液壓與氣動(dòng)傳動(dòng) 第四章 執(zhí)行元件

1、第第4章章 液壓與氣壓傳動(dòng)執(zhí)行元件液壓與氣壓傳動(dòng)執(zhí)行元件1.缸的分類(lèi)和特點(diǎn) 4.缸的設(shè)計(jì)計(jì)算 2.其它型式的常用缸 3.缸的結(jié)構(gòu) 5.液壓與氣壓馬達(dá) 液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變液壓缸將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€(xiàn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)械能。為直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)或擺動(dòng)的機(jī)械能。執(zhí)行元件 概述 液壓缸的分類(lèi)按供油方向分：?jiǎn)巫饔酶缀碗p作用缸。 按結(jié)構(gòu)形式分：活塞缸、柱塞缸、伸縮套筒缸、擺動(dòng)液壓缸。 按活塞桿形式分：?jiǎn)螚U活塞缸、雙桿活塞缸。AFqPv單桿液壓缸單桿液壓缸 AFqPv雙桿液壓缸雙桿液壓缸 AFqPv柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸 1 雙桿活塞缸雙桿活塞缸 雙桿活塞缸的活塞

2、兩端都帶有活塞桿，分為缸 體固定和活塞桿固定兩種安裝形式，如下圖所示。 (a)缸體固定式缸體固定式 (b)活塞桿固定式活塞桿固定式 活塞式液壓缸可分為雙桿式和單桿式兩種結(jié)構(gòu)形式， 其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。 AFqv1p2pqAFqv2p1pq雙桿活塞缸結(jié)構(gòu) 因?yàn)殡p桿活塞缸的兩活塞桿直徑相等兩活塞桿直徑相等，所以當(dāng)輸入流量和油液壓力不變時(shí)，其往返運(yùn)動(dòng)速度和推力相等。則缸的運(yùn)動(dòng)速度V和推力F分別為： cmcmppdDppAF)(4)(212221（4.2）式中:、1p2p分別為缸的進(jìn)、回油壓力；cvcm分別為缸的容積效率和機(jī)械效率；、D、d 分別為活塞直徑和活塞桿直徑；q 輸入流量

3、； A活塞有效工作面積。 這種液壓缸常用于要求往返運(yùn)動(dòng)速度相同的場(chǎng)合。這種液壓缸常用于要求往返運(yùn)動(dòng)速度相同的場(chǎng)合。 )(422dDqAqvcvcv（4.1）執(zhí)行元件概述雙桿活塞缸的速度推力特性 a）缸體固定：）缸體固定： (3倍缸體長(zhǎng)倍缸體長(zhǎng)) b） 活塞桿固定：活塞桿固定： (2倍缸體長(zhǎng)倍缸體長(zhǎng))雙桿活塞缸運(yùn)動(dòng)范圍雙桿活塞缸運(yùn)動(dòng)范圍 : 受安裝方式影響受安裝方式影響 2.單桿活塞缸單桿活塞缸 單桿活塞缸的活塞僅一端帶有活塞桿，活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和輸出力，其簡(jiǎn)圖及油路連接方式如圖4.2所示。(a)無(wú)桿腔進(jìn)油無(wú)桿腔進(jìn)油 2A1F1v1p2p1Aq (b)有桿腔進(jìn)油有桿腔進(jìn)油 2A2F

4、2p1p1A2vq 單桿缸結(jié)構(gòu) 無(wú)桿腔進(jìn)油 cvcvDqAqv2114（4.3）cmcmpdDpDApApF)(4)(2221222111（4.4）1v1F活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為: 2A1F1v1p2p1Aq 有桿腔進(jìn)油 活塞的運(yùn)動(dòng)速度 和推力 分別為: 2v2FcvcvdDqAqv)(42222（4.5）cmcmpDpdDApApF)(4)(2212212212（4.6）2A2F2p1p1A2vq 執(zhí)行元件概述單桿活塞缸 比較上述各式，可以看出： , ；液壓缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)的速度比為： 2v1v1F2F22212dDDvv（4.7） 上式表明：當(dāng)活塞桿直徑愈小時(shí)，速度比接近當(dāng)活塞桿直徑愈

5、小時(shí)，速度比接近 1 1，在兩個(gè)方向上的速度差值就愈小。，在兩個(gè)方向上的速度差值就愈小。 差動(dòng)聯(lián)接 2A3F(c)差動(dòng)聯(lián)接差動(dòng)聯(lián)接 1p1A3vq 當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時(shí)通入壓力油時(shí)，由于無(wú)桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向 右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右運(yùn)動(dòng)， 活塞桿向外伸出；與此同時(shí)，又將有桿腔的油液擠出， 使其流進(jìn)無(wú)桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱(chēng)為差動(dòng)連接差動(dòng)連接。 執(zhí)行元件概述差動(dòng)連接cvcvdqAAqv22134（4.8） 在忽略?xún)汕贿B通油路壓力損失的情況下，差動(dòng)連接液 壓缸的推力為： 活塞的運(yùn)動(dòng)速度為： cmcmpdA

6、ApF1221134)(（4.9）差動(dòng)連接工作柱塞pq 缸筒A（a）圖4.5 柱塞缸 當(dāng)活塞式液壓缸行程較長(zhǎng)時(shí)，加工難度大,使得制造成本增加。 某些場(chǎng)合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿(mǎn)足了這種使用要求的一種價(jià)格低廉的液壓缸。柱塞缸的特點(diǎn)柱塞缸的特點(diǎn)n 柱塞與缸筒無(wú)配合關(guān)系，缸筒內(nèi)孔不需精加工，只是柱塞柱塞與缸筒無(wú)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。與缸蓋上的導(dǎo)向套有配合關(guān)系。n 為減輕重量，減少?gòu)澢冃?，柱塞常做成空心。為減輕重量，減少?gòu)澢冃?，柱塞常做成空心。?zhí)行元件概述柱塞缸 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。柱塞缸只能作單作用

7、缸，要求往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，需成對(duì)使用。 特別適用在行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。特別適用在行程較長(zhǎng)的場(chǎng)合。 柱塞式液壓缸是單作用的，它的回程需要借助自重或彈簧等其它外力來(lái)完成。如果要獲得雙向運(yùn)動(dòng)，可將兩柱塞液壓缸成對(duì)使用為減輕柱塞的重量，有時(shí)制成空心柱塞。 2214)(dppF式中：d柱塞直徑，p1進(jìn)油壓力，p2另一缸的回油壓力。 圖4.5 柱塞缸 b) 24dqvq q V d d p1 p2 F 概述柱塞缸 擺動(dòng)液壓缸也稱(chēng)為擺動(dòng)液壓馬達(dá)，主要有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)形式。 1定子塊；2缸體；3擺動(dòng)軸；4葉片圖4.7 擺動(dòng)缸 Dd1234432411 圖47a所示為單葉片式擺動(dòng)缸。其工作原理為：當(dāng)工作介質(zhì)從

8、A口進(jìn)入缸內(nèi)，葉片被推動(dòng)并帶動(dòng)軸作逆時(shí)針回轉(zhuǎn)，葉片另一側(cè)的工作介質(zhì)從B口排出；反之，工作介質(zhì)從B口進(jìn)，A口出，葉片及軸作順時(shí)針回轉(zhuǎn)。當(dāng)擺動(dòng)缸進(jìn)出油口壓力為p1和p2，輸入流量為q時(shí)，它的輸出轉(zhuǎn)矩T和角速度為： )(2)(2121222121ppRRbrdrppbTRR)(22122RRbq圖4.7 擺動(dòng)缸 Dd1234432411）（212122)(8ppdDb式中：b為葉片的寬度，R1,R2為葉片底部、頂部的回轉(zhuǎn)半徑。當(dāng)考慮到機(jī)械效率時(shí)，單葉片缸的擺動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩為 D 缸體內(nèi)孔直徑； d 擺動(dòng)軸直徑； b 葉片寬度；)(822dDbqcv（4.11）（4.10）cmppdDbT）（21212

9、2)(8對(duì)于雙葉片式：D 缸體內(nèi)孔直徑； d 擺動(dòng)軸直徑； b 葉片寬度；)(822dDZbqcv（4.13）（4.12）cmppdDZbT）（212122)(8Z 葉片數(shù)。 單葉片擺動(dòng)液壓缸單葉片擺動(dòng)液壓缸的的擺角擺角一般不超過(guò)一般不超過(guò) ，雙葉片雙葉片擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)液壓缸的的擺角擺角一般不超過(guò)一般不超過(guò) 。 當(dāng)輸入壓力和流量不變時(shí)，雙葉片擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)軸當(dāng)輸入壓力和流量不變時(shí)，雙葉片擺動(dòng)液壓缸擺動(dòng)軸 輸出轉(zhuǎn)矩輸出轉(zhuǎn)矩是相同參數(shù)單葉片擺動(dòng)缸的兩倍，而擺動(dòng)角速度是相同參數(shù)單葉片擺動(dòng)缸的兩倍，而擺動(dòng)角速度 則是單葉片的一半。則是單葉片的一半。 擺動(dòng)缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用擺動(dòng)

10、缸結(jié)構(gòu)緊湊，輸出轉(zhuǎn)矩大，但密封困難，一般只用于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動(dòng)，轉(zhuǎn)于中、低壓系統(tǒng)中往復(fù)擺動(dòng)，轉(zhuǎn) 位或間歇運(yùn)動(dòng)的地方。位或間歇運(yùn)動(dòng)的地方。執(zhí)行元件概述伸縮液壓缸 在某些短時(shí)或局部需要高壓的液壓系統(tǒng)中，常用增壓缸與低壓大流量泵配合作用，單作用增壓缸的工作原理如圖49所示，輸入低壓力p1的液壓油，輸出高壓力為p2的液壓油，增大壓力關(guān)系為：1212kpdDpp 單作用增壓缸不能連續(xù)向系統(tǒng)供油，圖b）為雙作用式增壓缸，可由兩個(gè)高壓端連續(xù)向系統(tǒng)供油。1）增壓缸 4.2液壓缸概述齒條活塞缸2） 多級(jí)液壓缸（伸縮缸） 結(jié)構(gòu)：由兩個(gè)或多個(gè)活塞缸或柱塞缸套裝而成，前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒，可獲

11、得很長(zhǎng)的工作行程。伸縮缸廣泛的用于起重運(yùn)輸車(chē)輛上。有單作用和雙作用之分。下圖a是單作用式，圖b是雙作用式。液壓缸擺動(dòng)缸概述結(jié)構(gòu)：液壓缸概述齒條活塞缸 多級(jí)缸動(dòng)畫(huà) 液壓缸擺動(dòng)缸概述 齒條活塞缸工作時(shí)，齒輪軸輸出的扭矩： 242fDDpT齒輪分度圓直徑缸的直徑fDD回轉(zhuǎn)角速度：fDDq28 齒條活塞缸 3）齒條活塞缸一、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)一、液壓缸的典型結(jié)構(gòu)1缸底；缸底；2彈簧擋圈；彈簧擋圈；3套環(huán)；套環(huán)；4卡環(huán)；卡環(huán)；5活塞；活塞；6O形密形密封圈；封圈；7支承環(huán)；支承環(huán)；8擋圈；擋圈；9YX 形密封圈；形密封圈；10缸體；缸體；11管管接頭；接頭；12導(dǎo)向套；導(dǎo)向套；13缸蓋；缸蓋；14防塵圈；

12、防塵圈；15活塞桿；活塞桿；16定定位螺釘；位螺釘；17耳環(huán)耳環(huán)液壓缸液壓缸的典型結(jié)構(gòu)執(zhí)行元件半半環(huán)環(huán)連連接接式式 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn)1. 1. 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單 鍵槽使缸筒壁的強(qiáng)度鍵槽使缸筒壁的強(qiáng)度2. 2. 易裝卸易裝卸 有所削弱有所削弱 執(zhí)行元件缸體組件液壓缸1.缸體組件缸體組件缸體組件通常由缸筒、缸蓋、導(dǎo)向環(huán)和支承環(huán)等組成缸體組件通常由缸筒、缸蓋、導(dǎo)向環(huán)和支承環(huán)等組成.常用的結(jié)構(gòu)形式有：常用的結(jié)構(gòu)形式有：法法蘭蘭式式連連接接 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1. 1. 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單 1. 1. 比螺紋聯(lián)接重比螺紋聯(lián)接重2. 2. 易加工易加工 2. 2. 外形較大外形較大 3. 3. 易裝

13、卸易裝卸執(zhí)行元件液壓缸典型結(jié)構(gòu)液壓缸焊焊接接連連接接式式 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1. 重量較輕重量較輕 端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜端部結(jié)構(gòu)復(fù)雜2. 外形較小外形較小 裝卸要用專(zhuān)門(mén)工具裝卸要用專(zhuān)門(mén)工具拉拉桿桿式式連連接接 優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn) 缺點(diǎn)缺點(diǎn) 1. 缸筒最易加工缸筒最易加工 重量較重，外形尺寸重量較重，外形尺寸2. 最易裝卸最易裝卸 外形尺寸較大外形尺寸較大3.結(jié)構(gòu)通用性大結(jié)構(gòu)通用性大 缸筒缸筒 是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用鏜削、 絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗糙 度在0.1m0.4m。 端蓋端蓋 裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣 承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠 的強(qiáng)度。

14、 導(dǎo)向套導(dǎo)向套 對(duì)活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有 些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向。 活塞組件由活塞、活塞桿和連接件等組成。 活塞和活塞桿連接形式 常見(jiàn)：1 ）螺紋式； 2）半環(huán)式；3）整體式（尺寸小的結(jié)構(gòu)）；4）焊接式； 5）錐銷(xiāo)式。 執(zhí)行元件液壓缸活塞組件錐銷(xiāo)連接螺紋連接 執(zhí)行元件密封裝置液壓缸密封裝置密封裝置 有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封，用以防止油液的泄漏。有活塞與缸筒、活塞桿與缸蓋的密封，用以防止油液的泄漏。一般要求密封裝置應(yīng)具有良好的密封性、盡可能長(zhǎng)的壽命、制造簡(jiǎn)單、一般要求密封裝置應(yīng)具有良好的密封性、盡可能長(zhǎng)的壽命、制造簡(jiǎn)單、拆裝方便、成本低。常見(jiàn)的密封裝置有間隙密封（

15、依靠運(yùn)動(dòng)件間的微拆裝方便、成本低。常見(jiàn)的密封裝置有間隙密封（依靠運(yùn)動(dòng)件間的微小間隙來(lái)防止泄漏）、活塞環(huán)密封（依靠在活塞上的活塞環(huán)在小間隙來(lái)防止泄漏）、活塞環(huán)密封（依靠在活塞上的活塞環(huán)在O形圈形圈彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏）、密封圈密封（有彈力作用下貼緊缸壁而防止泄漏）、密封圈密封（有Y形圈、形圈、V形圈形圈等，利用橡膠和塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面等，利用橡膠和塑料的彈性使各種截面的環(huán)形圈貼緊在靜、動(dòng)配合面之間來(lái)防止泄漏）。之間來(lái)防止泄漏）。 為了防止這種危害，保證安全，應(yīng)采取緩沖 措施，對(duì)液壓缸運(yùn)動(dòng)速度進(jìn)行控制。 當(dāng)液壓缸帶動(dòng)質(zhì)量較大的部件作快速往復(fù)運(yùn)動(dòng) 時(shí)，由于運(yùn)動(dòng)部件

16、具有很大的動(dòng)能，因此當(dāng)活塞運(yùn) 動(dòng)到液壓缸終端時(shí)，會(huì)與端蓋碰撞，而產(chǎn)生沖擊和 噪聲。這種機(jī)械沖擊不僅引起液壓缸的有關(guān)部分的 損壞，而且會(huì)引起其它相關(guān)機(jī)械的損傷。 緩沖裝置執(zhí)行元件液壓缸 其作用原理就是當(dāng)活塞行程到終點(diǎn)而接近缸蓋時(shí)，增大液壓缸其作用原理就是當(dāng)活塞行程到終點(diǎn)而接近缸蓋時(shí)，增大液壓缸回油阻力，使回油腔中產(chǎn)生足夠大的緩沖壓力，使活塞減速，從而回油阻力，使回油腔中產(chǎn)生足夠大的緩沖壓力，使活塞減速，從而防止活塞撞擊缸蓋。防止活塞撞擊缸蓋。 當(dāng)活塞移至端部，緩沖柱塞開(kāi)始插入缸端的緩沖孔 時(shí)，活塞與缸端之間形成封閉空間，該腔中受困擠的剩余 油液只能從節(jié)流小孔或緩沖柱塞與孔槽之間的節(jié)流環(huán)縫中 擠出

17、，從而造成背壓迫使運(yùn)動(dòng)柱塞減速制動(dòng)，實(shí)現(xiàn)緩沖。 液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，液壓傳動(dòng)系統(tǒng)往往會(huì)混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定， 產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常產(chǎn)生振動(dòng)、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使系統(tǒng)不能正常 工作。工作。 因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。因此，設(shè)計(jì)液壓缸時(shí)，必須考慮空氣的排除。 對(duì)于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，常在液壓缸的最高處設(shè)置專(zhuān)門(mén)的排氣裝置，如排氣塞、排氣 閥等。當(dāng)松開(kāi)排氣塞或閥的鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運(yùn)動(dòng)幾次，帶有氣泡的油液就會(huì)排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常。 1） 液壓缸主要尺寸的確定 液壓缸內(nèi)徑液壓缸內(nèi)

18、徑D D和活塞桿直徑和活塞桿直徑d d可根據(jù)最大總負(fù)載和 選取的工作壓力來(lái)定，對(duì)單桿缸而言，有： 2124dpFD有桿腔進(jìn)油時(shí)：有桿腔進(jìn)油時(shí)： （4-21） 114pFD（4-20）無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí) 4.4 2124dpFD有桿腔進(jìn)油時(shí)：有桿腔進(jìn)油時(shí)： （3.17） 114pFD（3.16）無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)：無(wú)桿腔進(jìn)油時(shí)： 式（4.21）中的桿徑d可根據(jù)工作壓力選取，見(jiàn)表3.4； 當(dāng)液壓缸的往復(fù)速度比有一定要求時(shí)，由式（4.7）得桿徑為 1 Dd（4.24） 計(jì)算所得的液壓缸內(nèi)經(jīng)計(jì)算所得的液壓缸內(nèi)經(jīng)D和活塞桿直經(jīng)和活塞桿直經(jīng)d應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)圓整為標(biāo)準(zhǔn) 系列，參見(jiàn)系列，參見(jiàn)新編液壓工程手冊(cè)新

19、編液壓工程手冊(cè)。 液壓缸的缸筒長(zhǎng)度由活塞最大行程、活塞長(zhǎng)度、活塞 桿導(dǎo)向套長(zhǎng)度、活塞桿密封長(zhǎng)度和特殊要求的長(zhǎng)度確定。 其中活塞長(zhǎng)度為（0.6-1.0）D，導(dǎo)向套長(zhǎng)度為（0.6-1.5） d。為減少加工難度，一般液壓缸缸筒長(zhǎng)度不應(yīng)大于內(nèi)徑的 20-30倍。液壓缸執(zhí)行元件液壓缸的設(shè)計(jì)計(jì)算1）缸筒壁厚的驗(yàn)算 中、高壓液壓缸一般用無(wú)縫鋼管做缸筒，大多屬薄 壁筒，即/D0.08。此時(shí)，可根據(jù)材料力學(xué)中薄壁圓筒 的計(jì)算公式驗(yàn)算缸筒的壁厚，即 2maxDp（3.19） 當(dāng)/D0.3時(shí)，可用下式校核缸筒壁厚 ) 13 . 14 . 0(2maxmaxppD(3.20)2） 缸的強(qiáng)度計(jì)算與校核 當(dāng)液壓缸采用鑄造

20、缸筒時(shí)，壁厚由鑄造工藝 確定，這時(shí)應(yīng)按厚壁圓筒計(jì)算公式驗(yàn)算壁厚。當(dāng) /D=0.08-0.3時(shí)，可用下式校核缸筒的壁厚： maxmax3 3 . 2pDpmaxp式中: 缸筒內(nèi)的最高工作壓力 缸筒材料的許允應(yīng)力 3）緩沖計(jì)算 液壓缸在緩沖時(shí)，活塞連同負(fù)載等運(yùn)動(dòng)部件在剛進(jìn)入緩沖過(guò)程一瞬間的動(dòng)能Ek；整個(gè)緩沖過(guò)程壓力腔壓力液體所作的功Ep；以及整個(gè)緩沖過(guò)程消耗在摩擦上的功Ef。它們分別為： 式中l(wèi)c緩沖長(zhǎng)度； pc 緩沖腔中的平均緩沖壓力； pp高壓腔中油液壓力； Ac、 Ap緩沖腔、高壓腔的有效工作面積； m工作部件總質(zhì)量； Vo工作部件運(yùn)動(dòng)速度； Ff 摩擦力。 2k12EMp22 1Ep A

21、lf1fEF l 以上三項(xiàng)能量之和都被緩沖室吸收為液壓能，則活塞與缸蓋無(wú)撞擊。整個(gè)緩沖過(guò)程的平均緩沖壓力可表示為： （4.36） 由于調(diào)節(jié)緩沖的節(jié)流閥開(kāi)度調(diào)好之后其作用相當(dāng)于一個(gè)固定阻尼，所以緩沖開(kāi)始時(shí)緩沖腔中產(chǎn)生的壓力最高，在緩沖過(guò)程中壓力逐步降低，假定壓力的降低是線(xiàn)性遞減，則最大緩沖壓力，即沖擊壓力為： （4.37） 計(jì)算所得的pmax用以校核缸的強(qiáng)度。當(dāng) （1）油缸的額定工作壓力pn 160105 Pa時(shí)，而pmax1.5 pn時(shí)； （2）油缸的額定工作壓力pn 160105 Pa，而pmax1.25 pn時(shí)；pkfc1 1EEEpAlkmaxc1 1EppAl 這表明液壓缸的沖擊過(guò)大，

22、必須采取必要的改進(jìn)措施，可供選擇的方法有：1）允許的話(huà)，可減小缸的額定工作壓力；2）加大緩沖行程；3）在緩沖柱塞上開(kāi)軸向三角槽，或采用錐角 515的錐面緩沖柱塞，以緩和最大緩沖壓力；4）在油路上安裝行程減速閥，使在進(jìn)入緩沖之前先減速降低動(dòng)能，從而減小最大沖擊壓力。 液壓馬達(dá)和液壓泵在結(jié)構(gòu)上基本相同，也是靠密封 容積的變化進(jìn)行工作的。常見(jiàn)的液馬達(dá)也有齒輪式、葉 片式和柱塞式等幾種主要形式；從轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)矩范圍分,可有 高速馬達(dá)和低速大扭矩馬達(dá)之分。馬達(dá)和泵在工作原理 上是互逆的，當(dāng)向泵輸入壓力油時(shí)，其軸輸出轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn) 矩就成為馬達(dá)。 由于二者的任務(wù)和要求有所不同，故在實(shí)際結(jié)構(gòu)上 只有少數(shù)泵能做馬達(dá)使用。

23、 4.5 液壓馬達(dá)與泵的相同點(diǎn)液壓馬達(dá)與泵的相同點(diǎn) 從原理上講，馬達(dá)和泵是可逆的。從原理上講，馬達(dá)和泵是可逆的。 泵用電機(jī)帶動(dòng)，輸出的泵用電機(jī)帶動(dòng)，輸出的是壓力能（壓力和流量）；馬達(dá)輸入壓力油，輸出的是機(jī)是壓力能（壓力和流量）；馬達(dá)輸入壓力油，輸出的是機(jī)械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）。械能（轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速）。 從結(jié)構(gòu)上看，馬達(dá)和泵是相似的。從結(jié)構(gòu)上看，馬達(dá)和泵是相似的。 馬達(dá)和泵的工作原理均是利用密封工作容積的變化吸油和排馬達(dá)和泵的工作原理均是利用密封工作容積的變化吸油和排油的。油的。 泵工作容積增大時(shí)吸油，減小時(shí)排出高壓油；馬達(dá)泵工作容積增大時(shí)吸油，減小時(shí)排出高壓油；馬達(dá)工作容積增大時(shí)進(jìn)入高壓油，減小時(shí)排出

24、低壓油。工作容積增大時(shí)進(jìn)入高壓油，減小時(shí)排出低壓油。 液壓馬達(dá)與泵的不同點(diǎn)液壓馬達(dá)與泵的不同點(diǎn) 泵是能源裝置，馬達(dá)是執(zhí)行元件。 泵的吸油腔一般為真空（為改善吸油性和抗氣蝕耐力），通常進(jìn)口尺寸大于出口，馬達(dá)排油腔的壓力稍高于大氣壓力，沒(méi)有特殊要求，可以進(jìn)出油口尺寸相同。 泵的結(jié)構(gòu)需保證自吸能力，而馬達(dá)無(wú)此要求。 馬達(dá)需要正反轉(zhuǎn)（內(nèi)部結(jié)構(gòu)需對(duì)稱(chēng)），泵一般是單向旋轉(zhuǎn)。 馬達(dá)的軸承結(jié)構(gòu)，潤(rùn)滑形式需保證在很寬的速度范圍內(nèi)使用，而泵的轉(zhuǎn)速雖相對(duì)比較高，但變化小，故無(wú)此苛刻要求。 馬達(dá)起動(dòng)時(shí)需克服較大的靜摩擦力，因此要求起動(dòng)扭矩大，扭矩脈動(dòng)小，內(nèi)部摩擦?。ㄈ琮X輪馬達(dá)的齒數(shù)不能象齒輪泵那樣少）。 泵希望容積效

25、率高；馬達(dá)希望機(jī)械效率高。 液壓馬達(dá)圖形符號(hào)如下圖所示 額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的屬高速液壓馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的屬于低速液壓馬達(dá)。 高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟動(dòng)和制動(dòng)。通常高速液壓馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩不大（僅幾十N.m到幾百N.m），所以又稱(chēng)為高速小轉(zhuǎn)矩馬達(dá)。 低速液壓馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式，低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是排量大、體積大、轉(zhuǎn)速低（可達(dá)每分鐘幾轉(zhuǎn)甚至零點(diǎn)幾轉(zhuǎn)）、輸出轉(zhuǎn)矩大（可達(dá)幾千N.m到幾萬(wàn)N.m）,所以又稱(chēng)為低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)。 當(dāng)壓力油輸入液壓馬達(dá)時(shí)，處于壓力腔的柱塞被頂出，壓在

26、斜盤(pán)上，斜盤(pán)對(duì)柱塞產(chǎn)生反力，該力可分解為軸向分力和垂直于軸向的分力。其中，垂直于軸向的分力使缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。 （1 1）工作壓力和額定壓力）工作壓力和額定壓力 工作壓力工作壓力：馬達(dá)的實(shí)際工作壓力即輸入油液的壓力。在計(jì)算時(shí)應(yīng)是馬達(dá)進(jìn)口壓力和出口壓力之差。 額定壓力額定壓力：正常工作條件下，按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力即額定壓力，超過(guò)這個(gè)最高壓力就叫做超載。（2）排量和流量）排量和流量 排量：排量：馬達(dá)軸轉(zhuǎn)一周，由其密封容積幾何尺寸變化計(jì)算而得到的液體體積。 實(shí)際流量實(shí)際流量：馬達(dá)入口處的流量。 理論流量理論流量：馬達(dá)密封容積變化所需要的流量。 額定流量額定流量是指在額定轉(zhuǎn)速和額定壓力下輸入到

27、馬達(dá)的流量。由于有泄漏損失，輸入馬達(dá)的實(shí)際流量必須大于它的理論流量。 馬達(dá)的實(shí)際流量（即進(jìn)口流量）泄漏流量馬達(dá)的理論流量。 馬達(dá)內(nèi)部各間隙的泄漏所引起的損失稱(chēng)為容積損失，用 表示。為保證馬達(dá)的轉(zhuǎn)速滿(mǎn)足要求，輸入馬達(dá)的實(shí)際流量應(yīng)為 qltqqq（3 3）容積效率和轉(zhuǎn)速）容積效率和轉(zhuǎn)速 mvVqntqqqqqqqqlltmv1 液壓馬達(dá)的理論輸入流量 與實(shí)際輸入流量之比稱(chēng)為容積效率，即 馬達(dá)的理論輸出轉(zhuǎn)速 等于輸入馬達(dá)的流量 與排量V的比值，即 tnVqntq馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為： 馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩T必然小于理論輸出轉(zhuǎn)矩Tt ，機(jī)械效率為：tltlttmmTTTTTTT1pVnpqnTPttt22

28、pVTtmmmmtpVnTT2馬達(dá)理論功率：得理論轉(zhuǎn)矩： 馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩小于理論輸出轉(zhuǎn)矩，因馬達(dá)實(shí)際存在機(jī)械摩擦，故實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩應(yīng)考慮機(jī)械效率。 （4 4）轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率）轉(zhuǎn)矩和機(jī)械效率 （5 5）功率和總效率）功率和總效率 馬達(dá)的輸入功率為 pqPi（4.48） 馬達(dá)的輸出功率為 nTPo2（4.49） 馬達(dá)的總效率為 mvmmmvmviompVTVnpnTpqnTPP222（4.50） 由上式可見(jiàn)，液壓馬達(dá)的總效率亦同于液壓泵的總效 率，等于機(jī)械效率與容積效率的乘積。 例例4.2 某齒輪液壓馬達(dá)的排量V=10mL/r，供油壓力p=10MPa，供油流量 ，容積效率 ，機(jī)械效率 ，試求馬達(dá)

29、的實(shí)際轉(zhuǎn)速、理論轉(zhuǎn)矩和實(shí)際輸出功率。 smq/1043487. 0mv87. 0mm 解：（1）馬達(dá)的實(shí)際轉(zhuǎn)速 srsrVqnmv/8 .34/87. 0101010464mNmNpVTt16210101010266kWWWpqPmmmvo0 . 3302887. 087. 0104101046（2）理論轉(zhuǎn)矩（3）實(shí)際輸出功率 一般來(lái)說(shuō)，額定轉(zhuǎn)速高于500r/min的馬達(dá)屬于高 速馬達(dá)，額定轉(zhuǎn)速低于500r/min的馬達(dá)屬于低速馬 達(dá)。 高速液壓馬達(dá)基本型式：齒輪式、葉片式和軸向 柱塞式等。 它們的主要特點(diǎn)是轉(zhuǎn)速高，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，便于啟 動(dòng)、制動(dòng)、調(diào)速和換向。通常高速馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不 大，最低穩(wěn)

30、定轉(zhuǎn)速較高，只能滿(mǎn)足高速小扭矩工況。 （1） 齒輪式液壓馬達(dá)齒輪式液壓馬達(dá) 齒輪馬達(dá)與齒輪泵的結(jié)構(gòu)基本相同，齒輪馬達(dá)的結(jié)構(gòu)特征是： 1)齒輪馬達(dá)的進(jìn)、回油通道對(duì)稱(chēng)布置，孔徑相同，以使馬達(dá)正反轉(zhuǎn)時(shí)性能相同。 2)齒輪馬達(dá)采用外泄油孔。 3)為適應(yīng)齒輪馬達(dá)正反轉(zhuǎn)的工作要求，浮動(dòng)側(cè)板，卸荷槽等必須對(duì)稱(chēng)布置。 4)齒輪馬達(dá)多采用滾動(dòng)軸承，主要是為了減小摩擦損失，改善其啟動(dòng)性能。 5)為了減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，齒輪馬達(dá)的齒數(shù)比齒輪泵的齒數(shù)多。齒輪式液壓馬達(dá)適用于負(fù)載轉(zhuǎn)矩不大、速度平穩(wěn)性要求不高、噪聲限制不大的場(chǎng)合，例如鉆床、風(fēng)扇傳動(dòng)等。(2)葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)執(zhí)行元件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)執(zhí)行元件工作運(yùn)力、類(lèi)型和特點(diǎn)葉片馬達(dá)1

31、. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 進(jìn)出油口相等，有單獨(dú)的泄油口；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；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。在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。2. 應(yīng)用應(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，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)定低速時(shí)不夠穩(wěn)定.優(yōu)點(diǎn)是運(yùn)轉(zhuǎn)均勻脈動(dòng)小，常用于磨床回轉(zhuǎn)工作臺(tái)的驅(qū)動(dòng)、外圓和內(nèi)圓磨床的工件驅(qū)動(dòng)，以及木材加工機(jī)床的主運(yùn)動(dòng)和進(jìn)給運(yùn)動(dòng)等。 低速大轉(zhuǎn)矩液壓馬達(dá)是相對(duì)于高速馬達(dá)而言的，通常 這類(lèi)馬達(dá)在結(jié)構(gòu)形式上多為徑向柱塞式，其特點(diǎn)是：最低 轉(zhuǎn)速低，大約在510轉(zhuǎn)/分；輸出扭矩大，可達(dá)幾萬(wàn)牛頓 米；徑向尺寸大，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大。 它可以直接與工作機(jī)構(gòu)直接聯(lián)接，不需要減速裝置， 使傳動(dòng)結(jié)構(gòu)大為簡(jiǎn)化。低速大扭矩液壓馬達(dá)廣泛用于起 重、運(yùn)輸、建筑、礦山和船舶等機(jī)械上。 低速大扭矩液壓馬達(dá)的基本形式有兩種：它們分別是 單作用曲柄連桿馬達(dá)和多作用內(nèi)曲線(xiàn)馬達(dá)。 一、一、多作用內(nèi)曲線(xiàn)徑向柱塞馬達(dá)多作用內(nèi)曲線(xiàn)徑向柱塞馬達(dá)執(zhí)行元件低速大轉(zhuǎn)矩馬達(dá)液壓馬達(dá)殼體內(nèi)環(huán)由殼體內(nèi)環(huán)由x x 個(gè)導(dǎo)軌