液压缸和液压马达

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1、液压传动主讲教师：吴海燕 第四章 液压缸和液压马达vv4.1 4.1 液压缸液压缸vv4.2 4.2 液压马达液压马达4.1 液压压缸液压缸是液压系统中实现直线运动的一种执 行元件，其功能是将液压能转变为直线运动 的机械能。液压缸结构简单，工作可靠。v4.1.1 液压缸的分类 v根据液压缸的作用方式分为：单作用式和双作用式。单作用 式由液压单腔供油单方向驱动，反方向运动则由弹簧力或重 力实现。双作用式两个方向的运动均由液压向两腔交换供油 实现。v根据液压缸的结构特点分为：活塞式、柱塞式和摆动式。v根据液压缸的安装方式分为：缸筒固定式和活塞杆固定式。常见的液压缸种类及特点见书P56表4.1v4.

2、1.2 液压缸的速度和推力 对液压执行元件，其工作压力取决于负载，速度取决于流量 。v1、活塞式液压缸活塞式液压缸根据其使用要求不同分为单杆和双杆两种。（1）单杆活塞缸无杆腔进油时：v1 = qv/A1 = 4qv/D2 F1 =（ p1A1 - p2A2 ）m= （p1p2）D2 + p2d2 m/4 有杆腔进油时：v2 = qv/A2 = 4qv/（D2-d2 ）F2 =（ p1A2 - p2A1 ）m= （p1p2）D2 p1d2 m/4 A1 A2 v1 F2 故 活塞杆伸出时，推力较大，速度较小 活塞杆缩回时，推力较小，速度较大 因而：活塞杆伸出时，适用于重载慢速 活塞杆缩回时，适用

3、于轻载快速速度比v：（2）差动缸 单杆活塞液压缸两腔同时通入流体时称为 差动连接。 F3 = p1（A1-A2）m =d2p1m/ 4 v3=(q+q)/A1=(qv+v3A2)/A1 v3 =q/(A1-A2)=4qv/d2在相同的工作压力和供油流量下，差动连接液压缸的推力比 非差动连接时小，速度比非差动连接大。所以差动连接可在 不增加供油流量的前提下，实现快速运动。要使其反向运动 ，油路接法和非差动时一样。若要求机床往返速度相等，即 v2=v3， 4qv/（D2-d2 ）= 4qv/d2 ，于是有：单杆活塞液压缸应用单杆活塞液压缸不同连接，可实现如下工作循 环：（差动连接） （无杆腔进油）

4、（有杆腔进油）快进 工进 快退 v3、F3 v1、F1 v2、F2 动画演示（3）双杆活塞缸 双活塞杆液压缸的两活塞杆直径通常相等，活塞两端有效 面积相同。如果供油压力不变，那么活塞反复运动时两个 方向的作用力和速度相等。 v=qv/A=4qv/(D2-d2) , F= （p1p2） A m = （p1p2）(D2-d2) m /4 v活塞（或缸筒）运动速度；Q供油流量；F活塞（或 缸筒）上的作用力；D-活塞直径；d活塞杆直径。将缸筒固定在床身上，活塞杆和工作台相联接时，工作 台运动所占空间长度为活塞有效行程的三倍。一般多用于 小机床(a）；反之，将活塞杆固定在床身上，缸筒和工作 台相联接时，

5、工作台运动 所占空间长度为液压缸有 效行程的两倍适用于中型 及大型机床（b）。v2、柱塞缸自重 只能单向运动，回程需靠外力 重量轻，外径小，但端部复杂，外螺纹 装卸不便，需专用工具 焊接连接活塞和活塞杆的连接 工作压力、安装方式、 工作条件的不同。 活塞组件有多种结构形式。 整体式：常用于小直径液压缸， 结构简单，轴向尺寸紧凑， 但损坏后需整体更换 活塞和活塞杆的连接焊接式：同上 锥销式：常用于双杆缸，加工容易，装配 简单，但承 载能力小，且需防止 脱落 螺纹式：常用于单杆缸，结构简单，装拆 方便，但需 防止螺母松动。 半环式：常用于高压大负载或振动比较大的场合，强 度高，但结构复杂， 装拆方

6、便。 活塞杆头部结构活塞杆：是连接活塞和工作部件的传力零件，必须具有足 够的强度和刚度，一般用钢料制成,且需镀铬。缓冲的必要性 在质量较大、速度较高(v12m/min），由于惯性力较大，活塞运动到终端时会撞击缸盖，产生冲击和噪声，严重影响加工精度，甚至使液压缸损坏。 常在大型、高速、或高精度液压缸中设置缓冲装置或在系统中设置缓冲回路。液压缸的缓冲装置 缓冲原理利用节流方法在液压缸的回油腔产生阻力，减小速度，避免撞击。 缓冲装置类型（1） 圆柱形环隙式缓冲装置 （2） 圆锥形环隙式缓冲装置 （3） 可变节流槽式缓冲装置 （4） 可调节流孔式缓冲装置 排气的必要性 系统在安装或停止工作后常会渗入空

7、气 使液压缸产生爬行、振动和前冲，换向精度降低等 。 故 必须设置排气装置。 液压缸的排气装置排气方法1 排气孔 油口设置在液压缸最高处 2 排气塞 象螺钉（如暖气包上的放气阀） 3 排气阀 使液压缸两腔经该阀与油箱相通启动时，拧开排气阀使液压缸空载往复运动几次即可 为了排除聚集在液压缸内的空气，可在缸的两端最高部位各装一只排气塞。4.2 液压马压马 达1、液压马达的特点将液体的压力能转换为旋转形式的机械能而对负载作功。 4.2.1 液压马达概述液压马达和液压泵的区别作用上相反和液压泵的区别 结构上相似（略有差别 ）原理上互逆按照转速分：高速额定转速大于500r/min 低速额定转速小于500

8、r/min 按照输油方向能否改变：单向 和双向 按排量分：定量和变量按结构分：柱塞式、叶片式和齿轮式按调节方式分：手动式和自动式，自动式又分限压式、恒功率式、恒压式和恒流式等。按自吸能力分：自吸式合非自吸式2 2、液压马达的分类、液压马达的分类p.V.q等与泵相似，其原则差别：泵输出，马达输入 。 液压马达转矩和机械效率： Tt = p V / 2 T = Ttm= p Vm/2 液压马达转速和容积效率： nt = q/v n = qv/V 液压马达的输入功率Pr： Pr=pq 液压马达的输出功率Po： Po=T=T2n= Pr 液压马达的总效率： =mv p指的是液压马达进出口的压力差，p为

9、进口压力，q为流量 。3、液压马达主要性能参数4.2.2、齿轮马达 1、齿轮马达的工作原理图为外啮合齿轮马达的工作原理图。图中P 点为两齿轮的啮合点，当压力油进入齿轮马达 时,压力油分别作用在个 齿面上。由图可知，在 两个齿轮上各有一个使 其产生转矩的作用力， 两齿轮便按图示方向旋 转，齿轮马达输出轴上 也就输出旋转力矩。齿轮马达和齿轮泵在结构上的主要区别如下 ：（1）齿轮泵一般只需一个方向旋转，为了减 小径向不平衡液压力，因此吸油口大，排油口小 。而齿轮马达则需正、反两个方向旋转，因此进 油口大小相等。 （2）齿轮马达的内泄漏不能像齿轮泵那样直接 引到低压腔去，而必须单独的泄漏通道引到壳体 外去。因为马达低压腔有一定背压，如果泄漏油 直接引到低压腔，所有与泄漏通道相连接的部分 都按回油压力承受油压力，这可能使轴端密封失 效。2、结构特点（3）为了减少马达的启动摩擦扭矩，并降低 最低稳定转速，一般采用滚针轴承和其他改 善轴承润滑冷却条件等措施。齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简 单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯 性小等优点。因此，在矿山、工程机械及农 业机械上广泛使用。但由于压力油作用在液 压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转矩 较小，一般都用于高转速低转矩的情况下。