液壓與氣壓傳動-第03章液壓執(zhí)行元件3.1

Chapter3HydraulicActuators

液壓執(zhí)行元件3.1HydraulicMotors

液壓馬達3.2HydraulicCylinders

液壓缸（1）從原理上講，馬達和泵是可逆的。

泵－用電機帶動，輸出的是壓力能（壓力和流量）；

馬達－輸入壓力油，輸出的是機械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）。（2）從結(jié)構(gòu)上看，馬達和泵是相似的。

（3）馬達和泵的工作原理均是利用密封工作容積的變化吸油和排油的。

泵－工作容積增大時吸油，減小時排出高壓油；

馬達－工作容積增大時進入高壓油，減小時排出低壓油。1.液壓馬達與泵的相同點

（1）泵是能源裝置，馬達是執(zhí)行元件。（2）泵的吸油腔一般為真空，馬達排油腔的壓力稍高于大氣壓力，沒有特殊要求，進出油口尺寸相同。（3）泵的結(jié)構(gòu)需保證有自吸（selfpriming）能力，而馬達無此要求。（4）泵一般是單向旋轉(zhuǎn)，馬達需要正反轉(zhuǎn)（內(nèi)部結(jié)構(gòu)需對稱）。（5）馬達起動時需克服較大的靜摩擦力，因此要求起動扭矩大；扭矩脈動小，內(nèi)部摩擦小。（6）泵－希望容積效率高；馬達－希望機械效率高。2.液壓馬達與泵的不同點

一、液壓馬達特點及分類原理：與液壓泵有可逆性，輸出轉(zhuǎn)矩T和轉(zhuǎn)速n但因用途不同與泵結(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；對最低穩(wěn)定速度有一定要求；不具備自吸能力，需要一定的初始密封。第一節(jié)液壓馬達1、特點【課堂練習】

外嚙合齒輪泵作馬達用，原進油口改作出油口，原出油口改作進油口，則馬達的轉(zhuǎn)向（）。

A.與作泵時轉(zhuǎn)向相同B.與作泵時轉(zhuǎn)向相反

C.轉(zhuǎn)向無法確定D.根本轉(zhuǎn)不起來B液壓泵和液壓馬達的圖形符號2、分類

ns＞500r/min為高速液壓馬達1）按轉(zhuǎn)速分為通常為徑向柱塞馬達。特點:輸入油液壓力高、排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低?？煽啃愿?，可在馬達軸轉(zhuǎn)速為10r/min以下平穩(wěn)運轉(zhuǎn)，低速穩(wěn)定性好，輸出轉(zhuǎn)矩大，可達幾百牛·米。所以又稱低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達。通常為外嚙合齒輪式、雙作用葉片式和軸向柱塞式等。特點:轉(zhuǎn)速高（一般高于500r/min）、轉(zhuǎn)動慣量小、輸出轉(zhuǎn)矩不大，便于啟動和制動，靈敏度高。故又稱高速小轉(zhuǎn)矩液壓馬達。ns＜500r/min為低速液壓馬達齒輪馬達葉片馬達柱塞馬達2）按結(jié)構(gòu)分為二、液壓馬達工作原理1、齒輪馬達工作原理結(jié)構(gòu)特點進出油口相等，有單獨的泄油口；為減少摩擦力矩，采用滾動軸承；為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。應用

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備。齒輪馬達葉片馬達柱塞馬達2）按結(jié)構(gòu)分為（1）軸向柱塞馬達結(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。能在低速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，普遍應用于工程、建筑、起重運輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)等機械中。2、柱塞馬達工作原理齒輪馬達葉片馬達柱塞馬達2）按結(jié)構(gòu)分為3、葉片式液壓馬達結(jié)構(gòu)特點：

進出油口相等，有單獨的泄油口；葉片徑向放置，葉片底部設置有預緊（燕式）彈簧；在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有單向閥。應用：

轉(zhuǎn)動慣量小，反應靈敏，能適應較高頻率的換向。但泄漏大，低速時不夠穩(wěn)定。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、力學性能要求不嚴格，動作要求靈敏的場合。1.工作壓力與額定壓力工作壓力

是指液壓馬達實際工作時進口處的壓力；工作壓力p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

是指液壓馬達在正常工作條件下，按試驗標準規(guī)定能連續(xù)運轉(zhuǎn)的最高壓力。2.排量和理論流量

排量V

指液壓馬達軸轉(zhuǎn)一周由其各密封工作腔容積變化的幾何尺寸計算得到的油液體積；理論流量qt

指在沒有泄漏的情況下，由液壓馬達排量計算得到指定轉(zhuǎn)速所需輸入油液的流量。三、液壓馬達的基本參數(shù)和基本性能泵和馬達的排量標準系列

（單位：mL/r）

······，10，12.5，（14），16，（18），20，（22.5），25，（28），31.5，（35.5），40，

······，4000，（4500），5000，（5600），

6300，（7100），8000，9000，······。3.轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速液壓馬達能產(chǎn)生的理論轉(zhuǎn)矩Tt

為：液壓馬達輸出的實際轉(zhuǎn)矩T為：液壓馬達的實際輸入流量為q時，馬達的轉(zhuǎn)速為：q=Vn,ω=2πnΔpq=Ttω低速穩(wěn)定性爬行現(xiàn)象4.效率和功率容積效率：由于有泄漏損失，為了達到液壓馬達要求的轉(zhuǎn)速，實際輸入的流量q

須大于理論流量qt。容積效率為：機械效率：由于有摩擦損失，液壓馬達的實際輸出轉(zhuǎn)矩T一定小于理論轉(zhuǎn)矩Tt。因此機械效率為：液壓馬達的總效率為：液壓馬達輸入功率Pi

為：液壓馬達輸出功率Po為：式中，Δp—液壓馬達進、出口的壓力差；

ω、n—液壓馬達的角速度和轉(zhuǎn)速。5、調(diào)速范圍

最大轉(zhuǎn)速和最低轉(zhuǎn)速之比，越寬越好。【例1】如圖所示為定量泵和定量馬達系統(tǒng)，已知泵的輸出壓力pp＝10MPa，排量Vp＝10mL/r，轉(zhuǎn)速np＝1450r/min，容積效率ηpv＝0.9，機械效率ηpm＝0.9，液壓馬達排量Vm＝10mL/r，容積效率ηmv＝0.9，機械效率ηmm＝0.9，泵出口與馬達進口間管道壓力損失為0.5MPa，其它損失不計，試求：（1）液壓泵的輸出功率Pop；（2）液壓泵的驅(qū)動功率Pip；（3）液壓馬達的輸出轉(zhuǎn)速

nM、轉(zhuǎn)矩TM和輸出功率Pom。

例題解：（1）液壓泵輸出功率Pop（2）液壓泵驅(qū)動功率Pip（3）液壓馬達輸出轉(zhuǎn)速nM液壓馬達輸出轉(zhuǎn)矩TM

液壓馬達輸出功率Pom

【例2】圖示系統(tǒng)中，已知泵的排量Vp＝40mL/r，轉(zhuǎn)速np=1450r/min，機械效率和容積效率均為0.9；變量馬達的排量范圍為Vm＝40~100mL/r，機械效率和容積效率為0.9，馬達的負載扭矩Tm＝40N·m。不計管道損失，試求：

1.泵的輸出流量q

p；2.馬達最大進口壓力pm；

3.馬達轉(zhuǎn)速nm的范圍；4.液壓系統(tǒng)的最大輸入功率Pi。解：1.泵的輸出流量

qp=np?Vp?ηpv

=1450÷60×40×10

-6×0.9=8.7×10-4（m3/s）=52.2L/min2.馬達的最大進口壓力pm

馬達的負載扭矩恒定，因此當馬達排量調(diào)至最小時，在馬達進出口兩端具有最大的壓力降。馬達出口直通油箱，其進口壓力即為馬達的進出口壓差，故有：3.馬達的轉(zhuǎn)速范圍系統(tǒng)的最大工作壓力低于溢流閥的調(diào)定壓力，在不考慮管道損失的情況下，油泵的輸出流量即為馬達的輸入流量。當馬達的排量調(diào)至最大時，其轉(zhuǎn)速最低：

nmmin=qp?ηmv/Vmmax

=8.7×10

-4×0.9÷(100×10

-6)

=7.83(r/s)=469.8rpm

馬達的排量調(diào)至最小時，其轉(zhuǎn)速最高為

nmmax=qp?ηmv/Vmmin=8.7×10

-4×0.9÷(40×10

-6)=19.575(r/s)=1174.5rpm

因