4.12)①首先將液壓缸的端蓋連接螺栓拆下。②依次取下端蓋、導(dǎo)向套、活塞組件、端蓋與缸筒端面之間的密封圈。③分解活塞組件。④拆除連接件。⑤依次取下活塞、活塞桿及密封元件。（3）主要零件分析從上面所拆卸的液壓缸結(jié)構(gòu)中可以看到，液壓缸基本上由缸筒和缸蓋、活塞與活塞桿、密封裝置、緩沖裝置和排氣裝置五部分組成。（4）液壓缸的裝配①對待裝零件首先進(jìn)行合格性檢查，特別是運動副的配合精度和表面狀態(tài)。注意去除所有零件上的毛刺、飛邊、污垢，清洗徹底、干凈。②在缸內(nèi)表面及密封圈上涂上潤滑脂。③將活塞組件按結(jié)構(gòu)裝配好，然后將活塞組件裝入缸筒內(nèi)，同時要檢查在缸簡內(nèi)的移動情況。應(yīng)運動靈活，無阻滯和輕重不均現(xiàn)象。④裝好導(dǎo)向套。⑤將缸蓋與缸裝配好。擰緊缸蓋連接螺栓時，要分次交叉對稱進(jìn)行施力，切記用力要均勻，安裝好后能使活塞桿在全長運動范圍內(nèi)可靈活地運動。任務(wù)三液壓缸的設(shè)計計算15min【任務(wù)概述】掌握液壓缸設(shè)計的要點及主要尺寸的計算方法，了解液壓缸的強(qiáng)度與剛度的校核。【知識與技能】在工程實際應(yīng)用中，應(yīng)優(yōu)先選用推薦的標(biāo)準(zhǔn)系列液壓缸，但常常還需自行設(shè)計一些非標(biāo)準(zhǔn)液壓缸。不同使用場合的液壓缸有著不同的設(shè)計內(nèi)容和要求，一般設(shè)計液壓缸時可參考以下步驟進(jìn)行。一、確定液壓缸結(jié)構(gòu)類型和各部分的連接形式這部分內(nèi)容主要有以下幾條：確定液壓缸結(jié)構(gòu)類型、安裝方式；確定缸體和缸蓋連接形式；確定活塞與活塞桿連接形式；確定密封、防塵、緩沖、排氣裝置。二、液壓缸基本參數(shù)和結(jié)構(gòu)尺寸的計算液壓缸的基本參數(shù)主要有缸筒內(nèi)徑D、活塞桿直徑d和缸筒長度L等。液壓系統(tǒng)壓力的大小主要由負(fù)載大小或設(shè)備類型來定，還要考慮裝配空間、成本等條件。負(fù)載一定時，工作壓力低，要加大執(zhí)行元件的結(jié)構(gòu)尺寸，材料消耗加大；若壓力太高，泵、缸、閥的材質(zhì)、密封、制造精度等也要求高，提高設(shè)備成本。1.液壓缸的內(nèi)徑D液壓缸內(nèi)徑的確定分兩種情況，下面以單桿活塞缸為例進(jìn)行講解。以下公式中的參數(shù)見圖4.5。①動力較大的設(shè)備液壓缸的內(nèi)徑D常由最大負(fù)載F和選取的工作壓力P1確定。對于單桿缸，初算時常設(shè)回油背壓P2=0。無桿腔進(jìn)油驅(qū)動負(fù)載時，由于P2=0，由公式（4-2）得F1D=4F1πP有桿腔進(jìn)油驅(qū)動負(fù)載時，由于P2=0，由公式（4-4）得F2=D=4F2πp②動力較小的設(shè)備對于輕載高速設(shè)備，液壓缸的內(nèi)徑D常由液壓缸運動速度和液壓泵的流量確定。無桿腔進(jìn)油時，由公式（4-1）得D=4有桿腔進(jìn)油時，由公式（4-3）得D=4q2.活塞桿直徑d①當(dāng)液壓缸的往返速度或速度比?=vd=D?-1?①當(dāng)按工作壓力或設(shè)備類型確定活塞桿直徑時，可按表4.1、表4.2選取d。表4.1液壓缸工作壓力與活塞桿直徑工作壓力p/MPa≤55?7>7推薦活塞桿直徑d(0.5~0.55)D(0.6?0.7)D0.7D表4.2設(shè)備類型與活塞桿直徑設(shè)備類型磨床、珩磨、研磨插、拉、刨鉆、鏜、車、銑活塞桿直徑d(0.2?0.3)D0.5D0.7D為了便于與活塞、活塞桿的密封件的選用，計算所得的D和刀都要圓整為標(biāo)準(zhǔn)值，見表4.3和表4.4。表4.3液壓缸內(nèi)徑尺寸系列單位：mm810121620253240506380(90)100(110)125(140)160(180)200(220)250(280)320(360)400(450)500注：括號內(nèi)值為非優(yōu)先選用值。表4.4活塞桿直徑尺寸系列單位:.mm4568101214161820222528323640455056637080901001101251401601802002202502803203603.液壓缸長度的確定如圖4.26所示，液壓缸的缸筒長度L應(yīng)根據(jù)活塞所需最大工作行程、活塞寬度、導(dǎo)向長度和活塞桿密封長度等而定。但從制造工藝考慮，為減小加工難度，缸筒長度不能太長，一般取L≤(20?30)D。圖中活塞寬度B=(0.6~1)D。當(dāng)D≤80時，導(dǎo)向套導(dǎo)向長度取C=(0.6?1)D，當(dāng)D＞80時，C=(06?l)d,活塞工作行程的系列標(biāo)準(zhǔn)如表4.5所列。圖4.26液壓缸缸筒長度表4.5液壓缸活塞行程系列單位:mm第一系列2550801001251602002503204005006308001000125016002000250032004000第二系列406390110140180220280360450550700900110014001800220028003600第三系列240260300340380420480530600650750850950105012001300150017001900210024002600300034003800注：行程參數(shù)依次按第一、第二、第三系列順序優(yōu)先選用。三、液壓缸主要零部件強(qiáng)度的校核1.液壓缸壁厚σ的校核在低壓系統(tǒng)中，缸筒壁厚σ主要由結(jié)構(gòu)要求確定，一般壁厚能滿足強(qiáng)度要求，不作校核。在中、高壓系統(tǒng)中，可分幾種情況進(jìn)行壁厚校核。①當(dāng)/D≤0.08時，多采用無縫鋼管作缸筒，它屬于薄壁圓筒的強(qiáng)度校核，其公式為δ≥P②當(dāng)/D=0.08?0.3時，可用以下實用公式驗算δ≥PmaxD③當(dāng)/D≥0.3時，稱為厚壁圓筒，一般采用鑄造缸筒?？捎靡韵鹿津炈悝摹軩式中δ缸筒壁厚，m;Pmax——缸筒內(nèi)的最高工作壓力(或試驗壓力)，當(dāng)缸體額定壓力Pn≤16MPa時，一般取Pmax=1.5Pn，當(dāng)缸體額定壓力Pn>16MPD——缸筒內(nèi)徑，m；[δ]——缸筒材料的許用應(yīng)力，MPa。[σ]=b/n,b為材料的抗拉強(qiáng)度，n為安全系數(shù)，取n=3.5?5。一般鍛鋼[σ]=100?120MPa；鑄鋼[σ]=100?110MPa；鋼管[σ]=100?110MPa；鑄鐵[σ]=60MPa。缸筒的壁厚確定之后，則缸筒的外徑為D1=D+2δ由上式算出缸筒的外徑后，可按標(biāo)準(zhǔn)推薦的液壓缸缸體外徑系列選取，見表4.6。表4.6液壓缸外徑系列單位：mm工程機(jī)械缸內(nèi)徑4050638090100110125140160180200缸外徑p≤5060769510812113314616819421924520MPa5060769510812113314616819421924525MPa50608310210812113315216819421924531.5MPa5463.583102114127140152168194219245重型

機(jī)

械缸內(nèi)徑3240506080100125150180200缸外徑52607585105120150180215240運輸機(jī)械缸內(nèi)徑405060708090100110125140160180缸外徑5063.57083951021141271401591802002.液壓缸缸蓋固定螺栓直徑d1缸體與缸蓋連接的固定螺栓在工作中要承受拉應(yīng)力和剪切應(yīng)力，其螺栓直徑可按下式校核d1式中d1——螺栓小徑，mK——螺紋擰緊系數(shù)，可取K=1.25?1.5；F——缸筒端部承受的最大推力，N；Z——螺栓個數(shù)；[σ]——螺栓材料的許用應(yīng)力，MPa。σ=σsn,σs為螺栓材料的屈服極限，n3.活塞桿直徑d及穩(wěn)定性的校核(1)活塞桿直徑的校核活塞桿直徑d確定了之后，要用下式校核其強(qiáng)度d≥4Fπ[式中F——活塞桿上的作用力，N；[σ]——活塞桿材料的許用應(yīng)力，Pa。[σ]=σbn，n為安全系數(shù)，一般取n(2)活塞桿穩(wěn)定性的校核活塞桿承受軸向壓縮負(fù)載時，其直徑d一般不小于長度L的1/10。當(dāng)L/d≥10,活塞桿稱為細(xì)長桿，縱向須進(jìn)行抗彎強(qiáng)度或穩(wěn)定性校核，活塞桿承受的力F不能超過使它保持穩(wěn)定工作所允許的臨界負(fù)載FK,以免發(fā)生縱向彎曲，即F≤FKnK,式中nK為安全系數(shù)，一般取2~【技能訓(xùn)練】訓(xùn)練6設(shè)計某一機(jī)床液壓系統(tǒng)中的液壓缸，要求機(jī)床快進(jìn)、快退速度均為6m/min,工進(jìn)時活塞桿受壓，推力為30kN,背壓為0.2MPa,液壓缸的輸入流量為30L/min，液壓缸材料為45鋼。計算活塞桿直徑、液壓缸內(nèi)徑和缸筒的壁厚。解：(1)活塞桿直徑因快進(jìn)和快退的速度相等，所以在快進(jìn)時采用差動連接，由公式（4-5）則得活塞桿直徑為d根據(jù)表4.4把活塞桿直徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值80mm。(2)液壓缸內(nèi)徑因是差動連接，且往返速度相等，由公式（4-7）則缸筒內(nèi)徑為D=2d=2×根據(jù)表4.3把缸筒內(nèi)徑圓整為標(biāo)準(zhǔn)值110mm。(3)缸筒壁厚參考圖4.2（a）工進(jìn)時活塞桿受力平衡方程為p則得液壓缸的工作壓力為p1===3250000Pa=3.25MPa查常用材料的力學(xué)性能得45鋼的σb=650MPa,取n=5,σ系統(tǒng)壓力為3.25MPa，小于16MPa，一般取Pmax=1.5Pn，此處取Pmax=1.5P1，缸筒初步按照薄壁圓筒設(shè)計，由公式（4δ≥取δ=2.5mm。驗算：δD=2.5110=0.02<0.08，符合任務(wù)四液壓馬達(dá)的使用35min【任務(wù)概述】了解液壓馬達(dá)的工作原理、分類及使用，掌握液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)及計算方法?！局R與技能】液壓馬達(dá)是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換為連續(xù)回轉(zhuǎn)的機(jī)械能的裝置，其圖形符號如圖4.27所示。(a)單向定量馬達(dá)(b)雙向定量馬達(dá)(c)單向變量馬達(dá)(d)雙向變量馬達(dá)圖4.27液壓馬達(dá)的圖形符號一、液壓馬達(dá)的特點1.液壓馬達(dá)與液壓泵的相同點①能量上，馬達(dá)和泵都是能量轉(zhuǎn)換元件，都能把機(jī)械能和壓力能互相轉(zhuǎn)換，兩者重要的參數(shù)都是壓力和流量；②結(jié)構(gòu)上,馬達(dá)和泵非常相似；③原理上，馬達(dá)和泵都是由密封容積的變化進(jìn)行吸油和壓油，均需要有配流裝置，油箱要和大氣相通；④工作中均會產(chǎn)生困油現(xiàn)象和徑向可不平衡力、液壓沖擊和液體泄漏等現(xiàn)象；2.液壓馬達(dá)與液壓泵的不同點①液壓泵是把機(jī)械能轉(zhuǎn)換為壓力能，輸出參數(shù)為P和qv，要求ηv高；而液壓馬達(dá)則是由壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，輸出參數(shù)為T和n，希望ηm高。②液壓泵一般是單方向旋轉(zhuǎn)，結(jié)構(gòu)不要求對稱；液壓馬達(dá)一般需要正反轉(zhuǎn)，所以馬達(dá)在內(nèi)部結(jié)構(gòu)上應(yīng)具有對稱性。③液壓泵要求有自吸能力，為了減小吸油阻力，減小徑向不平衡力，一般液壓泵的吸油口比出油口的尺寸大；而液壓馬達(dá)二油口一樣大。④葉片泵的葉片一般需斜置安放；葉片式馬達(dá)則是徑向安放。⑤為了提高馬達(dá)的機(jī)械效率，其軸向間隙補(bǔ)償裝置的壓緊力比液壓泵小，所以液壓馬達(dá)容積效率比液壓泵低。⑥泄漏形式不同，液壓泵采用內(nèi)泄漏形式，馬達(dá)必須采用外泄漏式結(jié)構(gòu)。二、液壓馬達(dá)的分類液壓馬達(dá)的形式很多，按不同的分類方法可得以下類別。按結(jié)構(gòu)分，液壓馬達(dá)可分為齒輪式、葉片式、柱塞式和螺桿式四種形式。按轉(zhuǎn)速分，液壓馬達(dá)可分為高速小轉(zhuǎn)矩（n>500r/min）、低速大轉(zhuǎn)矩（n<500r/min）兩類。按流量分，液壓馬達(dá)可分為定量和變量兩種。三、液壓馬達(dá)的工作原理1.齒輪式液壓馬達(dá)圖4.28所示為齒輪式液壓馬達(dá)。C點為兩個齒輪的嚙合點，當(dāng)上部油口輸入高壓油時，則油壓作用于左邊齒輪，使其逆時針旋轉(zhuǎn)的作用面積，為從C點到齒輪齒頂?shù)牟糠置娣e；油壓作用于右邊齒輪，使其順時針旋轉(zhuǎn)的作用面積，為從C點到齒輪齒頂?shù)牟糠置娣e。兩齒輪旋轉(zhuǎn)，輸出轉(zhuǎn)矩，油液被輪齒帶到出油口，從低壓腔排出。齒輪液壓馬達(dá)密封性差，容積效率較低，輸入油壓力不能過高，故不能產(chǎn)生較大轉(zhuǎn)矩。2.葉片式液壓馬達(dá)圖4.29所示為雙作用葉片式液壓馬達(dá)。當(dāng)高壓油從右上壓油腔進(jìn)入1、2、3葉片之間的兩個容積腔時，葉片2兩側(cè)均處于壓油腔，作用力平衡不會產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；壓力油作用于葉片1上側(cè)產(chǎn)生順時針方向的轉(zhuǎn)動力矩，壓力油作用于葉片3右側(cè)產(chǎn)生逆時針方向的轉(zhuǎn)動力矩，但作用于葉片3側(cè)面的作用面積大，故葉片最終作逆時針旋轉(zhuǎn)。同理，因是對稱結(jié)構(gòu)，左下方壓油腔的也使葉片產(chǎn)生逆時針方向的力矩。如果改變液壓馬達(dá)壓力油的輸入方向，則液壓馬達(dá)反轉(zhuǎn)。圖4.28齒輪式液壓馬達(dá)圖4.29葉片式液壓馬達(dá)由于液壓馬達(dá)一般都要求能正反轉(zhuǎn)，所以葉片式液壓馬達(dá)的葉片要徑向放置。為了確保馬達(dá)在壓力油通入后能正常啟動，必須使葉片頂部和定子內(nèi)表面緊密接觸，以保證良好的密封，因此在葉片根部應(yīng)設(shè)置預(yù)緊彈簧。葉片式液壓馬達(dá)一般用于轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)矩小和動作要求靈敏的場合。1.軸向柱塞式液壓馬達(dá)如圖4-30是軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理圖。當(dāng)壓力油經(jīng)配油盤通入柱塞底部孔時，柱塞受壓力油作用向外伸出，并緊壓在斜盤上，這時斜盤對柱塞產(chǎn)生一反作用力F。由于斜盤傾斜角為γ，所以F可分解為兩個分力:一個軸向分力Fx，它和作用在柱塞上的液壓作用力相平衡;另一個分力Fy，它使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。設(shè)柱塞和缸體的垂直中心線成φ角，此柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩為Ti=Fya=FyRsinφ=FxRtanγsinφ (4-26)式中R--柱塞在缸體中的分布圓半徑。圖4.30軸向柱塞式液壓馬達(dá)的工作原理圖液壓馬達(dá)輸出的轉(zhuǎn)矩是位于高壓腔所有柱塞產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的總和，即T=∑FxRtanγsinφ (4-27)由于柱塞的瞬時方位角φ是變量，柱塞產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩也發(fā)生變化，故液壓馬達(dá)產(chǎn)生的總轉(zhuǎn)矩也是脈動的。四、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)從液壓馬達(dá)的功用來看，其主要性能參數(shù)有效率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。1.液壓馬達(dá)的容積效率和轉(zhuǎn)速因存在泄漏問題，輸入馬達(dá)的實際流量qv要大于理論流量qvt,，則液壓馬達(dá)的容積效率ηvηv=qvt把qvt=Vn代入式(4-28),得