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文檔簡介
第三章
液壓馬達(dá)液壓缸
第一節(jié)液壓馬達(dá)
一、液壓馬達(dá)概述液壓馬達(dá)是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置,輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速,是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。馬達(dá)與泵在原理上有可逆性,但因用途不同結(jié)構(gòu)上有些差別:馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn),其結(jié)構(gòu)具有對稱性;而泵為了保證其自吸性能,結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。
(一)液壓馬達(dá)的工作原理葉片液壓馬達(dá)工作原理:結(jié)構(gòu)與雙作用式葉片泵相似,只是葉片徑向布置;改變馬達(dá)的進(jìn)出油方向,即可改變馬達(dá)的旋向。
結(jié)構(gòu)特點(diǎn):(1)液壓馬達(dá)由壓力油驅(qū)動(dòng):要求馬達(dá)的進(jìn)油腔與排油腔要可靠隔離,且分別連通進(jìn)、排油口。
(2)液壓馬達(dá)要求正反轉(zhuǎn):其結(jié)構(gòu)具有對稱性;進(jìn)出油口相等,有單獨(dú)的泄油口。
(3)液壓馬達(dá)的泄露:除影響馬達(dá)的容積效率和壓力值外,還影響馬達(dá)的制動(dòng)性能。
(二)液壓馬達(dá)的特性參數(shù)1、工作壓力與額定壓力工作壓力:大小取決于馬達(dá)負(fù)載,馬達(dá)進(jìn)出口壓力的差值稱為馬達(dá)的壓差Δp。額定壓力:能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力。
2、流量與容積效率其中:qMt為理論流量,馬達(dá)在沒有泄漏時(shí),達(dá)到要求轉(zhuǎn)速所需進(jìn)口流量。由于馬達(dá)存在間隙,產(chǎn)生泄漏△q,為達(dá)到要求轉(zhuǎn)速,則輸入馬達(dá)的實(shí)際流量必須為:
容積效率:馬達(dá)的理論流量qMt與實(shí)際流量流量qM之比:
3、排量與轉(zhuǎn)速排量V:為ηV等于1
時(shí),輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。轉(zhuǎn)速n:
4、轉(zhuǎn)矩、機(jī)械效率和起動(dòng)機(jī)械效率按能量守恒可得液壓馬達(dá)的理論轉(zhuǎn)矩TMt為:液壓馬達(dá)輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩:液壓馬達(dá)的機(jī)械效率:由于有摩擦損失.液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩TM一定小于理論轉(zhuǎn)矩TMt
起動(dòng)機(jī)械效率ηM0馬達(dá)的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩TM0與同一壓差下的理論轉(zhuǎn)矩TMt之比:
5、功率與總效率馬達(dá)輸入功率:馬達(dá)輸出功率:馬達(dá)的總效率:
(三)液壓馬達(dá)的分類:高速低速>500r/min<500r/min轉(zhuǎn)速
高速液壓馬達(dá)有齒輪馬達(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)有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。
(四)液壓馬達(dá)圖形符號
二、高速液壓馬達(dá)(一)齒輪液壓馬達(dá)
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)出油口相等,有單獨(dú)的泄油口;為減少摩擦力矩,采用滑動(dòng)軸承;為減少轉(zhuǎn)矩脈動(dòng),齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。應(yīng)用由于密封性能差,容積效率較低,不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩,且瞬時(shí)轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點(diǎn)而變化,因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場合,如工程機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。
(二)葉片液壓馬達(dá)工作原理
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)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;在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。
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,低速時(shí)不夠穩(wěn)定。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、機(jī)械性能要求不嚴(yán)格的場合。
(三)軸向柱塞液壓馬達(dá)工作原理
結(jié)構(gòu)特點(diǎn)軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達(dá)是互逆的。
配流盤為對稱結(jié)構(gòu)。
應(yīng)用作變量馬達(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。
三、低速液壓馬達(dá)低速液壓馬達(dá)通常是徑向柱塞式結(jié)構(gòu),為了獲得低速和大轉(zhuǎn)矩,采用高壓和大排量,它的體積和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很大,不能用于反應(yīng)靈敏和頻繁換向的場合。
(一)單作用連桿型徑向柱塞馬達(dá)
(二)多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達(dá)結(jié)構(gòu)組成(動(dòng)畫)
結(jié)構(gòu)原理
殼體內(nèi)環(huán)由x個(gè)導(dǎo)軌曲面組成,每個(gè)曲面分為a、b兩個(gè)區(qū)段;缸體徑向均布有z
個(gè)柱塞孔,柱塞球面頭部頂在滾輪組橫梁上,使之在缸體徑向槽內(nèi)滑動(dòng);b段導(dǎo)軌對柱塞組件的法向反力
柱塞、滾輪組組成柱塞組件,的切向分力對缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩;配流軸圓周均布2x
個(gè)配流窗口,其中x
個(gè)窗口對應(yīng)于a段,通高壓油,x個(gè)窗口對應(yīng)于b段,通回油(x≠z
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第二節(jié)液壓缸
Hydrauliccylinder一、液壓缸的分類和速度推力特性
液壓缸是用油液的壓力能來實(shí)現(xiàn)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的執(zhí)行元件。
液壓缸按其結(jié)構(gòu)形式.可以分為活塞缸、柱塞缸、擺動(dòng)缸和復(fù)合缸等。它們輸入為壓力和流量,輸出為力和速度。(一)活塞式液壓缸
活塞缸按結(jié)構(gòu)形式可分為雙桿活塞缸和單桿活塞缸A、雙桿活塞缸
雙桿活塞缸活塞兩側(cè)都有活塞桿伸出。三維圖
職能符號:
雙桿活塞缸有兩種安裝形式:缸體固定和活塞桿固定缸體固定動(dòng)畫桿固定動(dòng)畫缸筒固定式雙桿活塞缸,活塞通過活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng),工作臺(tái)移動(dòng)范圍等于活塞有效行程的三倍。占地面積大.因此僅適用于小型機(jī)床?;钊麠U固定式雙桿活塞缸,缸筒與工作臺(tái)相連,活塞桿通過支架固定在機(jī)床上,此種安裝形式,工作臺(tái)的移動(dòng)范圍等于活塞有效行程的二倍,因此占地面積小,常用于大中型設(shè)備中。
當(dāng)雙桿活塞缸兩端活塞桿直徑相等,且分別向左、右腔輸入相同的壓力和流量時(shí),液壓缸左、右兩個(gè)方向上輸出的推力F和速度v相等。設(shè)缸內(nèi)徑:D
桿徑:d
2.單桿活塞缸活塞的一端帶有活塞桿的液壓缸為單桿活塞缸職能符號:
單桿活塞缸的三種工作形式:動(dòng)畫1
1)無桿腔進(jìn)油,活塞上所產(chǎn)生的推力F1:當(dāng)p2=0活塞桿的速度為
2)當(dāng)有桿腔進(jìn)油時(shí),活塞上所產(chǎn)生的推力F2:活塞桿的速度為:
工程實(shí)用時(shí)將上列速度v1和v2的比值稱為往返速比,并記為λv,于是得當(dāng)p2=0
3)差動(dòng)連接:(動(dòng)畫)單桿活塞缸的左右腔同時(shí)接通壓力油,稱為差動(dòng)連接,此缸稱為差動(dòng)液壓缸。
活塞上所產(chǎn)生的推力F3:
活塞桿的速度為:
如果要求差動(dòng)液壓缸活塞向右運(yùn)動(dòng)(差動(dòng)連接)的速度與非差動(dòng)連接時(shí)活塞向左運(yùn)動(dòng)的速度相等,即v3=v2,則:
由此可知,差動(dòng)連接時(shí)的推力F3
比非差動(dòng)連接時(shí)的推力F1
要小。前進(jìn)差動(dòng)前進(jìn)后退
可見,差動(dòng)連接時(shí)的速度v3
比非差動(dòng)連接時(shí)的速度v1
要快。前進(jìn)后退差動(dòng)前進(jìn)動(dòng)畫1
對于兩種安裝形式,工作臺(tái)的移動(dòng)范圍均為活塞桿有效行程L的二倍。單桿活塞缸也有兩種安裝形式:缸體固定和活塞桿固定。
(二)柱塞液壓缸:單柱塞缸特點(diǎn):1.缸筒內(nèi)孔不需精加工.2.特別適合行程較長的場合。3.只能單方向向右運(yùn)動(dòng),反向退回時(shí)則靠外力。(見動(dòng)畫)職能符號:
柱塞上所產(chǎn)生的推力F和速度v分別為:
雙柱塞缸雙柱塞缸可實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)(見動(dòng)畫)
二、其它形式液壓缸1.伸縮液壓缸:適用于工程機(jī)械。由多個(gè)活塞缸套裝而成,且前級缸的活塞桿是后級缸的缸筒。
雙作用伸縮液壓缸(見動(dòng)畫)
單作用伸縮液壓缸它與雙作用不同點(diǎn)是回程靠外力,而雙作用靠液壓作用力。
當(dāng)通入壓力油時(shí),活塞由大到小依次伸出;縮回時(shí),活塞則由小到大依次收回。各級壓力和速度可按活塞缸的有關(guān)公式計(jì)算。特別適用于工程機(jī)械及自動(dòng)線步進(jìn)式輸送裝置。(見動(dòng)畫)
特點(diǎn):1)由于各級缸活塞面積不等,所以各級活塞的運(yùn)動(dòng)速度、推力亦不相等;2)互相套裝,行程可以很長,收縮起來又很短。
2.齒條活塞液壓缸
齒條活塞液壓缸傳動(dòng)軸輸出轉(zhuǎn)矩TM及輸出角速度ω分別為由兩個(gè)活塞缸和一套齒條齒輪傳動(dòng)裝置組成的液壓—機(jī)械聯(lián)合傳動(dòng)機(jī)構(gòu),可實(shí)現(xiàn)周期性的往復(fù)擺動(dòng)。(動(dòng)畫)
齒輪齒條活塞液壓缸
3.增壓缸(增壓器)
增壓缸與前面介紹的活塞式液壓缸相類似,但不是將液壓能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能,而是液壓能的傳遞,使之增壓。增壓缸作為油路中的一個(gè)中間環(huán)節(jié),用于使低壓系統(tǒng)能滿足局部高壓油路要求。(動(dòng)畫)
4、增速缸
增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸,活塞缸的活塞桿內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒,柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當(dāng)液壓油進(jìn)入柱塞缸時(shí),活塞將快速運(yùn)動(dòng)(活塞缸大腔必須補(bǔ)油);當(dāng)液壓油同時(shí)進(jìn)入柱塞缸和活塞缸時(shí),活塞慢速運(yùn)動(dòng)。
增速缸動(dòng)畫
增速缸用于快速運(yùn)動(dòng)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。
三、擺動(dòng)液壓馬達(dá)
擺動(dòng)液壓馬達(dá)也稱回轉(zhuǎn)式液壓缸或擺動(dòng)式液壓缸。當(dāng)通入壓力油時(shí),它的主軸能輸出小于3600的擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),它經(jīng)常用于輔助運(yùn)動(dòng),例如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機(jī)械手以及間歇進(jìn)給機(jī)構(gòu)。由于近些年來的密封材料的改善,應(yīng)用范圍已擴(kuò)大到中高壓。
1)單葉片擺動(dòng)缸:
其擺動(dòng)角<3000
R2
R1
(見動(dòng)畫)
2、雙葉片擺動(dòng)缸壓力油從左上方和右下方兩個(gè)油口同時(shí)進(jìn)入,兩個(gè)葉片在壓力油作用下使葉片軸作順時(shí)針方向擺動(dòng),回油從右上方和左下方兩個(gè)油口流出,其擺動(dòng)角小于1500
在相同結(jié)構(gòu)尺寸下,轉(zhuǎn)矩增大一倍,且徑向力平衡。職能符號(見動(dòng)畫)
液壓缸結(jié)構(gòu)
缸體組件包括缸
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