液壓及氣壓傳動3

1、 第三章第三章 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá) 液壓缸液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸第一節(jié)第一節(jié) 液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)一一、液壓馬達(dá)概述液壓馬達(dá)概述 液壓馬達(dá)是將液壓馬達(dá)是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置，輸出，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。 馬達(dá)與泵在原理上有可逆性馬達(dá)與泵在原理上有可逆性，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有些差別：些差別：馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn)馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn)，其，其結(jié)構(gòu)具有對稱性結(jié)構(gòu)具有對稱性；而泵；而泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓

2、缸（一）液壓馬達(dá)的工作原理（一）液壓馬達(dá)的工作原理結(jié)構(gòu)與雙作用式葉結(jié)構(gòu)與雙作用式葉片泵相似，只是片泵相似，只是葉葉片徑向布置片徑向布置；改變馬達(dá)的改變馬達(dá)的進(jìn)出油進(jìn)出油方向方向，即可，即可改變馬改變馬達(dá)的旋向達(dá)的旋向。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點： （1）液壓馬達(dá)由液壓馬達(dá)由壓力油驅(qū)動壓力油驅(qū)動：要：要求馬達(dá)的進(jìn)油腔求馬達(dá)的進(jìn)油腔與排油腔要可靠與排油腔要可靠隔離，且分別連隔離，且分別連通進(jìn)、排油口。通進(jìn)、排油口。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸 （2）液壓液壓馬達(dá)要馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn)求正反轉(zhuǎn)：其結(jié)：其結(jié)構(gòu)具有對稱性；構(gòu)具有對稱性；進(jìn)出油口相等進(jìn)出油口相等，有單獨的泄油口。有單獨

3、的泄油口。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸 （3）液壓液壓馬達(dá)的馬達(dá)的泄露泄露：除影響馬達(dá)：除影響馬達(dá)的容積效率和壓力的容積效率和壓力值外，還影響馬達(dá)值外，還影響馬達(dá)的制動性能。的制動性能。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸（二）液壓馬達(dá)的特性參數(shù)（二）液壓馬達(dá)的特性參數(shù) 1、工作壓力與額定壓力工作壓力與額定壓力 工作壓力工作壓力：大小取決于馬達(dá)負(fù)載，馬達(dá)進(jìn)出：大小取決于馬達(dá)負(fù)載，馬達(dá)進(jìn)出口壓力的差值稱為馬達(dá)的壓差口壓力的差值稱為馬達(dá)的壓差p。 額定壓力額定壓力： 能使馬達(dá)連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓能使馬達(dá)連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓力。力。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸2、流量與容積效率流量與容積效率其中

4、：其中：qMt為理論流量，馬達(dá)在沒有泄漏時，為理論流量，馬達(dá)在沒有泄漏時， 達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。qqqMtM液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸容積效率容積效率： 馬達(dá)的理論流量馬達(dá)的理論流量qMt與實際流量流量與實際流量流量qM之比：之比：MMMMMtMVqqqqqqq1液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸3、排量與轉(zhuǎn)速排量與轉(zhuǎn)速 排量排量V：為為V等于等于1 時，輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液時，輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。體積。MVMMtVqVqn轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速n：液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸4、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率和起動機(jī)械效率轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率和起動機(jī)械效率TMt2pVTMt2M

5、MtMmMmpVTTMMtMtMtMtMtMMmTTTTTTT1液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸起動機(jī)械效率起動機(jī)械效率M0 馬達(dá)的起動轉(zhuǎn)矩馬達(dá)的起動轉(zhuǎn)矩TM0與同一壓差下的理論轉(zhuǎn)矩與同一壓差下的理論轉(zhuǎn)矩TMt之比之比：00MMmMtTT液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸5、功率與總效率功率與總效率MMipqPnTTPMMMo2MmMVMMMpqnT2輸入功率輸出功率液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸（三）液壓馬達(dá)的分類：（三）液壓馬達(dá)的分類：高速低速500 r/min 500 r/min轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸（四）液壓馬達(dá)圖形符號（四）液壓馬達(dá)圖形符號液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與

6、液壓缸二二、高速液壓馬達(dá)高速液壓馬達(dá)（一）（一）齒輪液壓馬達(dá)齒輪液壓馬達(dá) 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 進(jìn)出油口相等，有單獨進(jìn)出油口相等，有單獨的泄油口；的泄油口； 為減少摩擦力矩，采用為減少摩擦力矩，采用滑動軸承；滑動軸承； 為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。較泵的齒數(shù)多。應(yīng)用應(yīng)用 由于密封性能差，容積效率較低，不能產(chǎn)生較大的由于密封性能差，容積效率較低，不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，且瞬時轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點而變化，因此僅用于高轉(zhuǎn)矩，且瞬時轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點而變化，因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場合，如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及對轉(zhuǎn)矩均勻性速小轉(zhuǎn)矩的場合，如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。要

7、求不高的設(shè)備。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸（二）（二）葉片液壓馬達(dá)葉片液壓馬達(dá) 工作原理工作原理 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 進(jìn)出油口相等，有單進(jìn)出油口相等，有單獨的泄油口；獨的泄油口； 葉片徑向放置，葉片葉片徑向放置，葉片底部設(shè)置有燕式彈簧；底部設(shè)置有燕式彈簧； 在高低壓油腔通入葉在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭片底部的通路上裝有梭閥。閥。 應(yīng)用應(yīng)用 轉(zhuǎn)動慣量小，反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換轉(zhuǎn)動慣量小，反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換向。但泄漏大，低速時不夠穩(wěn)定。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速向。但泄漏大，低速時不夠穩(wěn)定。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、機(jī)械性能要求不嚴(yán)格的場合。高、機(jī)械性能要求不嚴(yán)格的場合。液壓馬達(dá)

8、與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸（三）（三）軸向柱塞液壓馬達(dá)軸向柱塞液壓馬達(dá) 工作原理工作原理 結(jié)構(gòu)特點結(jié)構(gòu)特點 軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是互逆互逆的。的。 配流盤為對稱結(jié)構(gòu)配流盤為對稱結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用應(yīng)用 作變量馬達(dá)。改變斜盤傾角，不僅影響馬達(dá)的作變量馬達(dá)。改變斜盤傾角，不僅影響馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸三、低速液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸（二）多作用內(nèi)

9、曲線徑向柱塞馬達(dá)（二）多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)組成（動畫）（動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸結(jié)構(gòu)原理結(jié)構(gòu)原理 殼體內(nèi)環(huán)由殼體內(nèi)環(huán)由x 個導(dǎo)軌曲面組成，個導(dǎo)軌曲面組成，每個曲面分為每個曲面分為a、b兩個區(qū)段；兩個區(qū)段； 缸體徑向均布有缸體徑向均布有z 個柱塞孔，個柱塞孔，柱塞球面頭部頂在滾輪組橫梁柱塞球面頭部頂在滾輪組橫梁上，使之在缸體徑向槽內(nèi)滑動上，使之在缸體徑向槽內(nèi)滑動 ；b段導(dǎo)軌對柱塞組件的法向反力段導(dǎo)軌對柱塞組件的法向反力n 柱塞、滾輪組組成柱塞組件，柱塞、滾輪組組成柱塞組件， 的切向分力對缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；的切向分力對缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；n 配流軸圓周均布配流軸圓周均布2x 個

10、配流窗口，個配流窗口，其中其中x 個窗口對應(yīng)于個窗口對應(yīng)于a段，通高壓油，段，通高壓油，x 個窗口對應(yīng)于個窗口對應(yīng)于b段，通回油（段，通回油（xz )；液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸第二節(jié) 液壓缸Hydraulic cylinder一、液壓缸的分類和速度推力特性 液壓缸是用油液的壓力能來實現(xiàn)直線往復(fù)運動的執(zhí)行元件。 活塞缸按結(jié)構(gòu)形式可分為雙桿活塞缸和單桿活塞缸 A、雙桿活塞缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸 雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。 職能符號：液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸 雙桿活塞缸有兩種安裝形式：缸體固定和活塞桿固定液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與

11、液壓缸 當(dāng)雙桿活塞缸兩端活塞桿直徑相等，且分別當(dāng)雙桿活塞缸兩端活塞桿直徑相等，且分別向左、右腔輸入相同的壓力和流量時，向左、右腔輸入相同的壓力和流量時，液壓缸液壓缸左、右兩個方向上輸出的推力左、右兩個方向上輸出的推力F和速度和速度v相等相等。22121222()()()44()mmVVFA ppDdppqqvADd液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸2.2.單桿活塞缸單桿活塞缸活塞的一端帶有活塞桿的液壓缸為單桿活塞缸活塞的一端帶有活塞桿的液壓缸為單桿活塞缸職能符號：職能符號：液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸1）無桿腔進(jìn)油，活塞上所產(chǎn)生的推力）無桿腔進(jìn)油，活塞上所產(chǎn)生

12、的推力F1：1121222122()()4mmFp Ap App Dp d2114VVqqvAD111214mmFp ApD當(dāng)當(dāng)p20活塞桿的速度為活塞桿的速度為液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸2)當(dāng)有桿腔進(jìn)油時，活塞上所產(chǎn)生的推力當(dāng)有桿腔進(jìn)油時，活塞上所產(chǎn)生的推力F2：1212222211()()4mmFp Ap App Dpd122221(4mmFp ADdp22224()VVqqvADd22111 () vvdvD液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸3) 差動連接：差動連接： （動畫） 單桿活塞缸的左右腔同時接通壓力油，稱為差動連接，單桿活塞缸的左右腔同時接通壓力油，稱為差動連接，此缸稱為差

13、動液壓缸。此缸稱為差動液壓缸。231121()4mmdFp AAp223322()444VVqDdvqqvDD324Vqvd2Dd液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸231121()4mmdFpAAp122221(4mmFp ADpd111214mmFp ApD由此可知，差動連接時的推力F3 比非差動連接時的推力F1 要小。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸324Vqvd22224()VVqqvADd2114VVqqvAD可見，差動連接時的速度v3 比非差動連接時的速度v1 要快。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸對于兩種安裝形式，工作臺的移動范圍均為活塞桿有效行程L的二倍。單桿活塞缸也有兩種安裝形式

14、：缸體固定和活塞桿固定。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸(二二)柱塞液壓缸柱塞液壓缸: 單柱塞缸單柱塞缸（見動畫）職能符號：職能符號：液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸2244mVVFpdqqvAd液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸雙柱塞缸雙柱塞缸雙柱塞缸可實現(xiàn)工雙柱塞缸可實現(xiàn)工作臺的往復(fù)運動作臺的往復(fù)運動（見動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸二、其它形式液壓缸二、其它形式液壓缸1. 伸縮液壓缸：伸縮液壓缸：適用于工程機(jī)械。適用于工程機(jī)械。由多個活塞缸由多個活塞缸套裝而成套裝而成，且且前級缸的活塞前級缸的活塞桿是后級缸的桿是后級缸的缸筒缸筒。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸雙作用伸縮液壓缸雙作

15、用伸縮液壓缸（見動畫）（見動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸單作用伸縮液壓缸單作用伸縮液壓缸它與雙作用不同點是回程它與雙作用不同點是回程靠外力，而雙作用靠液壓靠外力，而雙作用靠液壓作用力。作用力。 當(dāng)通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回當(dāng)通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回 時，活塞則由小到大依次收回。各級壓力和速度可按時，活塞則由小到大依次收回。各級壓力和速度可按活塞缸的有關(guān)公式計算。活塞缸的有關(guān)公式計算。 特別適用于工程機(jī)械及自動線步進(jìn)式輸送裝置。特別適用于工程機(jī)械及自動線步進(jìn)式輸送裝置。（見動畫）（見動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸特點： 1）由于各級缸活塞面積不等，所

16、以各級活塞的運動速度、推力亦不相等； 2）互相套裝，行程可以很長，收縮起來又很短。液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸2. 齒條活塞液壓缸齒條活塞液壓缸242iMDTpD28iqD D由兩個活塞缸和一套齒由兩個活塞缸和一套齒條齒輪傳動裝置組成的條齒輪傳動裝置組成的液壓液壓機(jī)械聯(lián)合傳動機(jī)機(jī)械聯(lián)合傳動機(jī)構(gòu)，可實現(xiàn)周期性的往構(gòu)，可實現(xiàn)周期性的往復(fù)擺動。復(fù)擺動。（動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸齒輪齒條活塞液壓缸齒輪齒條活塞液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸3.增壓缸增壓缸(增壓器增壓器)2()BAADppp Kd（動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸4、增速缸、增速缸 增速缸也是活塞缸與柱塞

17、缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的活增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的活塞桿內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。塞桿內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時，活塞將快速運動（活塞缸大腔當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時，活塞將快速運動（活塞缸大腔必須補油）；當(dāng)液壓油同時進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時，活必須補油）；當(dāng)液壓油同時進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時，活塞慢速運動。塞慢速運動。 增速缸動畫增速缸動畫n 增速缸用于快速運動回路，增速缸用于快速運動回路，在不增加泵的流量的前提下，使在不增加泵的流量的前提下，使執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速執(zhí)行元件獲得盡可能大的工作速度。度。液壓馬達(dá)與液壓缸

18、液壓馬達(dá)與液壓缸三、擺動液壓馬達(dá)三、擺動液壓馬達(dá)液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸1 1）單葉片擺動缸：）單葉片擺動缸： 其擺動角其擺動角3003000 0R2 R1 （見動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸2 2、雙葉片擺動缸、雙葉片擺動缸壓力油從左上方和右下方兩個油口同時進(jìn)入，兩個葉片在壓力油作用下使葉片軸作順時針方向擺動，回油從右上方和左下方兩個油口流出，其擺動角小于1500 在相同結(jié)構(gòu)尺寸下，轉(zhuǎn)矩增大一倍，且徑向力平衡。（見動畫）液壓馬達(dá)與液壓缸液壓馬達(dá)與液壓缸液壓缸結(jié)構(gòu) 缸體組件缸體組件 包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。包括缸筒、缸蓋、缸底等零件。 活塞組件活塞組件 包括活塞與活塞桿等零件。包括