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1、1 主 要 內(nèi) 容液壓馬達(dá)液壓缸 2 本章學(xué)習(xí)要點(diǎn) 重點(diǎn)內(nèi)容：各種液壓馬達(dá)的工作原理和特點(diǎn)；液壓馬達(dá)的性能參數(shù)的計(jì)算；活塞式液壓缸的工作特點(diǎn)及其速度、推力計(jì)算；差動(dòng)式液壓缸的工作特點(diǎn)及其速度、推力計(jì)算。 難點(diǎn)內(nèi)容：液壓馬達(dá)性能參數(shù)的計(jì)算；差動(dòng)式液壓缸的工作特點(diǎn)及其速度、推力計(jì)算。 3 第一節(jié) 液壓馬達(dá) 液壓馬達(dá)概述 高速液壓馬達(dá) 低速液壓馬達(dá) 4 液壓馬達(dá)概述 液壓馬達(dá)是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)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(dá)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(dá)要求正反轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)具有對(duì)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。 5 液壓馬達(dá)圖形符

2、號(hào) 6 液壓馬達(dá)的特性參數(shù) 工作壓力與額定壓力工作壓力 p 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p。額定壓力 ps 能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。 流量與容積效率 輸入馬達(dá)的實(shí)際流量 qMqMtq 其中 qMt為理論流量，馬達(dá)在沒(méi)有泄漏時(shí)， 達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。容積效率 Mv qMt / qM 1 q / qM 7 排量與轉(zhuǎn)速 排量V為MV等于1 時(shí)輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。轉(zhuǎn)速 n qMt/ V qMMV / V 轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率 實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩 TTt-T 理論輸出轉(zhuǎn)矩 T tp VMm/ 2機(jī)械效率MmTM/TMt 功率與總效率M PMo/ PmiT 2n/ p

3、qM MvM式中 PMo為馬達(dá)輸出功率，Pmi為馬達(dá)輸入功率。 8 齒輪馬達(dá) 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 進(jìn)出油口相等，有單獨(dú)的泄油口； 為減少摩擦力矩，采用滾動(dòng)軸承； 為減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，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(shí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點(diǎn)而變化，因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場(chǎng)合，如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及對(duì)轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。 9 齒輪馬達(dá)工作原理 10 11 葉片馬達(dá) 工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 進(jìn)出油口相等，有單獨(dú)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(dòng)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

4、時(shí)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(chǎng)合。 12 13 軸向柱塞馬達(dá) 工作原理 結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是互逆的。 配流盤(pán)為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用 作變量馬達(dá)。改變斜盤(pán)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(pán)傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。 14 低速大扭矩馬達(dá)單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá) 15 16 結(jié)構(gòu)原理 呈五星狀（或七星狀）的殼體內(nèi)均勻分布著柱塞缸。 柱塞與連桿鉸接，連桿的另一端與曲軸偏心輪外圓接觸。高壓油進(jìn)入部分柱塞缸頭部，高壓油作用在柱塞上的作用力對(duì)曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成轉(zhuǎn)矩。另外部分柱塞缸與回油口相通。 曲軸為輸出軸。 配流軸隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)，各柱塞缸

5、依次與高壓進(jìn)油和低壓回油相通（配流套不轉(zhuǎn)），保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 排量公式 v =d 2e z / 2 d 為柱塞直徑；e 為曲軸偏心距；z 為柱塞數(shù)。 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，可以是殼體固定曲軸旋轉(zhuǎn)，也可以是曲軸固定殼體旋轉(zhuǎn)（可驅(qū)動(dòng)車(chē)輪或卷筒），但體積重量較大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低速穩(wěn)定性較差。采用靜壓支承或靜壓平衡后最低轉(zhuǎn)速可達(dá)3 r/min。 17 低速大扭矩馬達(dá)多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá) 結(jié)構(gòu)組成（動(dòng)畫(huà)） 18 多作用內(nèi)曲線馬達(dá) 缸體壓油口 配油軸定子柱塞 回油口 液壓馬達(dá)由定子1、轉(zhuǎn)子2、配流軸4與柱塞組3等主要部件組成，定子1的內(nèi)壁有若干段均布的、形狀完全相同的曲面組成。 每一相同形狀的曲面

6、又可分為對(duì)稱的兩邊，其中允許柱塞副向外伸的一邊稱為進(jìn)油工作段，與它對(duì)稱的另一邊稱為排油工作段。 19 20 排量公式 V =（d 2/4）sxyzs 為柱塞行程； x 為作用次數(shù)； y 為柱塞排數(shù)； z 為每排柱塞數(shù) 。 應(yīng)用 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，徑向力平衡，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能在低速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，普遍用于工程、建筑、起重運(yùn)輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)等機(jī)械中。 21 第二節(jié) 液壓缸 液壓缸的類型和速度推力特性 液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成 液壓缸主要尺寸的確定 擺動(dòng)式液壓缸 22 雙桿活塞缸 23 雙桿活塞液壓缸 雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式。 A Fq v (a)缸 筒 固

7、 定 式1P 2P A Fq v(b)活 塞 桿 固 定 式 1P2P 24 25 26 單桿活塞缸A FQ P v單 桿 液 壓 缸無(wú) 桿 腔進(jìn) 油 腔 回 油 腔有 桿 腔 27 28 29 兩腔進(jìn)油,差動(dòng)聯(lián)接 2A 3F差 動(dòng) 聯(lián) 接1P1A 3vq 當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油時(shí)，由于無(wú)桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右運(yùn)動(dòng)，活塞桿向外伸出；與此同時(shí)，又將 有桿腔的油液擠出，使其流進(jìn)無(wú)桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動(dòng)連接。 q 30 31 三種缸的速度比較 32 柱塞式液壓缸 當(dāng)活塞式

8、液壓缸行程較長(zhǎng)時(shí)，加工難度大,使得制造成本增加。 某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。 33柱塞式液壓缸 如 圖 所 示 ， 柱 塞 缸 由 缸 筒 、 柱 塞 、 導(dǎo) 套 、 密 封 圈 和 壓 蓋 等 零件 組 成 ， 柱 塞 和 缸 筒 內(nèi) 壁 不 接 觸 ， 因 此 缸 筒 內(nèi) 孔 不 需 精 加 工 ， 工藝 性 好 ， 成 本 低 。 34 柱塞缸的結(jié)構(gòu) 35 雙柱塞缸的工作原理 36 缸體伸 出 縮 回 套筒活塞活塞伸 縮 式 單 作 用 缸 37 單作用伸縮缸 38 雙作用伸縮缸 39 伸縮缸 40 齒條活塞缸 齒條活

9、塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，活塞往復(fù)移動(dòng)經(jīng)齒條、齒輪機(jī)構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 1 1 1 0 9 行 程 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1 緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；3 端蓋；4 墊圈；5 O形密封圈；6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞；9 齒輪；l0 傳動(dòng)軸；11 缸體；12 螺釘 q 41 42 43 增壓缸 44 增速缸 45 液 壓 缸 的 結(jié) 構(gòu) 單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l 缸底；2 卡鍵；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞桿；8 導(dǎo)向套；10 缸蓋；12 防塵圈；13 耳軸 46 缸筒 是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用

10、鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗造度在0.1m0.4m。 端蓋 裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強(qiáng)度。 導(dǎo)向套 對(duì)活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向。缸體組件 47 缸筒與端蓋的連接 48 活塞組件 活塞組件由活塞、密封件、活塞桿和連接件等組成?；?塞 與 活 塞 桿 的 連 接 形 式 如圖所示，活塞與活塞桿的連接最常用的有螺紋連接和半環(huán)連接形式，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷(xiāo)式結(jié)構(gòu)等。 1 2 3 4 5 ( a ) ( b ) 1一活塞桿；2一活塞；3一密封圈；4一彈簧

11、圈；5一螺母 1一卡鍵；2一套環(huán)；3一彈簧卡圈 49 50 緩沖裝置 為 了 防 止 這 種 危 害 ， 保 證 安 全 ， 應(yīng) 采 取 緩 沖 措 施 ， 對(duì) 液 壓 缸運(yùn) 動(dòng) 速 度 進(jìn) 行 控 制 。 當(dāng) 液 壓 缸 帶 動(dòng) 質(zhì) 量 較 大 的 部 件 作 快 速 往 復(fù) 運(yùn) 動(dòng) 時(shí) ， 由 于 運(yùn) 動(dòng)部 件 具 有 很 大 的 動(dòng) 能 ， 因 此 當(dāng) 活 塞 運(yùn) 動(dòng) 到 液 壓 缸 終 端 時(shí) ， 會(huì) 與 端蓋 碰 撞 ， 而 產(chǎn) 生 沖 擊 和 噪 聲 。 這 種 機(jī) 械 沖 擊 不 僅 引 起 液 壓 缸 的 有關(guān) 部 分 的 損 壞 ， 而 且 會(huì) 引 起 其 它 相 關(guān) 機(jī) 械

12、 的 損 傷 。 51 緩沖裝置 u d u ( b ) u ( a ) （ c） u ( d )液壓缸緩沖裝置 52 53 54 排氣裝置 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常工作。 因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。 對(duì)于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，常在液壓缸的最高處設(shè)置專門(mén)的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥等。當(dāng)松開(kāi)排氣塞或閥的鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次，帶有氣泡的油液就會(huì)排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常。 55 56 57 58 液壓缸主要尺寸的確定 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作

13、壓力來(lái)定，對(duì)單桿缸而言，有： 2124 dpFD 有桿腔進(jìn)油時(shí)： 114 pFD 無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí) 59 活 塞 桿 直 徑 d1） 按 v 確 定 vvDd 1 22 2dD Dv 2） 按 工 作 壓 力 確 定 按 國(guó) 標(biāo) 圓 整 為 標(biāo) 準(zhǔn) 尺 寸 。 60 10/ D 時(shí) ， 為 薄 壁 筒 （ 無(wú) 縫 鋼 管 ）式 中 ： py 實(shí) 驗(yàn) 壓 力 缸 筒 壁 厚 2 Dp y ny pp 25.1 ny pp 5.1 )16( MPap n )16( MPap n n b n 安 全 系 數(shù) n = 5 pn 缸 的 額 定 壓 力 許 用 應(yīng) 力 ， b 抗 拉 強(qiáng) 度 液壓缸的校核1

14、.缸筒壁厚的驗(yàn)算（通常對(duì)中低壓系統(tǒng)，無(wú)須進(jìn)行缸筒校核） 61 13.1 4.02 yyppD 21 DD注 意 ： 圓 整 為 標(biāo) 準(zhǔn) 壁 厚 1） 鑄 造 ： 滿 足 最 小 尺 寸 2） 無(wú) 縫 鋼 管 ： 查 手 冊(cè) (無(wú) 縫 鋼 管 外 徑 不 需 加 工 ）10/ D 時(shí) ， 為 厚 壁 筒 （ 鑄 造 ）缸 筒 外 徑 ： 62 單葉片擺動(dòng)缸 63 雙葉片擺動(dòng)缸 64 液壓泵和液壓馬達(dá)都是能量轉(zhuǎn)換裝置，前者把機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，而后者則把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能。從結(jié)構(gòu)上看，二者基本相同，但從原理上講，二者是可逆的。對(duì)馬達(dá)來(lái)說(shuō)，最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)都是排量。液壓缸是一種直線運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件，在

15、液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多。液壓缸的分活塞式、柱塞式及其它組合液壓缸。其中前兩種應(yīng)用最廣。差動(dòng)連接的液壓缸是獲得快速運(yùn)動(dòng)的常用方法。 本 章 小 結(jié) 65 66 結(jié)構(gòu)原理 呈五星狀（或七星狀）的殼體內(nèi)均勻分布著柱塞缸。 柱塞與連桿鉸接，連桿的另一端與曲軸偏心輪外圓接觸。高壓油進(jìn)入部分柱塞缸頭部，高壓油作用在柱塞上的作用力對(duì)曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成轉(zhuǎn)矩。另外部分柱塞缸與回油口相通。 曲軸為輸出軸。 配流軸隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)，各柱塞缸依次與高壓進(jìn)油和低壓回油相通（配流套不轉(zhuǎn)），保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 排量公式 v =d 2e z / 2 d 為柱塞直徑；e 為曲軸偏心距；z 為柱塞數(shù)。 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工作可靠，可以是殼

16、體固定曲軸旋轉(zhuǎn)，也可以是曲軸固定殼體旋轉(zhuǎn)（可驅(qū)動(dòng)車(chē)輪或卷筒），但體積重量較大，轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，低速穩(wěn)定性較差。采用靜壓支承或靜壓平衡后最低轉(zhuǎn)速可達(dá)3 r/min。 67 排量公式 V =（d 2/4）sxyzs 為柱塞行程； x 為作用次數(shù)； y 為柱塞排數(shù)； z 為每排柱塞數(shù) 。 應(yīng)用 轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)小，徑向力平衡，啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，能在低速下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)，普遍用于工程、建筑、起重運(yùn)輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)等機(jī)械中。 68 雙桿活塞缸 69 三種缸的速度比較 70 齒條活塞缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成，活塞往復(fù)移動(dòng)經(jīng)齒條、齒輪機(jī)構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動(dòng)。 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 1 1 1 0 9 行 程 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1 緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；3 端蓋；4 墊圈；5 O形密封圈；6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞；9 齒輪；l0 傳動(dòng)軸；11 缸體；12 螺釘 q 71 72