液压与气压传动第四章液压执行元件

1、第四章第四章 液压执行元件液压执行元件 液压执行元件是将液压能转变为机械能的液压执行元件是将液压能转变为机械能的能量转换元件。分两类，一是液压马达，二是能量转换元件。分两类，一是液压马达，二是液压缸。液压缸。41 液压马达概述液压马达概述 液压马达液压马达( (displacement motor) )是依靠是依靠输入输入的的压力油使压力油使输出轴输出轴作作旋转运动旋转运动而作功的液压执行元件，而作功的液压执行元件，其其作用作用是将压力能转化为机械能。液压马达输出轴是将压力能转化为机械能。液压马达输出轴与工作机构连接。承受来自工作机构的负载扭矩与工作机构连接。承受来自工作机构的负载扭矩。 从工

2、作原理上讲，液压传动中的液压泵和液从工作原理上讲，液压传动中的液压泵和液压马达都是靠工作积的容积变化而工作的。因此压马达都是靠工作积的容积变化而工作的。因此说泵可以作马达用，马达可作泵用。实际上由于说泵可以作马达用，马达可作泵用。实际上由于两者工作状态不一样，为了更好发挥各自工作性两者工作状态不一样，为了更好发挥各自工作性能，在结构上存在差别，所以不能通用能，在结构上存在差别，所以不能通用。 同学们把这一章学完了，液压泵和液压马同学们把这一章学完了，液压泵和液压马达的结构弄清楚了，也就可以知道为什么液压达的结构弄清楚了，也就可以知道为什么液压泵和液压马达不能互逆通用泵和液压马达不能互逆通用 。

3、一、液压马达的工作原理及分类：一、液压马达的工作原理及分类： (一一)工作原理工作原理 1、液压马达的工作原理：液压马达的工作原理： 液压马达是把输入液体的压力能转换成机械能液压马达是把输入液体的压力能转换成机械能输出的装置。就液压系统来说，液压马达是一个输出的装置。就液压系统来说，液压马达是一个执行元件，执行元件，输出输出的是的是转速转速和和转矩转矩，对于不同类型，对于不同类型的液压马达其具体的工作原理有所不同，具体在的液压马达其具体的工作原理有所不同，具体在后面说明。后面说明。 2 2、分类分类 常用的液压泵及液压马达常用的液压泵及液压马达按其结构形式可分为按其结构形式可分为三大类三大类：

4、 齿轮式齿轮式叶片式叶片式柱塞式柱塞式齿轮式液压泵齿轮式液压泵齿轮式液压马达齿轮式液压马达叶片式液压泵叶片式液压泵叶片式液压马达叶片式液压马达 柱塞式液压泵柱塞式液压泵柱塞式液压马达柱塞式液压马达 按输出、输入的流量是否可调又可分按输出、输入的流量是否可调又可分两大类两大类：定量液压泵定量液压泵变量液压泵变量液压泵定量定量变量变量定量液压马达定量液压马达变量液压马达变量液压马达按输出、输入液流的方向是否可调又分按输出、输入液流的方向是否可调又分两大类两大类：单向液压泵单向液压泵单向液压马达单向液压马达单向单向双向双向双向液压泵双向液压泵双向液压马达双向液压马达齿轮式齿轮式液压泵液压泵液压马达液

5、压马达一般是一般是定量泵定量泵一般是一般是定量马达定量马达叶片式叶片式液压泵液压泵液压马达液压马达 一般是一般是定量马达定量马达定量泵定量泵变量泵变量泵柱塞式柱塞式液压泵液压泵液压马达液压马达 定量泵定量泵变量泵变量泵变量马达变量马达定量马达定量马达在按结构形式分为在按结构形式分为三大类三大类中：中：额定转速额定转速高于高于500rmin的属于的属于高速高速液压马达液压马达，额定转速额定转速低于低于500rmin的则属于的则属于低速低速液压马达液压马达。 对于液压马达，又可分为对于液压马达，又可分为高速高速和和低速低速两大类。两大类。一般认为：一般认为： 而而高速液压马达高速液压马达的基本形式

6、有的基本形式有齿轮马达、叶齿轮马达、叶片马达片马达和和轴向柱塞马达轴向柱塞马达( (螺杆式马达螺杆式马达) )，低速液压低速液压马达马达主要是主要是径向柱塞马达径向柱塞马达。 高速高速液压马达的液压马达的主要特点主要特点是：是：转速较高、转动转速较高、转动惯量小、便于起动和制动，调节惯量小、便于起动和制动，调节( (调速和换向调速和换向) )灵敏灵敏度高。通常高速马达的输出转矩不大，仅几十度高。通常高速马达的输出转矩不大，仅几十Nm 到几百到几百Nm，又称高速小转矩液压马达。又称高速小转矩液压马达。 低速低速液压马达的液压马达的特点特点：排量大、体积小、转速排量大、体积小、转速低，可低到每分钟

7、几转，能直接与工作机构连接，低，可低到每分钟几转，能直接与工作机构连接，不需减速装置，使传动机构大大简化。低速马达输不需减速装置，使传动机构大大简化。低速马达输出转矩较大，可达几千出转矩较大，可达几千Nm到几万到几万Nm，又称低又称低速大转矩马达。速大转矩马达。 1 1、压力压力 额定压力额定压力 按试验标准规定，能使马达连续正常按试验标准规定，能使马达连续正常 运转的最高压力称额定压力运转的最高压力称额定压力 。 指在不考虑泄漏的情况下，马达每转一弧度指在不考虑泄漏的情况下，马达每转一弧度所需所需输入输入液体的体积。液体的体积。 工作压力工作压力 指马达输入油液的实际压力，其大小指马达输入油

8、液的实际压力，其大小 取决马达的负载；取决马达的负载； 2 2、排量排量 V 二、液压马达的主要性能参数：二、液压马达的主要性能参数： 3 3、流量、流量 理论流量是在不考虑泄漏的情况下，马达在单位理论流量是在不考虑泄漏的情况下，马达在单位时间内所需时间内所需输入输入液体的体积。液体的体积。 实际流量是在考虑泄漏的情况下，马达在单位实际流量是在考虑泄漏的情况下，马达在单位 时间内所需时间内所需输入输入液体的体积液体的体积。(1)(1) 理论流量理论流量 qMt (2) 实际流量实际流量 qM qqqMtMP61 (31)1M tMM tM vMqqqq即4 4、容积效率容积效率 Mv 液压马达

9、也有容积效率，与液压泵不同的是液压马达也有容积效率，与液压泵不同的是马达的马达的实际流量实际流量qM大于其理论的流量大于其理论的流量qMt(32) P61 马达马达的的理论流量理论流量qMt与与实际流量实际流量 qM之比为马达之比为马达的容积效率的容积效率Mv ,1tvtqqqqqqtqqq液压泵液压泵,1MtMMtM vMqqqq液压马达液压马达MqqMtqMtMqqq 5 5、功率功率 （1）输入功率输入功率PMi为马达的进出口的压差为马达的进出口的压差 ，p（2）输出功率输出功率PMonTTPMMoM2(39)MiMpqP(38)P626 6、机械效率机械效率Mm 液压马达也有机械效率，

10、与液压泵不同的是液压马达也有机械效率，与液压泵不同的是实际输出的转矩实际输出的转矩TM 小于其理论转矩小于其理论转矩TMt1MMmMtTT(35)P62 马达的马达的实际输出的转矩实际输出的转矩TM与与理论转矩理论转矩TMt之比之比称为称为马达的机械效率马达的机械效率MmqpT液压马达液压马达1MMmMtTTMMtTTqpT液压泵液压泵因为有摩擦消耗能量因为有摩擦消耗能量tTT 1TTtm马达输出功率马达输出功率PMo与输入功率与输入功率PMi之比称马达的总之比称马达的总效效率率 。8 8、转矩和转速转矩和转速 7 7、总效率总效率 M(310)P62mMvMiMoMMPP（1）理论输出转矩理

11、论输出转矩 TMt由能量守衡定理由能量守衡定理：pqTpVpqTMtM(36)P62(2) 实际输出转矩实际输出转矩 TMmMmMtMMpVTT（3）转速转速 n VqVqnvMMtM(33) P62常用的计算公式：常用的计算公式： 计算泵的输入功率计算泵的输入功率rvmpqPP 计算计算泵泵的输出流量的输出流量vvtVnqq计算马达的实际输出转矩计算马达的实际输出转矩mMmMtMMpVTT计算马达的实际输出转速计算马达的实际输出转速VqVqnvMMtM例例1、某液压马达排量为某液压马达排量为250 mL/r，入口压力为入口压力为10MPa， 出口压力为出口压力为0.5 MPa，容积效率和机械

12、效率均容积效率和机械效率均为为0.9， 若输入流量为若输入流量为100 L/min， 试求试求 (1) 液压马达液压马达的实际输出转矩的实际输出转矩； (2) 液压马达液压马达的实际输出转速的实际输出转速。 (1)(1)液液压马达实际输出转矩压马达实际输出转矩 TM解解mMmMtMMpVTT根据公式根据公式mNTM3402/9 . 01025010)5 . 010(66(2) 液液压马达实际输出转速压马达实际输出转速 n根据公式根据公式VqVqnvMMtMmin/360250/9 . 0101003rn答答：(1) 液压马达液压马达的实际输出转矩的实际输出转矩为为340N.m； (2) 液压马

13、达液压马达的实际输出转速的实际输出转速为为360r/min。 例例2、某液压马达的进油压力为某液压马达的进油压力为10MPa，排量为排量为 20010-3L/r，总效率为总效率为0.75，机械效率为机械效率为0.9，试求试求 (1) 该马达输出的理论转矩该马达输出的理论转矩； (2) 若马达的转速为若马达的转速为500 r/min，则输入马达的则输入马达的 流量为多少流量为多少? ? (3) (3) 若外负载若外负载为为200 Nm（ n=500r/min）时马达时马达 的输入功率和输出功率各为多少的输入功率和输出功率各为多少? 解解:(1) 该马达输出的理论转矩该马达输出的理论转矩根据公式根

14、据公式pVTtM由题意可知由题意可知0出pPaMpp10mNpVTtM3 .318210102001010336(2) n=500 r/ /min 时马达的理论流量时马达的理论流量 min/100500102003LVnqtM83. 09 . 075. 0mMMvMmin/12083. 0100LqqvMtMM即输入马达的流量为即输入马达的流量为120L/min。(3) (3) 当压力为当压力为10 MPa时时，它输出的实际转矩为它输出的实际转矩为mNTTmMtMM5 .2869 . 03 .318 当外负载为当外负载为200 Nm，压力差压力差( (即马达进口压力即马达进口压力) )将将下降

15、，不是下降，不是10MPa，而是而是PaMPaM98. 6105 .286200马达的输入功率为马达的输入功率为: :MvMiMpqpVnPKWpqPMiM1460/101201098. 636马达的输出功率马达的输出功率KWPPMiMoM5 .1075. 014答答：(1) 该马达输出的理论转矩为该马达输出的理论转矩为318.3N.m； (2) 若马达的转速为若马达的转速为500 r/min，则输入马达则输入马达 的流量为的流量为120L/min； (3) (3) 若外负载为若外负载为200 Nm（ n=500r/min）时马时马 达的输入功率为达的输入功率为14KW, ,输出输出功率功率为

16、为10.5KW 。 三、液压马达的图形符号三、液压马达的图形符号 单向变量马达单向变量马达单向定量马达单向定量马达 constant displacement motor液压马达的图形符号液压马达的图形符号双向定量马达双向定量马达双向变量马达双向变量马达 当当压力油压力油进入其进油腔后，由于啮合点的半径进入其进油腔后，由于啮合点的半径x、y小于小于齿顶圆的半径齿顶圆的半径，因此在齿因此在齿1和和2 的齿面上变形成的齿面上变形成如图所示不平衡液压力如图所示不平衡液压力，该液压力相对于轴产生转矩。该液压力相对于轴产生转矩。齿轮在此转矩作用下齿轮在此转矩作用下，使齿轮马达按图示方向旋转使齿轮马达按图

17、示方向旋转，拖动外负载作功拖动外负载作功，当当改变进压力油的方向改变进压力油的方向时时，马达马达反反向向旋转。旋转。1、工作原理工作原理42 齿轮液压马达齿轮液压马达 (简称齿轮马达简称齿轮马达gear motor)齿轮马达齿轮马达工作原理工作原理 动画动画4 4）端面漏油润滑轴承，有专门设置的回油口）端面漏油润滑轴承，有专门设置的回油口；( (外泄外泄) ) 2、结构特点结构特点1 1）进油口）进油口( (孔孔) )与回油口与回油口( (孔孔) )相同相同( (因为马达要正反转因为马达要正反转) )；2 2）消除困油的卸荷槽）消除困油的卸荷槽对称分布对称分布；3 3）用）用O型密封圈型密封圈

18、防止油液外漏，减小螺钉拉力；防止油液外漏，减小螺钉拉力；3、齿轮马达输出的转速、转矩、功率齿轮马达输出的转速、转矩、功率MtMMvqqnVVMMmTpV 0MMMPTnpq 与一般齿轮泵一样，齿轮马达由于密封性差，容积与一般齿轮泵一样，齿轮马达由于密封性差，容积效率低，所以输入的油压不能过高，因而不能产生较效率低，所以输入的油压不能过高，因而不能产生较大的转矩，且它的转速和转矩都随着齿轮啮合情况而大的转矩，且它的转速和转矩都随着齿轮啮合情况而脉动，脉动，齿轮马达多用于高速低转矩的液压系统中。齿轮马达多用于高速低转矩的液压系统中。 1 1、 工作原理工作原理 如图所示如图所示，当高压油当高压油

19、p 从右边进入时，叶片从右边进入时，叶片5两两侧均受压力油侧均受压力油p 作用不产生转矩，叶片作用不产生转矩，叶片1和和4一侧受一侧受高压油的作用，另一侧受低压油的作用。而叶片高压油的作用，另一侧受低压油的作用。而叶片1 伸出面积大于叶片伸出面积大于叶片4伸出面积，故产生使转子伸出面积，故产生使转子顺时顺时针方向转动的转矩针方向转动的转矩。同理，叶片。同理，叶片3和和2之间也产生之间也产生顺顺时针方向的转矩时针方向的转矩。如如改变进油方向，高压油改变进油方向，高压油p 进入进入叶片叶片3和和4之间容积之间容积及及1和和2之间容积之间容积时时，叶片带动转叶片带动转子子逆时针方向逆时针方向转动转动

20、。 43 叶片液压马达叶片液压马达 1 1）叶片）叶片径向安装径向安装（以便马达（以便马达双向双向旋转）；旋转）；2 2）叶片底部有）叶片底部有燕尾弹簧燕尾弹簧，启动前叶片在弹簧力作，启动前叶片在弹簧力作 用下紧贴定子内表面，以保证马达有足够起动用下紧贴定子内表面，以保证马达有足够起动 的转矩输出；的转矩输出；3 3）壳体中装有）壳体中装有两个单向阀两个单向阀，以使马达，以使马达正反转动正反转动时时 叶片底部都通压力油；叶片底部都通压力油；4 4）外泄外泄结构。结构。2、 结构特点结构特点MMmTpV MtMMvqqnVV3、 输出的输出的转矩转矩和和转速转速注注：式中排量式中排量V 要用要用

21、双作用泵双作用泵的排量的排量V 公式求。公式求。 叶片马达一般是双作用式的定量马达叶片马达一般是双作用式的定量马达，其最大特其最大特点是体积小，惯性小，动作灵敏，允许换向频率很点是体积小，惯性小，动作灵敏，允许换向频率很高，甚至可在几毫秒内换向。其最大弱点是泄漏较高，甚至可在几毫秒内换向。其最大弱点是泄漏较大，机械特性较软，不能在低速下工作，调速范围大，机械特性较软，不能在低速下工作，调速范围不能很大。不能很大。因此适用于低转矩、高转速以及对惯性因此适用于低转矩、高转速以及对惯性要求较小，对机械特性要不严的场合。要求较小，对机械特性要不严的场合。 柱塞泵柱塞泵( (马达马达) )按其柱塞的排列

22、方式和运动方向的不同，按其柱塞的排列方式和运动方向的不同，可分为轴向柱塞泵可分为轴向柱塞泵( (马达马达) )和径向柱塞泵和径向柱塞泵( (马达马达) )两大类两大类 。 柱塞马达柱塞马达轴向马达轴向马达径向马达径向马达斜盘式斜盘式斜斜轴式轴式44 柱塞液压马达柱塞液压马达1、工作原理工作原理 轴向柱塞液压马达结构与轴向柱塞泵基本相同，轴向柱塞液压马达结构与轴向柱塞泵基本相同，斜盘和配油盘固定不动，缸体斜盘和配油盘固定不动，缸体( (转子转子) )和马达传动轴和马达传动轴用键相连，并一起转动。用键相连，并一起转动。当压力油通过配油盘窗口当压力油通过配油盘窗口输入到缸体柱塞孔中时输入到缸体柱塞孔

23、中时，压力油对柱塞产生，压力油对柱塞产生作用力作用力，将柱塞顶出，紧紧顶在斜盘端面上，斜盘给每个柱将柱塞顶出，紧紧顶在斜盘端面上，斜盘给每个柱塞的反作用力塞的反作用力F是垂直于斜盘端面的，压力分解为是垂直于斜盘端面的，压力分解为轴轴向分力向分力Fx 和和径向分力径向分力Fy 。1 1 斜盘斜盘2 2 缸体缸体 3 3 柱塞柱塞 4 4 配油盘配油盘5 5 马达轴马达轴 轴向分力轴向分力Fx与柱塞上液压推力相平衡，而与柱塞上液压推力相平衡，而径向分径向分力力Fy与柱塞轴线垂直，且与柱塞轴线垂直，且对缸体中心产生转矩对缸体中心产生转矩，从，从而驱动马达轴旋转，输出而驱动马达轴旋转，输出转矩转矩和和

24、转速转速。改变进油方改变进油方向，可改变其转向；改变倾角向，可改变其转向；改变倾角( (斜盘与转轴的夹角斜盘与转轴的夹角) )就可以改变排量，成为就可以改变排量，成为变量马达变量马达。MMmTpV MtMMvqqnVV2、马达输出的转矩马达输出的转矩、转速转速24Vd Dztg式中排量式中排量例例2 有一轴向柱塞马达，其输出转矩为有一轴向柱塞马达，其输出转矩为25 Nm，工作工作 压力为压力为50105 Pa，最小转速最小转速2 rpm，最大转速最大转速300 rpm ，其总效率为其总效率为0.9， 试求所需试求所需最大流量最大流量和和最小流量最小流量为多少为多少？minminMMMT nqp

25、解：解：由功率关系由功率关系MMMpqnT由题意由题意pp ，所需最小流量为所需最小流量为：所需最大流量为所需最大流量为：3353max52300 2510.5 10/min 17.5 10 (/ )50 100.9Mqmm s53735min22 257 10/min 11 10 (/ )50 100.9Mqmm s maxmaxMMMT nqp作业：作业： 教材教材p280 ，3-1，3-2，3-3 液压马达的种类液压马达的种类液压马达液压马达齿轮马达齿轮马达叶片马达叶片马达柱塞马达柱塞马达内啮合齿轮马达内啮合齿轮马达外啮合齿轮马达外啮合齿轮马达双作用叶泵马达双作用叶泵马达轴向柱塞马达轴向

26、柱塞马达径向柱塞马达径向柱塞马达斜盘式斜盘式斜轴式斜轴式(定量定量)(定量定量)(定量，定量，变量变量)(低速大转矩马达低速大转矩马达)3、 液压泵与液压马达的异同液压泵与液压马达的异同 各种液压泵和液压马达均是利用各种液压泵和液压马达均是利用“密封容积密封容积( (腔腔)”)”的的 周期性变化来工作的周期性变化来工作的。工作中均需要有配流盘等工作中均需要有配流盘等 装置辅助装置辅助，而且而且，“密封容积密封容积”分为高分为高 压区和低压压区和低压 区两个独立部分。区两个独立部分。 二者在工作中均会产生困油现象和径向力不平衡二者在工作中均会产生困油现象和径向力不平衡， 液压冲击液压冲击、流量脉

27、动和液体泄漏等一些共同的物流量脉动和液体泄漏等一些共同的物 理现象。理现象。（1 1）相同点）相同点 液压泵和马达是机械能和压力能互相转换的动力液压泵和马达是机械能和压力能互相转换的动力 装置装置，转换过程中均有能量损失转换过程中均有能量损失，所以均有容积所以均有容积 效率效率、机械效率和总效率机械效率和总效率，三者效率之间关系也相三者效率之间关系也相 同同，计算效率时计算效率时，要清楚输入量与输出量的关系。要清楚输入量与输出量的关系。 液压泵和马达工作原理是可逆的液压泵和马达工作原理是可逆的，理论上输入与理论上输入与 输出量有相同的数学关系；输出量有相同的数学关系； VTp22Vq液压泵液压

28、泵 2pVTVq2液压马达液压马达 液压泵和液压马达最液压泵和液压马达最重要的结构参数都是排量重要的结构参数都是排量， 排量的大小反映了液压泵和液压马达的性能。排量的大小反映了液压泵和液压马达的性能。VTp22Vq液压泵液压泵 2pVTVq2液压马达液压马达 动力不同动力不同 液压马达是靠输入液体压力来启动工作液压马达是靠输入液体压力来启动工作的的，而液压泵是由电动机等其他动力装置直接带动的，而液压泵是由电动机等其他动力装置直接带动的，因此因此结构上有所不同结构上有所不同。马达容积密封必须可靠马达容积密封必须可靠，为此，为此，叶片式马达叶片根部装有叶片式马达叶片根部装有燕尾弹簧燕尾弹簧，使其始

29、终贴紧定使其始终贴紧定子子，以便马达顺利起动以便马达顺利起动。（2） 差异差异 配流机构进出油口的不同配流机构进出油口的不同 液压马达有正液压马达有正、反转要求，反转要求，所以所以配流机构是对称配流机构是对称的的，进出油口进出油口孔径相同孔径相同；而液压而液压泵一般为单向旋转泵一般为单向旋转，其配流机构及卸荷槽其配流机构及卸荷槽不对称不对称，进进出油口出油口孔径不同孔径不同。 自吸性的差异自吸性的差异 液压马达依靠压力油工作液压马达依靠压力油工作，不需要不需要有自吸性有自吸性；而液压而液压泵必须有自吸能力泵必须有自吸能力。 防止泄漏形式不同防止泄漏形式不同 液压泵采用液压泵采用内泄漏内泄漏形式

30、形式，内部内部泄漏口直接与液压泵吸油口相通泄漏口直接与液压泵吸油口相通；而马达是双向而马达是双向运转运转，高低压油口互相变换高低压油口互相变换，所以采用所以采用外泄漏外泄漏式结式结构构。( (故泵故泵、马达不能互逆通用马达不能互逆通用) ) 液压马达容积效率比泵低液压马达容积效率比泵低由由 可知可知， 越小越小， 越小越小，液压马达的转速不宜过低，液压马达的转速不宜过低，即供油的流量不能太低即供油的流量不能太低。qqqtMtMvMtMqvM 液压马达起动转矩大液压马达起动转矩大，为使起动转矩与工作状态为使起动转矩与工作状态尽量接近尽量接近，要求其转矩脉动要小要求其转矩脉动要小，内部摩擦要小内部

31、摩擦要小，齿数齿数、叶片数叶片数、柱塞数应比液压泵多柱塞数应比液压泵多，马达的轴向马达的轴向间隙补偿装置的压紧力比泵小间隙补偿装置的压紧力比泵小，以减小摩擦。以减小摩擦。 一般为获得连续回转和转矩，尽量采用电动机一般为获得连续回转和转矩，尽量采用电动机。原因是液压马达成本高，结构复杂。若结构要求特原因是液压马达成本高，结构复杂。若结构要求特别紧凑和大范围的别紧凑和大范围的无级调速无级调速，更适合选用，更适合选用液压马达液压马达。 一般精度差、价格低、效率低的场合可选用齿轮马一般精度差、价格低、效率低的场合可选用齿轮马达；而高速、小转矩及要求动作灵敏的工作场合，达；而高速、小转矩及要求动作灵敏的

32、工作场合，应采用叶片式液压马达，如磨床液压系统；低速大应采用叶片式液压马达，如磨床液压系统；低速大扭矩、大功率的场合应采用径向柱塞液压马达。扭矩、大功率的场合应采用径向柱塞液压马达。液压马达的选用液压马达的选用 液压马达在选择时应尽量与液压泵匹配，减少损失，液压马达在选择时应尽量与液压泵匹配，减少损失，提高效率，提高效率，同时要注意以下几点同时要注意以下几点： 液压马达的起动性能液压马达的起动性能 不同类型液压马达，内部受力部件的力平衡性不不同类型液压马达，内部受力部件的力平衡性不同，摩擦力也不同，所以起动机械效率不同，有同，摩擦力也不同，所以起动机械效率不同，有的差别较大，如齿轮式起动机械效

33、率只有的差别较大，如齿轮式起动机械效率只有0.6左右，左右，而高性能低速大转矩的马达可达而高性能低速大转矩的马达可达0.9左右左右。 液压马达转速及低速稳定性液压马达转速及低速稳定性 液压马达转速决定于供油的流量及马达本身的排量，液压马达转速决定于供油的流量及马达本身的排量，所以要提高容积效率，必须注意密封性要好，泄漏太所以要提高容积效率，必须注意密封性要好，泄漏太多，低速时转速、转矩不稳定。所以要选用高性能的多，低速时转速、转矩不稳定。所以要选用高性能的液压马达，如低速大转矩马达液压马达，如低速大转矩马达。 调速范围调速范围 负载从低速到高速在很宽的范围内工作时，其负载从低速到高速在很宽的范

34、围内工作时，其调速范围越大越好，否则还需加装变速机构，使传调速范围越大越好，否则还需加装变速机构，使传动机构复杂化，调速范围为允许的最大和最低转速之动机构复杂化，调速范围为允许的最大和最低转速之比值。比值。调速范围宽的液压马达不但有好的低速稳定性，调速范围宽的液压马达不但有好的低速稳定性，还有好的高速性能还有好的高速性能。(单向单向. .双向双向. .定量定量. .变量变量, ,根据运动部件的运动要求而定根据运动部件的运动要求而定) 1 1、高速、低转矩时用高速、低转矩时用齿轮马达齿轮马达， ( (v低、转矩脉动性较大低、转矩脉动性较大) )；2、正反向转动变化频率较高，要求动作灵敏正反向转动

35、变化频率较高，要求动作灵敏、高高 速速、低转矩的场合，一般用低转矩的场合，一般用叶片马达叶片马达， （其转动惯量小）其转动惯量小）；3、在低速下，功率和转矩变化范围较大时，在低速下，功率和转矩变化范围较大时， 用用轴向柱塞马达轴向柱塞马达；4、 低速低速、大转矩，一般用大转矩，一般用径向柱塞马达径向柱塞马达。对于液压马达的选用对于液压马达的选用第二节第二节 液压缸液压缸 液压缸是液压传动系统中的执行元件，它的作用液压缸是液压传动系统中的执行元件，它的作用是将液压能转换为机械能，驱动工作机构作直线往是将液压能转换为机械能，驱动工作机构作直线往复运动或往复摆动。复运动或往复摆动。 一、液压缸的工作

36、原理一、液压缸的工作原理基本组成：基本组成：缸筒、活塞、缸筒、活塞、活塞杆、端活塞杆、端盖、密封件。盖、密封件。 二、液压缸的分类二、液压缸的分类 1. 1.按结构形式分：按结构形式分： （1 1）活塞缸）活塞缸 又分单活塞杆缸、双活塞杆缸又分单活塞杆缸、双活塞杆缸 （2 2）柱塞缸）柱塞缸 （3 3）摆动缸）摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸 2.2.按作用方式分：按作用方式分： （1 1）单作用液压缸）单作用液压缸 一个方向的运动依靠液压作用力实现，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；另一个方向依靠弹簧力、重力等实现； （2

37、）双作用液压缸）双作用液压缸 两个方向的运动都依靠液压作用力来实两个方向的运动都依靠液压作用力来实现；现； （3）组合缸）组合缸 活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组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。合、活塞缸与机械结构的组合等。 缸体组件缸体组件 包括缸筒、包括缸筒、缸盖、缸底等零件。缸盖、缸底等零件。 活塞组件活塞组件 包括活塞包括活塞与活塞杆等零件。与活塞杆等零件。 密封装置密封装置 有活塞与有活塞与缸筒、活塞杆与缸盖缸筒、活塞杆与缸盖的密封。的密封。 缓冲装置缓冲装置 排气装置排气装置 三、液压缸的组成四、液压缸基本参数的计算四、液压缸基本参数的

38、计算 1.双杆活塞缸双杆活塞缸 双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出，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根据安装方式不同又分为活塞杆固定式活塞杆固定式和和缸筒固定式缸筒固定式两种两种（1）液压缸固定式工作原理）液压缸固定式工作原理压力油p1 流量为q 从a 口进入缸左腔，当液压油的作用力克服阻力后，活塞和与之相连的工作台一起从左向右运动，缸右腔的油液(p2)则从b 口流出，若改变进油方向， 液压油从b口流入缸右腔，工作台的运动反向。 （2）活塞杆固定式工作原理）活塞杆固定式工作原理 压力p1 的液压油从孔口a 流入缸左腔，缸筒和工作台 从右向左运动，缸右腔的油液(p2)则从孔

39、口b 流出，改变进油方向，液压油从b口流入缸右腔，缸体向右运动。（3 3）推力及速度计算推力及速度计算 双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的双杆活塞缸的两个活塞杆的直径通常是相等的(直径用直径用d 表示表示)，故其左右两腔的有效工作面积也是故其左右两腔的有效工作面积也是相等的相等的(缸筒直径用缸筒直径用D 表示表示)。当进入液压缸的流量当进入液压缸的流量相同时，其往返相同时，其往返(正反正反)速度相等速度相等；)2(42dDqAvqvv当进入液压缸的压力相同时当进入液压缸的压力相同时，正反两方向的推力相等；正反两方向的推力相等；221212()()()4mmFA ppDdpp式中式中：A

40、液压缸的有效工作面积液压缸的有效工作面积；p2 回油腔压力回油腔压力。 m 液压缸的机械效率；液压缸的机械效率； 液压缸的容积效率；液压缸的容积效率；vD 活塞的直径；活塞的直径；d 活塞杆的直径；活塞杆的直径；q 输入液压缸的流量；输入液压缸的流量；p1 进油腔压力进油腔压力；4工作台工作台( (不属于液压缸组成部分不属于液压缸组成部分) )4vFvFqq1缸筒缸筒2活塞杆活塞杆3活塞活塞双双作用作用双双杆液压杆液压缸缸固定固定工作台的工作台的最大活动范围最大活动范围是活塞有效行程是活塞有效行程L 的的3 倍倍。vvFFqq缸筒缸筒活塞杆活塞杆活塞活塞工作台工作台双双作用作用双双杆活塞杆活塞

41、杆杆固定固定工作台的工作台的最大活动范围最大活动范围是缸有效行程是缸有效行程L 的的2 倍倍（4 4） 双作用双作用双活塞杆双活塞杆式液压缸的式液压缸的图形符号图形符号（5） 应用应用 缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床缸固定安装方式占地面积大，常用于小型机床(设备设备)。 杆固定占地面积较小，适用于中型及大型机床杆固定占地面积较小，适用于中型及大型机床(设备设备) 。2 2、双作用双作用单活塞杆单活塞杆式式液压缸液压缸 如图所示如图所示，单杆活塞缸单杆活塞缸也有也有缸固定缸固定式和式和杆固杆固定定式式两种两种安装方式安装方式，无论是缸固定式还是杆固定无论是缸固定式还是杆固定式，其式，其

42、工作台的最大活动范围工作台的最大活动范围都是活塞都是活塞(缸筒缸筒)有有效行程效行程L 的的2 倍倍。 单杆活塞缸由于单杆活塞缸由于左右两腔的有效工作面积不左右两腔的有效工作面积不相等相等，所以两腔所产生的所以两腔所产生的推力推力和和左右方向的速左右方向的速度不相等度不相等。双作用双作用单杆活塞缸单杆活塞缸缸固定缸固定式式缸筒缸筒活塞杆活塞杆3 3活塞活塞工作台工作台工作台的最大活动范围是有效行程工作台的最大活动范围是有效行程L 的的2 倍倍双作用双作用单杆活塞单杆活塞缸缸杆固定杆固定式式缸筒缸筒活塞杆活塞杆3 3活塞活塞4 4工作台工作台工作台的最大活动范围是有效行程工作台的最大活动范围是有

43、效行程L 的的2 倍倍双双作用作用单单活塞杆液压缸活塞杆液压缸A1A2v1F1v2F2 压力油为压力油为p1进入无杆腔，推动活塞进入无杆腔，推动活塞向右向右运动速度运动速度为为v1，回油压力回油压力p2，则推力则推力F1为为： 211114mmFD pA p若不计回油压力若不计回油压力，p2=0，则则：2221112212()()4mmFp Ap AD pDdp（1） 压力油进入无杆腔压力油进入无杆腔(以无杆腔作为工作油腔以无杆腔作为工作油腔)q1v1F若输入的油液流量为若输入的油液流量为q，则速度则速度v1为为：DqAqvvv2411（2） 压力油进入有杆腔压力油进入有杆腔(以有杆腔作为工作

44、油腔以有杆腔作为工作油腔)2222122112()()4mmFp Ap ADdpD p若不计回油压力若不计回油压力, ,p2=0，则则： 222121()4mmDdpA pF推力为推力为F2，速度为速度为v2，即即：q2v2F速度速度v2为为： 2222()4vvqvqAdD 工程实用上常把两方向上的速度工程实用上常把两方向上的速度v2和和v1的比值的比值称为称为速度比速度比，并记为并记为 ，即即：v22111vdDvv1vvdD 在已知活塞的直径在已知活塞的直径 D 和速比和速比 ，可确定活塞杆可确定活塞杆的直径的直径d 值，速比值，速比 越大，活塞杆的直径越大，活塞杆的直径d 越大越大 。

45、 vv（3 3） 双作用双作用单活塞杆单活塞杆式液压缸的式液压缸的图形符号图形符号 3 3、 差动油缸差动油缸( cyinder it differenti cyinder it differenti)1）差动连接差动连接当当双作用单杆液压缸双作用单杆液压缸左右两腔同时左右两腔同时 通压力油时通压力油时，由于油缸左由于油缸左、右两腔的有右两腔的有 效工作面积不相等效工作面积不相等，两腔的推力也不相两腔的推力也不相 等等，从而产生差动运动从而产生差动运动，这种油路的连这种油路的连 接形式称接形式称差动连接差动连接。 （简单定义差动连接简单定义差动连接双作用单杆油缸左右两腔相双作用单杆油缸左右两腔

46、相互接通并同时输入压力油时互接通并同时输入压力油时，称为称为差动连接差动连接。) ) qqqq3v3F双作用单杆液压缸的双作用单杆液压缸的差动连差动连接接qqq+ qA1A2v3F3 差动连接时的速度差动连接时的速度v3，推力推力F3 解得解得 dqAqAAqvvvv2432132322123134)(4)() (DvdDqAAvqAqqvvvv23112131()4mmmFp AAp Apd（忽略两腔连通油路的压力损失忽略两腔连通油路的压力损失 时时） 12pp 可见，差动连接时，实际起作用的有效面积可见，差动连接时，实际起作用的有效面积是是活塞杆的横截面积活塞杆的横截面积A3，又称差动面积

47、又称差动面积234dA差动连接的意义差动连接的意义： 采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到采用差动连接时，不增大油泵的供油量却可得到较大的速度较大的速度。 活塞反向运动，其速度活塞反向运动，其速度v2 从上面推导可知从上面推导可知，差动连接不能使运动反向差动连接不能使运动反向.要要活塞活塞反向反向运动运动必须进行如下油路设计（必须进行如下油路设计（见图见图）)(42222dDvvqAqv这种的油路设计既可以这种的油路设计既可以差动差动连接连接，又可以又可以反向运动反向运动。 A1A2Ddq2v反向反向运动的速度运动的速度v2 当要求当要求正反向运动速度相等正反向运动速度相等时时， )(4

48、222dDqvvdqvv243结论结论：把活塞杆的把活塞杆的直径直径d做成活塞做成活塞直径直径D的的0.707倍的倍的双双作用单杆缸作用单杆缸，采用差动连接采用差动连接，可有速度可有速度v3，反向运动非差反向运动非差动连接动连接，可有速度可有速度v2，且可得到且可得到正反向运动速度相等正反向运动速度相等v2= =v3。要使要使v2=v3，则则 ：22222(),244DddDdDddD707. 0,2定义：定义： 结构尺寸满足结构尺寸满足d=0.707D的双作用单杆的液压缸的双作用单杆的液压缸称为差动油缸称为差动油缸。差动油缸图形符号为：差动油缸图形符号为：2 2）差动油缸差动油缸差动油缸的差

49、动油缸的特点特点： 1. 具有双作用单杆的液压缸的特点具有双作用单杆的液压缸的特点；2. 具有具有d=0.707D结构尺寸结构尺寸；差动油缸的差动油缸的意义意义： 在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔在用定量泵供油时，以无杆腔为工作油腔，采用采用差动连接差动连接，有有正向正向运动运动速度速度v3，以有杆腔为工作油腔，以有杆腔为工作油腔，不能采用差动连接不能采用差动连接，可以得到反可以得到反向向运动运动速度速度v2，且可且可使使正反正反向向运动的速度相等运动的速度相等（v2= =v3）。 常有常有单叶片单叶片和和双叶片双叶片式两种结构形式，式两种结构形式，(也有也有多叶片式的多叶片式的)，摆动式

50、液压缸由，摆动式液压缸由缸筒缸筒1、叶片轴叶片轴2、定位块定位块3 和和叶片叶片4 组成组成，见图见图。4、摆动式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸摆动式液压缸也称也称回转式液压缸回转式液压缸或或摆动马达摆动马达。摆动马达（摆动缸）摆动马达（摆动缸）结构：叶片、缸体、输出轴结构：叶片、缸体、输出轴双叶片式双叶片式单叶片式单叶片式 单叶片单叶片摆动缸，其摆动角度可达摆动缸，其摆动角度可达300 ，双叶片双叶片摆摆缸其摆动角最大可达缸其摆动角最大可达150。双叶片双叶片摆动缸摆动缸输出转矩输出转矩是是单叶片单叶片的的2倍倍，在同等条件下在同等条件下角速度角速度则是单叶片的则是单叶片的一半一半。图形符号图形符号为为：321021()(/ )2RRqAvARRR bms)()(22122sradRRbvq2101212222112()()2()()()2MmmmRRP RpRR bpTbRRppN m 对对单叶片摆动缸单叶片摆动缸, ,输出输出转矩转矩TM和回转和回转角速度角速度分别为分别为： ZmppRRbTM)(2212122ZRRbqv)(22122当叶片为当叶片为z 时时, ,其其输出转矩输出转矩TM为为： 回转回转角速度角速度为为：式中式中 p1缸的进口压力缸的进口压