液壓與氣壓傳動3

第三章

液壓馬達液壓缸

第一節(jié)液壓馬達

一、液壓馬達概述液壓馬達是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置，輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。馬達與泵在原理上有可逆性，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有些差別：馬達要求正反轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)具有對稱性；而泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。

（一）液壓馬達的工作原理葉片液壓馬達工作原理：結(jié)構(gòu)與雙作用式葉片泵相似，只是葉片徑向布置；改變馬達的進出油方向，即可改變馬達的旋向。

結(jié)構(gòu)特點：（1）液壓馬達由壓力油驅(qū)動：要求馬達的進油腔與排油腔要可靠隔離，且分別連通進、排油口。

（2）液壓馬達要求正反轉(zhuǎn)：其結(jié)構(gòu)具有對稱性；進出油口相等，有單獨的泄油口。

（3）液壓馬達的泄露：除影響馬達的容積效率和壓力值外，還影響馬達的制動性能。

（二）液壓馬達的特性參數(shù)1、工作壓力與額定壓力工作壓力：大小取決于馬達負載，馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差Δp。額定壓力：能使馬達連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓力。

2、流量與容積效率其中：qMt為理論流量，馬達在沒有泄漏時，達到要求轉(zhuǎn)速所需進口流量。由于馬達存在間隙，產(chǎn)生泄漏△q，為達到要求轉(zhuǎn)速，則輸入馬達的實際流量必須為：

容積效率：馬達的理論流量qMt與實際流量流量qM之比：

3、排量與轉(zhuǎn)速排量V：為ηV等于1

時，輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。轉(zhuǎn)速n：

4、轉(zhuǎn)矩、機械效率和起動機械效率按能量守恒可得液壓馬達的理論轉(zhuǎn)矩TMt為：液壓馬達輸出的實際轉(zhuǎn)矩：液壓馬達的機械效率：由于有摩擦損失．液壓馬達的實際輸出轉(zhuǎn)矩TM一定小于理論轉(zhuǎn)矩TMt

起動機械效率ηM0馬達的起動轉(zhuǎn)矩TM0與同一壓差下的理論轉(zhuǎn)矩TMt之比：

5、功率與總效率馬達輸入功率：馬達輸出功率：馬達的總效率：

（三）液壓馬達的分類：高速低速>500r/min<500r/min轉(zhuǎn)速

高速液壓馬達有齒輪馬達、螺桿馬達、葉片馬達、軸向柱塞馬達等。低速液壓馬達有單作用連桿型徑向柱塞馬達和多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達等。

（四）液壓馬達圖形符號

二、高速液壓馬達（一）齒輪液壓馬達

結(jié)構(gòu)特點進出油口相等，有單獨的泄油口；為減少摩擦力矩，采用滑動軸承；為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。應(yīng)用由于密封性能差，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，因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場合，如工程機械、農(nóng)業(yè)機械及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。

（二）葉片液壓馬達工作原理

結(jié)構(gòu)特點進出油口相等，有單獨的泄油口；葉片徑向放置，葉片底部設(shè)置有燕式彈簧；在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。

應(yīng)用轉(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)速高、機械性能要求不嚴格的場合。

（三）軸向柱塞液壓馬達工作原理

結(jié)構(gòu)特點軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是互逆的。

配流盤為對稱結(jié)構(gòu)。

應(yīng)用作變量馬達。改變斜盤傾角，不僅影響馬達的轉(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。

三、低速液壓馬達低速液壓馬達通常是徑向柱塞式結(jié)構(gòu)，為了獲得低速和大轉(zhuǎn)矩，采用高壓和大排量，它的體積和轉(zhuǎn)動慣量很大，不能用于反應(yīng)靈敏和頻繁換向的場合。

（一）單作用連桿型徑向柱塞馬達

（二）多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達結(jié)構(gòu)組成（動畫）

結(jié)構(gòu)原理

殼體內(nèi)環(huán)由x個導(dǎo)軌曲面組成，每個曲面分為a、b兩個區(qū)段；缸體徑向均布有z

個柱塞孔，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；b段導(dǎo)軌對柱塞組件的法向反力

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；配流軸圓周均布2x

個配流窗口，其中x

個窗口對應(yīng)于a段，通高壓油，x個窗口對應(yīng)于b段，通回油（x≠z

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第二節(jié)液壓缸

Hydrauliccylinder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。

液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式．可以分為活塞缸、柱塞缸、擺動缸和復(fù)合缸等。它們輸入為壓力和流量，輸出為力和速度。（一）活塞式液壓缸

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

雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。三維圖

職能符號：

雙桿活塞缸有兩種安裝形式：缸體固定和活塞桿固定缸體固定動畫桿固定動畫缸筒固定式雙桿活塞缸，活塞通過活塞桿帶動工作臺移動，工作臺移動范圍等于活塞有效行程的三倍。占地面積大．因此僅適用于小型機床?；钊麠U固定式雙桿活塞缸，缸筒與工作臺相連，活塞桿通過支架固定在機床上，此種安裝形式，工作臺的移動范圍等于活塞有效行程的二倍，因此占地面積小，常用于大中型設(shè)備中。

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，液壓缸左、右兩個方向上輸出的推力F和速度v相等。設(shè)缸內(nèi)徑：D

桿徑：d

2.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：

單桿活塞缸的三種工作形式：動畫1

1）無桿腔進油，活塞上所產(chǎn)生的推力F1：當(dāng)p2＝0活塞桿的速度為

2)當(dāng)有桿腔進油時，活塞上所產(chǎn)生的推力F2：活塞桿的速度為：

工程實用時將上列速度v1和v2的比值稱為往返速比，并記為λv，于是得當(dāng)p2＝0

3)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，此缸稱為差動液壓缸。

活塞上所產(chǎn)生的推力F3：

活塞桿的速度為：

如果要求差動液壓缸活塞向右運動(差動連接）的速度與非差動連接時活塞向左運動的速度相等，即v3=v2，則：

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。前進差動前進后退

可見，差動連接時的速度v3

比非差動連接時的速度v1

要快。前進后退差動前進動畫1

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：缸體固定和活塞桿固定。

(二)柱塞液壓缸:單柱塞缸特點：1.缸筒內(nèi)孔不需精加工.2.特別適合行程較長的場合。3.只能單方向向右運動，反向退回時則靠外力。（見動畫）職能符號：

柱塞上所產(chǎn)生的推力F和速度v分別為：

雙柱塞缸雙柱塞缸可實現(xiàn)工作臺的往復(fù)運動（見動畫）

二、其它形式液壓缸1.伸縮液壓缸：適用于工程機械。由多個活塞缸套裝而成，且前級缸的活塞桿是后級缸的缸筒。

雙作用伸縮液壓缸（見動畫）

單作用伸縮液壓缸它與雙作用不同點是回程靠外力，而雙作用靠液壓作用力。

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活塞缸的有關(guān)公式計算。特別適用于工程機械及自動線步進式輸送裝置。（見動畫）

特點：1）由于各級缸活塞面積不等，所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。

2.齒條活塞液壓缸

齒條活塞液壓缸傳動軸輸出轉(zhuǎn)矩TM及輸出角速度ω分別為由兩個活塞缸和一套齒條齒輪傳動裝置組成的液壓—機械聯(lián)合傳動機構(gòu)，可實現(xiàn)周期性的往復(fù)擺動。（動畫）

齒輪齒條活塞液壓缸

3.增壓缸(增壓器)

增壓缸與前面介紹的活塞式液壓缸相類似，但不是將液壓能轉(zhuǎn)換成機械能，而是液壓能的傳遞，使之增壓。增壓缸作為油路中的一個中間環(huán)節(jié)，用于使低壓系統(tǒng)能滿足局部高壓油路要求。（動畫）

4、增速缸

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。當(dāng)液壓油進入柱塞缸時，活塞將快速運動（活塞缸大腔必須補油）；當(dāng)液壓油同時進入柱塞缸和活塞缸時，活塞慢速運動。

增速缸動畫

增速缸用于快速運動回路，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度。

三、擺動液壓馬達

擺動液壓馬達也稱回轉(zhuǎn)式液壓缸或擺動式液壓缸。當(dāng)通入壓力油時，它的主軸能輸出小于3600的擺動運動，它經(jīng)常用于輔助運動，例如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機械手以及間歇進給機構(gòu)。由于近些年來的密封材料的改善，應(yīng)用范圍已擴大到中高壓。

1）單葉片擺動缸：

其擺動角＜3000

R2

R1

（見動畫）

2、雙葉片擺動缸壓力油從左上方和右下方兩個油口同時進入，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。職能符號（見動畫）

液壓缸結(jié)構(gòu)

缸體組件包括缸