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三 液壓馬達(dá)液壓缸 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 馬達(dá)的分類 ns 500r min為高速液壓馬達(dá) 齒輪馬達(dá) 葉片馬達(dá) 軸向柱塞馬達(dá)ns 500r min為低速液壓馬達(dá) 徑向柱塞馬達(dá) 單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá) 多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá) 液壓馬達(dá)圖形符號(hào) 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qM qMt q其中qMt為理論流量 馬達(dá)在沒有泄漏時(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 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 qM MV V轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩T Tt T理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt pV Mm 2 機(jī)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(dá)輸出功率 Pmi為馬達(dá)輸入功率 齒輪馬達(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 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 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)格的場合 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 配流盤為對(duì)稱結(jié)構(gòu) 應(yīng)用作變量馬達(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)矩越大 轉(zhuǎn)速越低 低速大扭矩馬達(dá)單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá) 結(jié)構(gòu)組成 動(dòng)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(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 d2ez 2d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)3r min 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 結(jié)構(gòu)原理殼體內(nèi)環(huán)由x個(gè)導(dǎo)軌曲面組成 每個(gè)曲面分為a b兩個(gè)區(qū)段 缸體徑向均布有z個(gè)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(dòng) 柱塞 滾輪組組成柱塞組件 a段導(dǎo)軌對(duì)柱塞組件的法向反力的切向分力對(duì)缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩 配流軸圓周均布2x個(gè)配流窗口 其中x個(gè)窗口對(duì)應(yīng)于a段 通高壓油 x個(gè)窗口對(duì)應(yīng)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(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 液壓缸 液壓缸與馬達(dá)一樣 也是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置 它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)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(dòng)缸又分單葉片擺動(dòng)缸 雙葉片擺動(dòng)缸按作用方式分 單作用液壓缸一個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)依靠液壓作用力實(shí)現(xiàn) 另一個(gè)方向依靠彈簧力 重力等實(shí)現(xiàn) 雙作用液壓缸兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)都依靠液壓作用力來實(shí)現(xiàn) 復(fù)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(jī)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(gè)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(gè)方向上輸出的推力相等 m為缸的機(jī)械效率 當(dāng)缸筒固定時(shí) 運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)范圍是活塞有效行程的三倍 當(dāng)活塞桿固定時(shí) 運(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)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(yùn)動(dòng)速度v1 q v A1 4q v D2向右運(yùn)動(dòng)推力F1 A1p1 A2p2 m向左運(yùn)動(dòng)速度v2 q v A2 4q v D2 d2 向左運(yùn)動(dòng)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(jī)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(yùn)動(dòng)部件移動(dòng)范圍均為活塞有效行程的兩倍 單桿活塞缸差動(dòng)連接的速度推力特性 運(yùn)動(dòng)速度v3 q q A1 q A2v3 A1整理得 v3 q A1 A2 4q d2如果要求差動(dòng)缸向右運(yùn)動(dòng)速度v3 非差動(dòng)連接向左運(yùn)動(dòng)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(shí)通壓力油 稱為差動(dòng)連接 差動(dòng)連接的缸只能一個(gè)方向運(yùn)動(dòng) 圖示為向右運(yùn)動(dòng) 柱塞缸 柱塞缸只能作單作用缸 要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí) 需成對(duì)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(yùn)動(dòng)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(diǎn)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(dǎo)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(dāng)通入壓力油時(shí) 活塞由大到小依次伸出 縮回時(shí) 活塞則由小到大依次收回 各級(jí)壓力和速度可按活塞缸的有關(guān)公式計(jì)算 特別適用于工程機(jī)械及自動(dòng)線步進(jìn)式輸送裝置 它由兩個(gè)或多個(gè)活塞式缸套裝而成 前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)活塞缸的缸筒 各級(jí)活塞依次伸出可獲得很長的行程 當(dāng)依次縮回時(shí)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(diǎn)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(jī)構(gòu)組成的復(fù)合式缸 它將活塞的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng) 用在機(jī)床的進(jìn)刀機(jī)構(gòu) 回轉(zhuǎn)工作臺(tái)轉(zhuǎn)位 液壓機(jī)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(fù)合缸 但它不是能量轉(zhuǎn)換裝置 只是一個(gè)增壓器件 增壓缸動(dòng)畫 增速缸 增速缸用于快速運(yùn)動(dòng)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(fù)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(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時(shí) 活塞將快速運(yùn)動(dòng) 活塞缸大腔必須補(bǔ)油 當(dāng)液壓油同時(shí)進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時(shí) 活塞慢速運(yùn)動(dòng) 增速缸動(dòng)畫 擺動(dòng)式液壓缸 單葉片式擺動(dòng)角度較大 可達(dá)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(dòng)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(dòng)缸的兩倍 輸出角速度是單葉片缸的一半 當(dāng)通入液壓油 它的主軸能輸出小于360 的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)的缸稱為擺動(dòng)式液壓缸 常用于輔助裝置 如送料和轉(zhuǎn)位裝置 液壓機(jī)械手及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu) 擺動(dòng)缸動(dòng)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