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1、培训讲义三、液压马达 液压缸培训讲义液压马达概述n 液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置,输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。n 马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。n 马达的分类：n ns500r/min 为高速液压马达：齿轮马达，叶片马达，轴向柱塞马达n ns 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内曲线径向柱塞马达）培训讲义液压马达图形符号培训讲义液压马达的特性参数n 工作压力与额定压力n 工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值
2、称为马达的压差p。n 额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。n 流量与容积效率 n 输入马达的实际流量 qMqMtq 其中 qMt为理论流量，马达在没有泄漏时，达到要求转速所需进口流量。n 容积效率Mv qMt/qM 1 q/qM培训讲义n 排量与转速 n 排量V 为MV等于1 时输出轴旋转一周所需油液体积。n 转速 n qMt/V qMMV/Vn 转矩与机械效率 n 实际输出转矩 T Tt-T n 理论输出转矩 Ttp VMm/2n 机械效率MmTM/TMtn 功率与总效率n M PMo/PmiT 2n/p qM MvM式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。培训讲义齿轮
3、马达n 工作原理 结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口；为减少摩擦力矩，采用滚动轴承；为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。培训讲义叶片马达n 工作原理 结构特点 进出油口相等，有单独的泄油口；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要求不严格的场合。培训讲义轴向柱塞马达n 工作原理 结构
4、特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。配流盘为对称结构。应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转速越低。培训讲义低速大扭矩马达单作用连杆型径向柱塞马达 结构组成（动画）培训讲义n 结构原理n 呈五星状（或七星状）的壳体内均匀分布着柱塞缸。n 柱塞与连杆铰接，连杆的另一端与曲轴偏心轮外圆接触。高压油进入部分柱塞缸头部，高压油作用在柱塞上的作用力对曲轴旋转中心形成转矩。另外部分柱塞缸与回油口相通。n 曲轴为输出轴。n 配流轴随曲轴同步旋转，各柱塞缸依次与高压进油和低压回油相通（配流套不转），保证曲轴连续旋转。n 排量公式 v=d
5、 2e z/2n d 为柱塞直径；e 为曲轴偏心距；z 为柱塞数。n 应用n 结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转，也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采用静压支承或静压平衡后最低转速可达3 r/min。培训讲义低速大扭矩马达多作用内曲线径向柱塞马达n 结构组成（动画）培训讲义n 结构原理 n 壳体内环由x 个导轨曲面组成，每个曲面分为a、b 两个区段；n 缸体径向均布有z 个柱塞孔，柱塞球面头部顶在滚轮组横梁上，使之在缸体径向槽内滑动；n 柱塞、滚轮组组成柱塞组件，a 段导轨对柱塞组件的法向反力的切向分力对缸体产生转矩；n 配流轴圆周
6、均布2x 个配流窗口，其中x 个窗口对应于a 段，通高压油，x 个窗口对应于b 段，通回油（xz)；n 输出轴，缸体与输出轴连成一体。培训讲义n 排量公式 v=（d 2/4）sxyzn s 为柱塞行程；x 为作用次数；y 为柱塞排数；z 为每排柱塞数。n 应用 转矩脉动小，径向力平衡，启动转矩大，能在低速下稳定运转，普遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。培训讲义液压缸培训讲义 液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置，它将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。液压缸的分类n 按结构形式分：n 活塞缸 又分单杆活塞缸、双杆活塞缸n 柱塞缸n 摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶
7、片摆动缸n 按作用方式分：n 单作用液压缸 一个方向的运动依靠液压作用力实现，另一个方向依靠弹簧力、重力等实现；n 双作用液压缸 两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；n 复合式缸 活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。培训讲义双杆活塞缸 双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，根据安装方式不同又分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。培训讲义n 双杆活塞缸的速度推力特性n v q/A 4 qv/（D 2 d 2）缸在左右两个方向上输出的速度相等，v为缸的容积效率。n F A（p1 p2）m（D 2d 2）（p1 p2）m/4 缸在左右两个方向上输出的推力相等，m为缸的机械
8、效率。当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍。培训讲义单杆活塞缸n 单杆活塞缸速度推力特性n 向右运动速度 v1 qv/A1 4 qv/D 2 向右运动推力 F1（A1p1 A2p2）m n 向左运动速度 v2 qv/A2 4 qv/（D 2 d 2）向左运动推力 F2（A2 p1 A1p2）m n 往返速比 v v2/v11/1（d/D）2 式中v为缸的容积效率，m为缸的机械效率 单杆活塞缸只有一端带活塞杆，它也有缸筒固定和活塞杆固定两种安装方式，两种方式的运动部件移动范围均为活塞有效行程的两倍。培训讲义 单杆活塞缸差动连接的
9、速度推力特性 运动速度 v3（q q）/A1（q A2v3）/A1 整理得：v3 q/（A1A2）4 q/d 2 如果要求 差动缸向右运动速度v3非差动连接向左运动速度 v2 则 D=2 1/2 d 活塞推力 F3 p1（A1A2）m 单活塞杆缸两腔同时通压力油，称为差动连接。差动连接的缸只能一个方向运动。图示为向右运动。培训讲义柱塞缸n 柱塞缸只能作单作用缸，要求往复运动时，需成对使用。n 柱塞缸能承受一定的径向力。n 柱塞缸的速度推力特性n 柱塞运动速度 v qv/A 4 qv/d 2n 柱塞推力 F pAmp（d 2/4）mn 柱塞缸的特点n 柱塞与缸筒无配合关系，缸筒内孔不需精加工，只
10、是柱塞与缸盖上的导向套有配合关系。n 为减轻重量，减少弯曲变形，柱塞常做成空心。培训讲义伸缩液压缸n 当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。n 特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。它由两个或多个活塞式缸套装而成，前一级活塞缸的活塞杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。除双作用伸缩液压缸外，还有单作用伸缩液压缸，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。培训讲义齿条活塞缸n 齿条活塞缸的速度推力特性n 输出转矩 TMp（/8）D 2 D imn 输出角速度 8
11、 qv/D 2 D i式中 p 为缸左右两腔压力差，D 为活塞直径，D i为齿轮分度圆直径。齿条活塞缸是活塞缸与齿轮齿条机构组成的复合式缸。它将活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动，用在机床的进刀机构、回转工作台转位、液压机械手等。培训讲义增压缸n 增压比为大活塞与小柱塞的面积比 K D 2/d 2 小柱塞缸输出的压力 pb paKmn 增压能力是在降低有效流量的基础上得到的。n 增压缸作为中间环节，用在低压系统要求有局部高压油路的场合。增压缸是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，但它不是能量转换装置，只是一个增压器件。增压缸动画培训讲义增速缸n 增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提下，使
12、执行元件获得尽可能大的工作速度。n 增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，活塞缸的活塞内腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。当液压油进入柱塞缸时，活塞将快速运动（活塞缸大腔必须补油）；当液压油同时进入柱塞缸和活塞缸时，活塞慢速运动。n 增速缸动画培训讲义摆动式液压缸n 单叶片式 摆动角度较大，可达300n 输出转矩 T（R22R12）pmb/2 n 输出角速度 2qv/b（R22 R12）双叶片式 摆动角度一般小于150。但在相同条件下，输出转矩是单叶片摆动缸的两倍，输出角速度是单叶片缸的一半。当通入液压油，它的主轴能输出小于360的摆动运动的缸称为摆动式液压缸。常用于辅助装置，如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。摆动缸动画 培训讲义液压缸的典型结构n 液压缸安装连接形式：脚架式，耳环式，铰轴式 缸体组件 包括缸筒、缸盖、缸底等零件。活塞组件 包括活塞与活塞杆等零件。密封装置 有活塞与缸筒、活塞杆与缸盖的密封。缓冲装置 排气装置