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1、模块二 液压传动与控制技术,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达,两 者 存 在 某 些 差 异,(6) 液压马达必须具有较大的启动扭矩。,液压马达,液 压 泵,(5)液压泵在结构上需保证具有自吸能力,(1) 液压马达一般需要正反转，所以在内部结构上应具有对称性,(1)液压泵一般是单方向旋转的，没有这一要求。,(2) 液压马达低压腔的压力稍高于大气压力，所以没有上述要求。,(2)为了减小吸油阻力，减 小径向力，一般液压泵的 吸油口比出油口的尺寸大。,(3) 液压马达要求能在很宽的转速范围内正常工作，需采用液动轴承或静压轴承。因为当马达速度很低时，若采用动压轴承，就不易形成润滑
2、膜。,(4)叶片泵若将其当马达用，必须在液压马达的叶片根部装上弹簧，以保证叶片始终贴紧定子内表面，以便马达能正常启动。,(4)叶片泵依靠叶片跟转子 一起高速旋转而产生的离心 力使叶片始终贴紧定子的内 表面，起封油作用，形成工 作容积。,(5)而液压马达就没有这一要求。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达,按其额定转速分类,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达,按其结构类型分类,叶片式,柱塞式,其他型式,齿轮式,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数,1排量、流量和容积效率,马达的排量：一般将马达的轴每转一
3、周，按几何尺寸计算所进入的液体容积，称为马达的排量V,根据液压动力元件的工作原理可知，马达转速n、理论流量 与排量V之间具有下列关系,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数,1排量、流量和容积效率,式中 理论流量，m3/s； n转速，r/min； V排量，m3/s。 为了满足转速要求，马达实际输入流量q大于理论输入流量，则有,泄漏流量,所以得到实际流量,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数,2液压马达输出的理论转矩,设液压马达进、出油口之间的压力差为p ，输入液压马达的流量为q，液压马达输
4、出的理论转矩为Tt ，角速度为w 。如果不计损失，液压马达输入的液压功率应当全部转化为液压马达输出的机械功率，即,p马达进、出口S之间的压力差,液压马达的理论转矩为,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数,3液压马达的机械效率,由于液压马达内部不可避免地存在各种摩擦，实际输出的转矩T总要比理论转矩 Tt小些，即,液压马达的机械效率，%。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数,4液压马达的启动机械效率,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数
5、,5液压马达的转速,nt理论转速，r/min。,由于液压马达内部有泄漏，并不是所有进入马达的液体都推动液压马达做功，一小部分因泄漏损失掉了，所以液压马达的实际转速要比理论转速低一些。,n液压马达的实际转速，r/min； 液压马达的容积效率，%。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.1 液压马达的性能参数,6最低稳定转速,最低稳定转速是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的最低转速。所谓爬行现象，就是当液压马达工作转速过低时，往往保持不了均匀的速度，进入时动时停的不稳定状态。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.2 液压马达的工作
6、原理,1叶片马达,叶片液压马达的工作原理图,18叶片,当压力为p的油液从进油口进入叶片1和3之间时，叶片2因两面均受液压油的作用，所以不产生转矩。叶片1、3上，一面作用有高压油，另一面作用有低压油。由于叶片3伸出的面积大于叶片1伸出的面积，因此作用于叶片3上的总液压力大于作用于叶片1上的总液压力。于是压力差使转子产生顺时针的转矩。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.2 液压马达的工作原理,1叶片马达,叶片2、4、6、8两侧的压力相等，无转矩产生。 叶片3、7产生的转矩为T1，顺时针方向为正假设马达出口压力为零，则,式中： B叶片宽度； R1，R2定子长半径；
7、r转子半径； p马达的进口压力。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.2 液压马达的工作原理,1叶片马达,叶片1、5产生的转矩为 ，方向为逆时针方向，则,液压马达的理论流量( )； q液压马达的实际流量，即进口流量。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.2 液压马达的工作原理,2轴向柱塞马达,斜盘式轴向柱塞马达的工作原理图,当压力油进入液压马达的高压腔之后，工作柱塞便受到油压作用力(pA为油压力，A为柱塞面积)，通过滑靴压向斜盘，其反作用力为N。N力分解成两个分力，沿柱塞轴向分力p，与柱塞所受液压力平衡；另一分力F，与柱塞轴线垂直
8、向下，它与缸体中心线的距离为 ，这个力便产生驱动马达旋转的力矩。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.1 液压马达 2.1.1.2 液压马达的工作原理,2轴向柱塞马达,斜盘的倾斜角度，()。,设有一柱塞与缸体的垂直中心线成 角，则该柱塞使缸体产生的扭矩T为,R柱塞在缸体中的分布圆半径，m。,液压马达的实际输出的总扭矩可用下式计算,式中 液压马达进、出口油液压力差，N/m2；V 液压马达理论排量，m3/r； 液压马达机械效率。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.2 液压缸,液压缸按其结构形式不同分为：,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.2 液压缸 2.1.2.1 活塞式液压
9、缸,(1) 双杆式活塞缸,筒固定式的双杆式活塞缸,活塞杆固定式双杆式活塞缸,双杆活塞缸的推力F和速度v为,式中 A活塞的有效工作面积。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.2 液压缸 2.1.2.1 活塞式液压缸,(2) 单杆式活塞缸,单杆式活塞缸,由于A1A2，所以F1F2，v1v2,如把两个方向上的输出速度v2和v1的比值称为速度比，记作,在已知D和 时，可确定d值。,2.1 液压执行机构的类型和特点,(3) 差动缸,差动缸,差动连接时活塞推力 和运动速度 为,进入无杆腔的流量,则由上式得：,既：,2.1.2 液压缸 2.1.2.1 活塞式液压缸,2.1 液压执行机构的类型和特点,2
10、.1.2 液压缸 2.1.2.2 柱塞缸,柱塞缸结构简图,这种液压缸中的柱塞和缸筒不接触，运动时由缸盖上的导向套来导向，因此缸筒的内壁不需精加工，它特别适用于行程较长的场合。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.2 液压缸 2.1.2.3 其他液压缸,单作用增压缸,(1) 增压液压缸,当输入活塞缸的液体压力为 ，活塞直径为D，柱塞直径为d时，柱塞缸中输出的液体压力为高压，其值为,式中 K增压比，代表其增压程度,双作用增压缸,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.2 液压缸 2.1.2.3 其他液压缸,(2) 伸缩缸,单作用式伸缩缸,双作用式伸缩缸,随着工作级数变大，外伸缸筒直径越来越
11、小，工作油液压力随之升高，工作速度变快。其值为,式中 ii级活塞缸。,2.1 液压执行机构的类型和特点,2.1.2 液压缸 2.1.2.3 其他液压缸,(3) 齿轮缸,齿轮缸,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.1 液压缸的典型结构举例,1耳环；2螺母；3防尘圈； 4、17弹簧挡圈；5套； 6、15卡键；7、14O形密封圈；8、12Y形密封圈；9缸盖兼导向套； 10缸筒；11活塞；13耐磨环； 16卡键帽；18活塞杆；19尼龙衬套；20缸底,双作用单活塞杆液压缸,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.1 液压缸的典型结构举例,空心双活塞杆式液压缸的结构,1、15活塞杆；2堵头； 3托架；
12、4、17V形密封圈； 5、14排气孔；6、19导向套；7O形密封圈；8活塞； 9、22锥销；10缸体； 11、20压板；12、21钢丝环；13、23纸垫；16、25压盖；18、24缸盖,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.2 液压缸缸体组件,(a)法兰连接式； (b)半环连接式； (c)螺纹连接式； (d)拉杆连接式； (e)焊接连接式 1缸盖；2缸筒； 3压板；4半环； 5防松螺帽；6拉杆,缸筒和缸盖结构,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.3 活塞和活塞杆组件,(a)螺母连接,(b)卡环式连接,(c)卡环式连接 (d)径向销式连接,常见的活塞组件结构形式,1活塞杆；2螺母； 3活塞
13、； (b) 1弹簧卡圈；2轴套； 3半圆环；4活塞； 5活塞杆； (c) 1活塞杆；2密封圈座； 3活塞；4半圆环； (d) 1锥销；2活塞； 3活塞杆,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.4 密封装置,(a)间隙密封； (b)摩擦环密封；(c)O形圈密封；(d)V形圈密封,密封装置,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.5 缓冲装置,液压缸的缓冲装置,1节流阀,4.2 液压缸的典型结构和组成,4.2.6 排气装置,放气装置,1缸盖； 2放气小孔；3缸体； 4活塞杆,4.3 液压缸主要尺寸的确定,液压缸的设计内容和步骤如下,4.3 液压缸主要尺寸的确定,4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定,液压缸的结构尺寸主要有3个： 缸筒内径D、活塞杆外径d和缸筒长度L。,4.3 液压缸主要尺寸的确定,4.3.1 液压缸内径和活塞杆直径的确定 4.3.1.1 缸
