第四章液压缸与液压马达

1、 液压缸是将液压能转变为机械能液压缸是将液压能转变为机械能的、做直线往复运动（或摆动运动）的、做直线往复运动（或摆动运动）的液压执行元件。它结构简单、工作的液压执行元件。它结构简单、工作可靠。用它来实现往复运动时，可免可靠。用它来实现往复运动时，可免去减速装置，并且没有传动间隙，运去减速装置，并且没有传动间隙，运动平稳，因此在各种机械的液压系统动平稳，因此在各种机械的液压系统中得到广泛应用。中得到广泛应用。第四章液压缸与液压马达根据常用液压缸的结构形式，可根据常用液压缸的结构形式，可将其分为三种类型将其分为三种类型：活塞式活塞式柱塞式柱塞式摆动液压摆动液压缸缸单活塞杆式单活塞杆式双活塞杆式双活

2、塞杆式 活塞只有一端活塞杆，单杆液压缸也有活塞只有一端活塞杆，单杆液压缸也有固定缸和活塞杆两种形式，但它们的工作台固定缸和活塞杆两种形式，但它们的工作台移动范围都是活塞有效行程的两倍移动范围都是活塞有效行程的两倍 、单活塞杆液压缸、单活塞杆液压缸 由于活塞两端有效面积不等。如果由于活塞两端有效面积不等。如果相同流量的压力油分别进入液压缸的左、相同流量的压力油分别进入液压缸的左、右腔，活塞移动的速度与进油腔的有效右腔，活塞移动的速度与进油腔的有效面积成反比，即油液进入无杆腔时有效面积成反比，即油液进入无杆腔时有效面积大，速度慢，进入有杆腔时有效面面积大，速度慢，进入有杆腔时有效面积小，速度快；而

3、活塞上产生的推力则积小，速度快；而活塞上产生的推力则进油腔的有效面积成正比。进油腔的有效面积成正比。 参照下图，当供给液压缸的流量参照下图，当供给液压缸的流量Q Q一定时，当一定时，当供油压力供油压力p p一定，回油压力为零时一定，回油压力为零时 作用力：作用力： F F1 1=(p=(p1 1-p-p2 2)A)A1 1=(p=(p1 1-p-p2 2)D)D2 2/4/4 ( (向右）向右）F F2 2=(p=(p1 1-p-p2 2)A)A2 2 =(p=(p1 1-p-p2 2)(D)(D2 2-d-d2 2)/4)/4 ( (向左）向左）活塞两个方向的运动速度为：活塞两个方向的运动速

4、度为：V V1 1=q/A=q/A1 1=4q/D=4q/D2 2 ( (向左）向左） V V2 2= q/A= q/A2 2=4q/(D=4q/(D2 2-d-d2 2) ) ( (向右）向右）如果活塞缸的左右两腔同时通压力如果活塞缸的左右两腔同时通压力油，即所谓的油，即所谓的差动连接差动连接： 在相同的工作压力及相同的供油流在相同的工作压力及相同的供油流量下，量下，差动连接差动连接液压缸的液压缸的推力推力比非差比非差动连接时动连接时小小，速度速度比非差动连接时比非差动连接时大大。 利用这一点，可在不加大油源流量利用这一点，可在不加大油源流量的情况下获得较快的运动速度，这种连的情况下获得较快

5、的运动速度，这种连接方式常用于接方式常用于快速运动快速运动中。中。)d(D4)p(p)Ap(pFF22212121)d(D4qAqvv2221 由于双杆活塞缸两端的活塞杆由于双杆活塞缸两端的活塞杆直径通常是相等的，因此它左、右直径通常是相等的，因此它左、右两腔的有效面积也相等。当分别向两腔的有效面积也相等。当分别向左、右腔输入相同压力和相同流量左、右腔输入相同压力和相同流量的油液时，液压缸左、右两个方向的油液时，液压缸左、右两个方向的的推力和速度相等推力和速度相等 图a所示的为缸筒固定式的双杆活塞缸，当活塞的有效行程为L时，整个工作台的运动范围为3L ，所以机床占地面积大，一般适用于小型机床。

6、 b所示为活塞杆固定的形式，缸体与工作台相连，活塞杆通过支架固定的机床上，进出口可以设置在空心的活塞杆两端，也可设置在缸体的两端，使用软管连接。这种安装形式中，工作台的移动范围只等于液压缸有效行程l的两倍，因此占地面积小。可用于大型设备 。双出活塞双出活塞杆只受拉杆只受拉力，杆可力，杆可以做得较以做得较细。细。3 3、柱塞液压缸、柱塞液压缸 柱塞缸是一种单柱塞缸是一种单作用液压缸作用液压缸, ,柱塞柱塞与工作部件连接与工作部件连接, , 缸筒固定在机体缸筒固定在机体上上, ,当压力油进入当压力油进入缸筒时缸筒时, , 推动柱推动柱塞带动运动部件塞带动运动部件向右运动向右运动, ,但反向但反向退

7、回时必须靠其退回时必须靠其它外力或自重驱它外力或自重驱动。柱塞缸通常动。柱塞缸通常成对反向布置使成对反向布置使用用 （）它是一种单作用式液压缸，靠（）它是一种单作用式液压缸，靠液压力只能实现一个方向的运动，柱液压力只能实现一个方向的运动，柱塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；塞回程要靠其它外力或柱塞的自重；（）柱塞只靠缸套支承而不与缸套（）柱塞只靠缸套支承而不与缸套接触，这样缸套极易加工，故适于做接触，这样缸套极易加工，故适于做长行程液压缸；长行程液压缸；（）工作时柱塞总受压，因而它必须（）工作时柱塞总受压，因而它必须有足够的刚度；有足够的刚度；（）柱塞重量往往较大，水平放置时（）柱塞重量往往较大

8、，水平放置时容易因自重而下垂，造成密封件和导向容易因自重而下垂，造成密封件和导向单边磨损，故其垂直使用更有利。单边磨损，故其垂直使用更有利。柱塞式液压缸特点：柱塞式液压缸特点： 柱塞上有效作用力柱塞上有效作用力F F为：为：柱塞运动速度为：柱塞运动速度为：增压缸：增压缸：4 4、其它液压缸、其它液压缸121Kp)dD(pp2伸缩缸：伸缩缸：伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套伸缩式液压缸由两个或多个活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒。伸出时可获得很长的工作行程，缸的缸筒。伸出时可获得很长的工作行程，缩回时可保持很小的结构尺寸，伸

9、缩缸被广缩回时可保持很小的结构尺寸，伸缩缸被广泛用于超重运输车辆上泛用于超重运输车辆上 从上面所述的液压缸典型中可以看到，液压缸的结构基本上可以分为缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置五个部分。 当工作压力当工作压力P10MpaP10Mpa时用铸铁缸筒，时用铸铁缸筒，P20MpaP20Mpa,P20Mpa时使用铸钢。时使用铸钢。 活塞和活塞杆连接的方式很多，但无活塞和活塞杆连接的方式很多，但无论采用何种连接方式，都必须保证连接论采用何种连接方式，都必须保证连接可靠。图可靠。图3-143-14所示为螺纹连接和半环式所示为螺纹连接和半环式连接。螺纹式连接结构简单，装卸方便，连接。

10、螺纹式连接结构简单，装卸方便，但在高压大负载下需要有螺帽防松装置。但在高压大负载下需要有螺帽防松装置。半环式连接结构较复杂，装卸不便，但半环式连接结构较复杂，装卸不便，但工作较可靠。此外活塞和活塞杆也有制工作较可靠。此外活塞和活塞杆也有制成整体式结构的，但它只适用于尺寸较成整体式结构的，但它只适用于尺寸较小的场合。活塞一切工作般用耐磨铸铁小的场合。活塞一切工作般用耐磨铸铁制造，活塞杆则不论是空心的还是实心制造，活塞杆则不论是空心的还是实心的，大多用钢料制造。的，大多用钢料制造。 工作原理：工作原理：当活塞行程到当活塞行程到接近缸盖时，接近缸盖时，增大液压缸回增大液压缸回油阻力，使活油阻力，使活

11、塞减速，从而塞减速，从而防止活塞撞击防止活塞撞击缸盖。缸盖。 排气装置通常有两种，一种是在液排气装置通常有两种，一种是在液压缸的最高部位处开排气孔，并用管道压缸的最高部位处开排气孔，并用管道连接排气阀进入排气；另一种是在液压连接排气阀进入排气；另一种是在液压缸的最高部位安放排气塞缸的最高部位安放排气塞 4.1.44.1.4、摆动液压缸、摆动液压缸mRR)d(1221212221p(pR(R2Br)rppBT第四章液压缸与液压马达第二节：液压马达 液压马达一般需正反转，内部结构上应有对称性，而液压泵一般是单向旋转，没有这一要求。液压马达要在很宽转速范围内工作，采用液动或静压轴承。若采用动压轴承，

12、马达低速时不易形成润滑油膜。叶片泵依靠离心力贴紧定子内表面形成密闭工作容积，而叶片马达需靠叶片根部弹簧使叶片贴紧定子内表面才能正常起动。另外，液压泵强调自吸能力，而液压马达则不要；液压马达需要较大起动转矩，即马达由静止状态起动时其轴上所能输出的转矩，通常大于同一工作压差时正常运行时的转矩，为使起动转矩尽可能接近运行时的转矩，要求马达转矩的脉动小，内部摩擦小。液压马达分类 液压马达按其额定转速分为：高速和低速两大类，的输出转矩不大(仅几十到几百Nm)，所以又称为高速小转矩液压马达，低速液压马达的基本型式是径向柱塞式，输出转矩较大(可达几千到几万Nm)，所以又称为低速大转矩液压马达。 液压马达按其结构