第四章-液壓執(zhí)行元件課件

第四章液壓執(zhí)行元件

液壓執(zhí)行元件是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的能量轉(zhuǎn)換元件。分兩類,一是液壓馬達(dá)，二是液壓缸。第一節(jié)液壓馬達(dá)

一、液壓馬達(dá)的分類與特點1.分類

根據(jù)結(jié)構(gòu)形式分為:

1）齒輪式馬達(dá);2）葉片式馬達(dá)；

1第四章液壓執(zhí)行元件液壓執(zhí)行元件是將液壓能

3）柱塞式馬達(dá):徑向柱塞式,軸向柱塞式。

根據(jù)轉(zhuǎn)速高低分：

1）高速馬達(dá)（n＞500rpm）：齒輪式，葉片式，軸向柱塞式。轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動慣量小，啟動和制動方便，控制靈敏度高。但需減速機構(gòu)。稱為高速小扭矩液壓馬達(dá)。

2）低速馬達(dá)（n≤500r.p.m）：徑向柱塞式，行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)。排量大，體積大，轉(zhuǎn)速低（甚至幾轉(zhuǎn)），輸出軸可以直接和工作機構(gòu)連接，不需減速裝置。稱為低速大扭矩液壓馬達(dá)。23）柱塞式馬達(dá):徑向柱塞式,軸向柱塞式。2

2.特點

馬達(dá)和泵有如下區(qū)別:

1）馬達(dá)應(yīng)能經(jīng)常正、反轉(zhuǎn),故要求結(jié)構(gòu)對稱;

2）馬達(dá)無自吸要求，但需要初始密封;

3）采用滾動軸承或靜壓滑動軸承;

4)應(yīng)有良好的起動特性和低速穩(wěn)定性。

二、液壓馬達(dá)主要參數(shù)和性能指標(biāo)

1.排量Vm

馬達(dá)主軸轉(zhuǎn)一周，其進(jìn)油空間（或回油空間）的體積變化量（ml/r）。

32.特點344

2.理論輸入流量qMt

馬達(dá)在沒有泄漏時,達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。

qMt=nMVM

3.實際輸入流量qM和容積效率ηMV

qM=qMt+△q,△q——泄漏流量

ηMV=qMt/qM=1-△q/qM

qM=qMt/ηMv=nMVM/ηMv

4.實際輸入功率PMi、實際輸出功率PMo和總效率ηM

PMi=△pqM，PMo=TM

ηM=PMo/

PMi=ηMvηMm

52.理論輸入流量qMt5

式中△p——馬達(dá)進(jìn)出口的壓力差

5.平均轉(zhuǎn)速nM

nM=qMt/VM=qM

Mv/VM

6.平均輸出轉(zhuǎn)矩TM

PMo=PMi

MTM

=△pqM

M

TM=

△pqM

M/

=△pnMVM

M

/2

nM

Mv

=△pVM

Mm/

2

7.起動性能

用起動扭矩和起動機械效率來衡量。

8.制動性能

通常用額定轉(zhuǎn)矩作用下輸出軸的滑轉(zhuǎn)值表征馬達(dá)的制動性能。6式中△p——馬達(dá)進(jìn)出口的壓力差6

9.最低穩(wěn)定速度

指液壓馬達(dá)在額定負(fù)載下,不出現(xiàn)爬行的最低速度。它越小系統(tǒng)的調(diào)速范圍就越寬。常用馬達(dá)的最低穩(wěn)定速度值如下:

多作用內(nèi)曲線馬達(dá)：0.1~1rpm;

曲柄連桿馬達(dá)：2~3rpm；

高速軸向柱塞馬達(dá)：30~50rpm；

高速葉片馬達(dá)：50~100rpm

；

齒輪馬達(dá)：200~300r/min。79.最低穩(wěn)定速度7三、齒輪馬達(dá)1.工作原理2.結(jié)構(gòu)特點（1）進(jìn)出油口相等,有單獨的泄油口;（2）為減少摩擦力矩,采用滾動軸承;（3）為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。

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。8三、齒輪馬達(dá)1.工作原理2.結(jié)構(gòu)特點（2）為減少摩擦力矩,采99

四、葉片馬達(dá)

1.工作原理

2.結(jié)構(gòu)特點（1）進(jìn)出油口相等,有單獨的泄油口;

（2）葉片徑向放置,葉片底部設(shè)置有燕式彈簧;（3）在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。10四、葉片馬達(dá)1.工作原理2.結(jié)構(gòu)特1111

轉(zhuǎn)動慣量小,反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換向。但泄漏大，低速時不夠穩(wěn)定。適用于高速小扭矩、機械性能要求不嚴(yán)格的場合。五、軸向柱塞馬達(dá)1.工作原理2.結(jié)構(gòu)特點（1）軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是互逆的。（2）配流盤為對稱結(jié)構(gòu)。12轉(zhuǎn)動慣量小,反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換向。

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。六、曲軸連桿型徑向柱塞馬達(dá)(crankshaftpistonmotor

1.工作原理組成:

配流軸偏心曲軸連一起連桿活塞用球鉸連,均布配流套殼體固定一起13作變量馬達(dá)。改變斜盤傾角,不僅影響馬達(dá)的

2.結(jié)構(gòu)特點和性能（1）排量大;

V

=d2/4·2e·z=d2ez

/2式中d——活塞直徑；

e——偏心距；

z——每排的活塞總數(shù)。（2）徑向液壓力不平衡；（3）扭矩脈動大；（4）摩擦副比較多；（5）結(jié)構(gòu)簡單,工作可靠，但體積重量較大。

142.結(jié)構(gòu)特點和性能14七、多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)(internalcurvemotor)

1.工作原理

組成:缸體——Z個缸孔,徑向布置;

柱塞-滾輪組件凸輪環(huán)——x段相同的進(jìn)液區(qū)段曲面過渡區(qū)段回液區(qū)段配流軸——固定不動,2x個窗口，x個進(jìn)液，x個回液。15七、多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)(internalcurve

2.特點

（1）排量大

v=（πd2/4）sxyzs——為柱塞行程;x——為作用次數(shù)；y——柱塞排數(shù)；z——每排柱塞數(shù)。

（2）徑向力平衡

（3）轉(zhuǎn)矩脈動小,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。162.特點16八、行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)1.工作原理（以BM型擺線馬達(dá)為例）組成:

轉(zhuǎn)子（z1）——擺線

定子（z2,z2=z1+1）——圓弧構(gòu)成z2個密封空間輔助配流板——不動,有z2個孔，通z2個密封空間;配流盤——與轉(zhuǎn)子同步轉(zhuǎn)動，有2z1個孔，

z1個通壓力油，z1個回油；補償盤——固定不動，有z2個孔，其位置與輔助配流板的孔錯開，恒通回油?；ㄦI軸——將轉(zhuǎn)子的自轉(zhuǎn)輸出。17八、行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)構(gòu)成z2個密封空間輔助配流板——不動,18181919

轉(zhuǎn)子繞o1低速自轉(zhuǎn),同時o1繞定子中心o2高速反向公轉(zhuǎn)。公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn)的速比排量VM=z2VP,轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速20轉(zhuǎn)子繞o1低速自轉(zhuǎn),同時o1繞定子中心o2高

2.特點

（1）定子采用裝配式結(jié)構(gòu);

Mv、

Mm

（2）采用端面配流及間隙自動補償；

（3）采用浮動聯(lián)接。行星轉(zhuǎn)子式擺線馬達(dá)具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速范圍大、低速穩(wěn)定性好和使用可靠等優(yōu)點,因此應(yīng)用比較廣泛。212.特點小、質(zhì)量輕、轉(zhuǎn)速范圍大、低速穩(wěn)定性好第二節(jié)液壓缸

液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能。

一、液壓缸的工作原理基本組成:缸筒、活塞、活塞桿、端蓋、密封件。22第二節(jié)液壓缸液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺

二、液壓缸的分類

1.按結(jié)構(gòu)形式分:

（1）活塞缸又分單活塞桿缸、雙活塞桿缸

（2）柱塞缸

（3）擺動缸又分單葉片擺動缸、雙葉片擺動缸

2.按作用方式分：

（1）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);

23二、液壓缸的分類23

（2）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);

（3）組合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。

三、液壓缸基本參數(shù)的計算

1.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。24（2）雙作用液壓缸兩個方向的運動都依靠液壓作用雙桿活塞缸的速度推力特性

v＝q/A＝4qηv/π（D2－d2）

缸在左右兩個方向上輸出的速度相等,ηv為缸的容積效率。F＝A（p1－p2）ηm

＝π（D2－d2）（p1－p2）ηm/4

缸在左右兩個方向上輸出的推力相等,ηm為缸的機械效率。25雙桿活塞缸的速度推力特性v＝q/A＝4qη

2.單桿活塞缸

向右運動速度向右運動推力F1＝（A1p1－A2p2）ηm

向左運動速度v2＝qηv/A2

＝4qηv/π（D2－d2）

向左運動推力F2＝（A2

p1－A1p2）ηmv1＝qηv/A1＝4qηv/πD2(1)單桿活塞缸速度推力特性262.單桿活塞缸向右運動速度向右運動推力

往返速比λv＝v2/v1

＝1/［1－（d/D）2］

式中ηv為缸的容積效率,ηm為缸的機械效率

(2)單桿活塞缸差動連接的速度推力特性

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。27往返速比λv＝v2/v1(2)運動速度

v3＝（q＋q′）/A1

＝（q＋A2v3）/A1

整理得:v3＝q/（A1－A2）＝4q/πd2

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

則活塞推力F3＝p1（A1－A2）ηm

=

d2p1ηm

/4

28運動速度整理得:v3＝q/（A1－A2）＝43.柱塞缸

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。

柱塞缸只能作單作用缸,要求往復(fù)運動時，需成對使用。柱塞運動速度

v＝qηv/A＝4qηv/πd2柱塞推力

F＝pAηm＝p（πd2/4）ηm293.柱塞缸柱塞與缸筒無配合關(guān)系,缸筒內(nèi)孔不需精加4.伸縮液壓缸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(dāng)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。304.伸縮液壓缸它由兩個或多個活塞式缸套裝而成,前一級活塞缸的

5.齒條活塞缸

齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條機構(gòu)組成的復(fù)合式缸。它將活塞的直線往復(fù)運動轉(zhuǎn)變?yōu)辇X輪的旋轉(zhuǎn)運動。輸出轉(zhuǎn)矩

TM＝Δp（π/

8）D2Diηm輸出角速度

ω＝8qηv/πD2D式中Δp為缸左右兩腔壓力差,D為活塞直徑，Di為齒輪分度圓直徑。315.齒條活塞缸齒條活塞缸是活塞缸與齒輪齒條

6.增壓缸小柱塞缸輸出的壓力

p2＝p1A1/A2

＝p1K式中K——壓力放大倍數(shù)（增壓比）,

K＝A1/A2

根據(jù)活塞桿的力平衡關(guān)系可得

p1A1＝p2A2用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場合。326.增壓缸小柱塞缸輸出的壓力p2＝p1

7.增速缸

柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時,活塞將快速運動（活塞缸大腔必須補油）;當(dāng)液壓油同時進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時,活塞慢速運動。

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。337.增速缸柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓8.串聯(lián)液壓缸