第2章 液壓馬達(dá)及液壓缸

第二章液壓馬達(dá)與液壓缸第一節(jié)液壓馬達(dá)第二節(jié)液壓缸主講：和中灝1液壓理論與維護(hù)課程第一節(jié)液壓馬達(dá)一、液壓馬達(dá)的作用與分類

液壓馬達(dá)是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成連續(xù)旋轉(zhuǎn)或擺動(dòng)機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置(執(zhí)行元件)。液壓馬達(dá)按結(jié)構(gòu)可分為齒輪式、葉片式和柱塞式三大類。液壓馬達(dá)是液壓泵的逆過程，利用壓力油推動(dòng)產(chǎn)生軸轉(zhuǎn)動(dòng)。2液壓理論與維護(hù)課程二、液壓馬達(dá)的主要性能參數(shù)１．工作壓力和額定壓力２．流量與容積效率ηV

理論流量qvt=qvηV（qv為輸入流量）３．排量與轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)速：n=qvt/V=qvηV/V４．功率輸入功率：Pi=Δpqv(Δp進(jìn)出口壓差）輸出功率：P0=2πnT５．機(jī)械效率ηm=T/Tt

理論轉(zhuǎn)矩：Tt=ΔpV/(2π)

輸出轉(zhuǎn)矩：T=ΔpVηm/(2π)６．總效率：η=ηvηm3液壓理論與維護(hù)課程三、液壓馬達(dá)的類型與結(jié)構(gòu)１、分類

１）按工作特性高速液壓馬達(dá)——額定轉(zhuǎn)速在500r/min以上，如包括齒輪馬達(dá)、螺桿馬達(dá)、葉片馬達(dá)、軸向柱塞馬達(dá)等；低速液壓馬達(dá)——額定轉(zhuǎn)速在500r/min以下，如單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)等；２）按排量定量馬達(dá)和變量馬達(dá)，柱塞液壓馬達(dá)可以作變量馬達(dá)。２、結(jié)構(gòu)如圖片所示4液壓理論與維護(hù)課程轉(zhuǎn)矩與轉(zhuǎn)速：四、擺動(dòng)缸5液壓理論與維護(hù)課程第二節(jié)液壓缸一、液壓缸的類型和特點(diǎn)

液壓缸是把液體的壓力能轉(zhuǎn)換成直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)械能的能量轉(zhuǎn)換裝置(執(zhí)行元件)。

液壓缸的類型：

按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分為活塞缸、柱塞缸、回轉(zhuǎn)缸；按作用方式分為單作用和雙作用。1.活塞式液壓缸（1）雙桿活塞缸：兩端有活塞桿和進(jìn)出油口，由于兩端活塞桿直徑相等，所以左右兩腔有效面積相等，當(dāng)左右兩腔工作壓力和輸入流量相同時(shí)，雙向推力和速度相等。按其安裝方式的不同，有固定缸（缸定）式和固定桿（桿定）式兩種。

6液壓理論與維護(hù)課程（2）單桿活塞缸：只有一腔有活塞桿，兩腔有效工作面積不相等。7液壓理論與維護(hù)課程差動(dòng)缸：兩腔同時(shí)接通壓力油，目的提高推進(jìn)速度，這種連接成為差動(dòng)連接。為了使往返速度相等，則：8液壓理論與維護(hù)課程2.柱塞缸

單柱塞缸只能單向運(yùn)動(dòng)，反向要靠外力推動(dòng)（如彈簧、重力等），一般用于行程較長(zhǎng)，缸筒內(nèi)壁可不必精加工。9液壓理論與維護(hù)課程3.伸縮式液壓缸

由兩個(gè)或多個(gè)活塞套裝，前一級(jí)活塞缸的活塞桿是后一級(jí)的缸筒。目的使為了增加行程。10液壓理論與維護(hù)課程1.結(jié)構(gòu)組成

缸筒、缸蓋、活塞、活塞桿、緩沖裝置（環(huán)隙、節(jié)流口）、排氣裝置的典型結(jié)構(gòu)。二、液壓缸的結(jié)構(gòu)2.缸體組件11液壓理論與維護(hù)課程

間隙密封、活塞環(huán)密封、O形圈密封、Y形圈密封、V形圈密封、U形圈密封、組合密封全、骨架油封等

液壓缸若采用橡膠圈密封，泄漏量很小，一般不考慮，ηv≈1。

液壓缸工作是要克服密封及導(dǎo)向部分的摩擦阻力，造成機(jī)械損失，一般在額定壓力下取ηv=0.93.密封裝置12液壓理論與維護(hù)課程4.活塞組件

5.緩沖與排氣裝置

δδ13液壓理論與維護(hù)課程三、設(shè)計(jì)計(jì)算1.液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算

根據(jù)任務(wù)要求確定液壓缸的結(jié)構(gòu)形式，再根據(jù)負(fù)載、速度、行程等要求確定其主要尺寸，并進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性、緩沖等驗(yàn)算。

（1）注意問題1）盡量在活塞桿受拉時(shí)承受最大負(fù)載，保證受壓時(shí)活塞桿具有良好的穩(wěn)定性；2）盡量采用標(biāo)準(zhǔn)結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化加工、維修；3）液壓缸端頭應(yīng)設(shè)置緩沖、排氣裝置；4）正確選擇液壓缸的固定安裝方式。14液壓理論與維護(hù)課程（2）主要尺寸確定1）缸筒內(nèi)徑D：根據(jù)負(fù)載和工作壓力或速度與流量計(jì)算。2）活塞桿直徑d：根據(jù)受力情況或往返速度要求和D確定。3）缸筒長(zhǎng)度L：由最大行程決定。最后取整按優(yōu)先序列選擇。15液壓理論與維護(hù)課程（3）強(qiáng)度校核

低壓系統(tǒng)一般不必進(jìn)行校核，對(duì)高壓系統(tǒng)必須進(jìn)行。1）缸筒壁厚δ

薄壁時(shí)（D/δ≥10）：其中：py—試驗(yàn)壓力，額定壓力pn≤16MPa時(shí)，py=1.5

pn；

pn>16MPa時(shí)，py=1.25

pn。[σ]—缸筒材料需用應(yīng)力，[σ]=σb/n，安全系數(shù)：n=516液壓理論與維護(hù)課程厚壁時(shí)（D/δ<10）：2）活塞桿直徑d的強(qiáng)度校核[σ]—缸筒材料需用應(yīng)力，[σ]=σb/1.43）缸蓋固定螺栓ds的校核[σ]—缸筒材料需用應(yīng)力，[σ]=σs/(1.22~2.5)k—螺釘擰緊系數(shù)，k=1.12~1.517液壓理論與維護(hù)課程（4）穩(wěn)定性校核軸向受壓負(fù)載F≤Fk/n安全系數(shù)：n=2~4當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比l/rk>ψ1ψ21/2時(shí)，臨界力：當(dāng)細(xì)長(zhǎng)比l/rk≤ψ1ψ21/2時(shí)，且ψ1ψ21/2=20~120，臨界力：其中：rk=(J/A)1/2，J—活塞桿橫截面慣性矩，α—材料系數(shù)ψ1—材料柔性系數(shù)，f—材料強(qiáng)度系數(shù)，ψ2—缸支承末端系數(shù)18液壓理論與維護(hù)課程（5）液壓缸緩沖計(jì)算緩沖計(jì)算主要是估計(jì)缸內(nèi)最大沖擊壓力，校核缸壁厚和制動(dòng)距離。緩沖時(shí)