液壓馬達與液壓缸

液壓馬達和液壓泵在構(gòu)造和外型上及相似，惟在運轉(zhuǎn)原理上恰相反。液壓泵是施機械力于油液，液壓馬達則受油液之驅(qū)動?；旧希簤厚R達可分三類：液壓馬達工作原理活塞式葉輪式齒輪式第1頁/共45頁第一頁，共46頁。

由這三種形式可衍生出許多不同之設(shè)計。與電動機和引擎比較，液壓馬達作為原動機有許多優(yōu)點：◆

機動車輛上液壓傳動力日漸普遍?！粢簤厚R達每單位馬力重量較電動機小數(shù)倍?！?/p>

控制容易且精確?！魳?gòu)造簡單、使用經(jīng)濟、安全。第2頁/共45頁第二頁，共46頁。液壓馬達概述液壓馬達是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置,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。第3頁/共45頁第三頁，共46頁。液壓馬達概述馬達的分類：ns＞500r/min為高速液壓馬達：齒輪馬達，葉片馬達，軸向柱塞馬達ns＜500r/min為低速液壓馬達：徑向柱塞馬達（單作用連桿型徑向柱塞馬達，多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達）第4頁/共45頁第四頁，共46頁。液壓馬達圖形符號第5頁/共45頁第五頁，共46頁。液壓馬達的特性參數(shù)工作壓力與額定壓力工作壓力p

大小取決于馬達負載。

馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差Δp。額定壓力ps

能使馬達連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓力。第6頁/共45頁第六頁，共46頁。流量與容積效率輸入馬達的實際流量容積效率其中qMt為理論流量馬達在沒有泄漏時，達到要求轉(zhuǎn)速所需進口流量。第7頁/共45頁第七頁，共46頁。排量與轉(zhuǎn)速

排量V

ηMV等于1時輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。轉(zhuǎn)速n

馬達排量V不可變的稱為定量馬達；可變的稱為變量馬達。第8頁/共45頁第八頁，共46頁。轉(zhuǎn)矩與機械效率理論轉(zhuǎn)矩實際輸出轉(zhuǎn)矩馬達輸出轉(zhuǎn)矩TM。ΔT—由各種摩擦而產(chǎn)生的損失轉(zhuǎn)矩。沒有各種摩擦的理論轉(zhuǎn)矩，按能量守恒得：Δp—馬達進出口的壓差。第9頁/共45頁第九頁，共46頁。功率與總效率機械效率功率輸入功率輸出功率總效率第10頁/共45頁第十頁，共46頁。液壓馬達的分類液壓馬達高速液壓馬達低速液壓馬達∨額定轉(zhuǎn)速500r/min∨齒輪馬達螺桿馬達葉片馬達軸向柱塞馬達單作用連桿型徑向柱塞馬達多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達第11頁/共45頁第十一頁，共46頁。齒輪馬達工作原理

結(jié)構(gòu)特點進出油口相等，有單獨的泄油口；為減少摩擦力矩，采用滾動軸承；為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。第12頁/共45頁第十二頁，共46頁。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。缺點密封性能差容積效率較低不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩瞬時轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點而變化用途高速小轉(zhuǎn)矩的場合第13頁/共45頁第十三頁，共46頁。工作原理

結(jié)構(gòu)特點進出油口相等，有單獨的泄油口；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。葉片馬達葉片馬達第14頁/共45頁第十四頁，共46頁。轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、機械性能要求不嚴格的場合優(yōu)點轉(zhuǎn)動慣量小反應(yīng)靈敏能適應(yīng)較高頻率的換向缺點泄漏大低速時不夠穩(wěn)定用途第15頁/共45頁第十五頁，共46頁。工作原理軸向柱塞馬達第16頁/共45頁第十六頁，共46頁。改變斜盤傾角，不僅影響馬達的轉(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。結(jié)構(gòu)特點◆

軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是互逆的◆

配流盤為對稱結(jié)構(gòu)應(yīng)用◆

作變量馬達。主要應(yīng)用于石油機械、吊車、煤礦機械等。第17頁/共45頁第十七頁，共46頁。低速大扭矩馬達

單作用連桿型徑向柱塞馬達結(jié)構(gòu)組成第18頁/共45頁第十八頁，共46頁。呈五星狀（或七星狀）的殼體內(nèi)均勻分布著柱塞缸。柱塞與連桿鉸接，連桿的另一端與曲軸偏心輪外圓接觸。高壓油進入部分柱塞缸頭部，高壓油作用在柱塞上的作用力對曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成轉(zhuǎn)矩。另外部分柱塞缸與回油口相通。結(jié)構(gòu)原理第19頁/共45頁第十九頁，共46頁。曲軸為輸出軸。配流軸隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)，各柱塞缸依次與高壓進油和低壓回油相通（配流套不轉(zhuǎn)），保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。d

為柱塞直徑；e

為曲軸偏心距；z

為柱塞數(shù)排量第20頁/共45頁第二十頁，共46頁。優(yōu)點◆

結(jié)構(gòu)簡單◆工作可靠◆可以是殼體固定曲軸旋轉(zhuǎn)，也可以是曲軸固定殼體旋轉(zhuǎn)（可驅(qū)動車輪或卷筒）缺點◆體積和重量較大◆轉(zhuǎn)矩脈動◆低速穩(wěn)定性較差采用靜壓支承或靜壓平衡后最低轉(zhuǎn)速可達3r/min第21頁/共45頁第二十一頁，共46頁。低速大扭矩馬達

多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達結(jié)構(gòu)組成第22頁/共45頁第二十二頁，共46頁。殼體內(nèi)環(huán)由x個導(dǎo)軌曲面組成，每個曲面分為a、b兩個區(qū)段；缸體徑向均布有z個柱塞孔，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；結(jié)構(gòu)原理單向馬達第23頁/共45頁第二十三頁，共46頁。

柱塞、滾輪組組成柱塞組件，a段導(dǎo)軌對柱塞組件的法向反力的切向分力對缸體產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩；

配流軸圓周均布2x個配流窗口，其中x個窗口對應(yīng)于a段，通高壓油，x個窗口對應(yīng)于b段，通回油（x≠z)；

輸出軸，缸體與輸出軸連成一體。第24頁/共45頁第二十四頁，共46頁。排量s—柱塞行程；x—作用次數(shù)；y—柱塞排數(shù)；z—每排柱塞數(shù)。式中：第25頁/共45頁第二十五頁，共46頁。優(yōu)點應(yīng)用◆

轉(zhuǎn)矩脈動小◆

徑向力平衡◆

能在低速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)◆

啟動轉(zhuǎn)矩大普遍用于工程、建筑、起重運輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)等機械中。第26頁/共45頁第二十六頁，共46頁。第二節(jié)液壓缸第27頁/共45頁第二十七頁，共46頁。

液壓缸與馬達一樣，也是將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能的裝置，它將液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)橹本€運動或擺動的機械能。第28頁/共45頁第二十八頁，共46頁。液壓缸的分類■按結(jié)構(gòu)形式分：★

活塞缸★

柱塞缸★擺動缸單桿活塞缸雙桿活塞缸單葉片擺動缸雙葉片擺動缸第29頁/共45頁第二十九頁，共46頁?！霭醋饔梅绞椒郑骸?/p>

單作用液壓缸★

雙作用液壓缸★復(fù)合式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)；兩個方向的運動都依靠液壓作用力來實現(xiàn)；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。第30頁/共45頁第三十頁，共46頁。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。

當缸筒固定時，運動部件移動范圍是活塞有效行程的三倍；當活塞桿固定時，運動部件移動范圍是活塞有效行程的兩倍。缸筒固定第31頁/共45頁第三十一頁，共46頁。雙桿活塞缸的速度、推力特性

缸在左右兩個方向上輸出的速度相等，ηv為缸的容積效率。

缸在左右兩個方向上輸出的推力相等，ηm為缸的機械效率。第32頁/共45頁第三十二頁，共46頁。單桿活塞缸

單桿活塞缸只有一端帶活塞桿。它也有缸筒固定和活塞桿固定兩種安裝方式，兩種方式的運動部件移動范圍均為活塞有效行程的兩倍。第33頁/共45頁第三十三頁，共46頁。單桿活塞缸速度、推力特性向右運動速度（壓力油進入無桿腔）

v1

＝qηv/A1＝4qηv/πD2

向右運動推力

F1＝（A1p1－A2p2）ηm

向左運動速度（壓力油進入有桿腔）

v2

＝qηv/A2＝4qηv/π（D2－d2）

向左運動推力

F2

＝（A2p1－A1p2）ηm

往返速比λv＝v2/v1＝1/［1－（d/D）2］式中ηv為缸的容積效率，ηm為缸的機械效率第34頁/共45頁第三十四頁，共46頁。

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。圖示為向右運動。第35頁/共45頁第三十五頁，共46頁。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D=2

1/2

d

活塞推力

F3＝p1（A1－A2）ηm第36頁/共45頁第三十六頁，共46頁。柱塞缸柱塞缸只能作單作用缸，要求往復(fù)運動時，需成對使用。柱塞缸能承受一定的徑向力。柱塞缸的特點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。為減輕重量，減少彎曲變形，柱塞常做成空心。第37頁/共45頁第三十七頁，共46頁。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。第38頁/共45頁第三十八頁，共46頁。當通入壓力油時，活塞由大到小依次伸出；縮回時，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)公式計算。特別適用于工程機械及自動線步進式輸送裝置。第39頁/共45頁第三十九頁，共46頁。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?！粲迷跈C床的進刀機構(gòu)、回轉(zhuǎn)工作臺轉(zhuǎn)位、液壓機械手等。第40頁/共45頁第四十頁，共46頁。增壓缸◆增壓缸是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸?！羲皇悄芰哭D(zhuǎn)換裝置，只是一個增壓器件。第41頁/共45頁第四十一頁，共46頁。增壓比為大活塞與小柱塞的面積比

K＝D2/d2

小柱塞缸輸出的壓力

pb＝paKηm增壓能力是在降低有效流量的基礎(chǔ)上得到的。增壓缸作為中間環(huán)節(jié)，用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓油路的場合。第42頁/共45頁第四十二頁，共46頁。增速缸

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。

增速缸也是活塞缸與柱塞缸組成的復(fù)合缸，活塞缸的活塞內(nèi)腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。當液壓油進入柱塞缸時，活塞將快速運動（活塞缸大腔必須補油）；當液壓油同時進入柱塞缸和活塞缸時，活塞慢速運動。第43頁/共45頁第四十三頁，共46頁。擺動式液壓缸

雙葉片式擺動角度一般小于150°。但在相同條件下，輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片擺動缸的兩倍，輸出角速度是單葉片缸的一半。

當通入液壓油，它的主軸能輸出小于360°的擺動運動的缸稱為擺動式液壓缸。常用于輔助裝置，如送料和轉(zhuǎn)位裝置、液壓機械手及間歇進