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三 液壓馬達液壓缸 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 馬達的分類 ns 500r min為高速液壓馬達 齒輪馬達 葉片馬達 軸向柱塞馬達ns 500r min為低速液壓馬達 徑向柱塞馬達 單作用連桿型徑向柱塞馬達 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達 液壓馬達圖形符號 液壓馬達的特性參數(shù) 工作壓力與額定壓力工作壓力p大小取決于馬達負載 馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差 p 額定壓力ps能使馬達連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓力 流量與容積效率輸入馬達的實際流量qM qMt q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 容積效率 Mv qMt qM 1 q qM 排量與轉(zhuǎn)速排量V為 MV等于1時輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積 轉(zhuǎn)速n qMt V qM MV V轉(zhuǎn)矩與機械效率實際輸出轉(zhuǎn)矩T Tt T理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt pV Mm 2 機械效率 Mm TM TMt功率與總效率 M PMo Pmi T2 n pqM Mv M式中PMo為馬達輸出功率 Pmi為馬達輸入功率 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(shè)備 葉片馬達 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 機械性能要求不嚴格的場合 軸向柱塞馬達 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 低速大扭矩馬達單作用連桿型徑向柱塞馬達 結(jié)構(gòu)組成 動畫 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 高壓油進入部分柱塞缸頭部 高壓油作用在柱塞上的作用力對曲軸旋轉(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 d2ez 2d為柱塞直徑 e為曲軸偏心距 z為柱塞數(shù) 應用結(jié)構(gòu)簡單 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)動車輪或卷筒 但體積重量較大 轉(zhuǎn)矩脈動 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3r min 低速大扭矩馬達多作用內(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 柱塞 滾輪組組成柱塞組件 a段導軌對柱塞組件的法向反力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個窗口對應于a段 通高壓油 x個窗口對應于b段 通回油 x z 輸出軸 缸體與輸出軸連成一體 排量公式v d2 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) 應用轉(zhuǎn)矩脈動小 徑向力平衡 啟動轉(zhuǎn)矩大 能在低速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn) 普遍用于工程 建筑 起重運輸 煤礦 船舶 農(nóng)業(yè)等機械中 液壓缸 液壓缸與馬達一樣 也是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置 它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能 液壓缸的分類按結(jié)構(gòu)形式分 活塞缸又分單桿活塞缸 雙桿活塞缸柱塞缸擺動缸又分單葉片擺動缸 雙葉片擺動缸按作用方式分 單作用液壓缸一個方向的運動依靠液壓作用力實現(xiàn) 另一個方向依靠彈簧力 重力等實現(xiàn) 雙作用液壓缸兩個方向的運動都依靠液壓作用力來實現(xiàn) 復合式缸活塞缸與活塞缸的組合 活塞缸與柱塞缸的組合 活塞缸與機械結(jié)構(gòu)的組合等 雙桿活塞缸 雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出 根據(jù)安裝方式不同又分為活塞桿固定式和缸筒固定式兩種 雙桿活塞缸的速度推力特性v q A 4q v D2 d2 缸在左右兩個方向上輸出的速度相等 v為缸的容積效率 F A p1 p2 m D2 d2 p1 p2 m 4缸在左右兩個方向上輸出的推力相等 m為缸的機械效率 當缸筒固定時 運動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍 當活塞桿固定時 運動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍 單桿活塞缸 單桿活塞缸速度推力特性向右運動速度v1 q v A1 4q v D2向右運動推力F1 A1p1 A2p2 m向左運動速度v2 q v A2 4q v D2 d2 向左運動推力F2 A2p1 A1p2 m往返速比 v v2 v1 1 1 d D 2 式中 v為缸的容積效率 m為缸的機械效率 單桿活塞缸只有一端帶活塞桿 它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝方式 兩種方式的運動部件移動范圍均為活塞有效行程的兩倍 單桿活塞缸差動連接的速度推力特性 運動速度v3 q q A1 q A2v3 A1整理得 v3 q A1 A2 4q d2如果要求差動缸向右運動速度v3 非差動連接向左運動速度v2則D 21 2d活塞推力F3 p1 A1 A2 m 單活塞桿缸兩腔同時通壓力油 稱為差動連接 差動連接的缸只能一個方向運動 圖示為向右運動 柱塞缸 柱塞缸只能作單作用缸 要求往復運動時 需成對使用 柱塞缸能承受一定的徑向力 柱塞缸的速度推力特性柱塞運動速度v q v A 4q v d2柱塞推力F pA m p d2 4 m 柱塞缸的特點柱塞與缸筒無配合關(guān)系 缸筒內(nèi)孔不需精加工 只是柱塞與缸蓋上的導向套有配合關(guān)系 為減輕重量 減少彎曲變形 柱塞常做成空心 伸縮液壓缸 當通入壓力油時 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 它由兩個或多個活塞式缸套裝而成 前一級活塞缸的活塞桿是后一級活塞缸的缸筒 各級活塞依次伸出可獲得很長的行程 當依次縮回時缸的軸向尺寸很小 除雙作用伸縮液壓缸外 還有單作用伸縮液壓缸 它與雙作用不同點是回程靠外力 而雙作用靠液壓作用力 齒條活塞缸 齒條活塞缸的速度推力特性輸出轉(zhuǎn)矩TM p 8 D2Di m輸出角速度 8q v D2Di式中 p為缸左右兩腔壓力差 D為活塞直徑 Di為齒輪分度圓直徑 齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條機構(gòu)組成的復合式缸 它將活塞的直線往復運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運動 用在機床的進刀機構(gòu) 回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位 液壓機械手等 增壓缸 增壓比為大活塞與小柱塞的面積比K D2 d2小柱塞缸輸出的壓力pb paK m增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的 增壓缸作為中間環(huán)節(jié) 用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場合 增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復合缸 但它不是能量轉(zhuǎn)換裝置 只是一個增壓器件 增壓缸動畫 增速缸 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 增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復合缸 活塞缸的活塞內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒 柱塞固定在活塞缸的缸筒上 當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 擺動式液壓缸 單葉片式擺動角度較大 可達300 輸出轉(zhuǎn)矩T R22 R12 p mb 2輸出角速度 2q v b R22 R12 雙葉片式擺動角度一般小于150 但在相同條件下 輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動缸的兩倍 輸出角速度是單葉片缸的一半 當通入液壓油 它的主軸能輸出小于360 的擺動運動的缸稱為擺動式液壓缸 常用于輔助裝置 如送料和轉(zhuǎn)位裝置 液壓機械手及間歇進給機構(gòu) 擺動缸動畫 液壓缸的典型結(jié)構(gòu) 液壓缸安裝連接形式 腳架式 耳環(huán)式 鉸軸式 缸體組件包括缸筒 缸蓋 缸底等零件 活塞組件包括活塞與活塞桿等零件 密封裝置有活塞與缸筒 活塞桿與缸蓋的密封 緩沖裝置排氣裝置