第3章 液压马达与液压缸

1、1第三章第三章 液压马达与液压缸液压马达与液压缸3.1 液压执行元件概述液压执行元件概述3.2 液压马达液压马达 Hydraulic Motor3.3 液压缸液压缸 Hydraulic Cylinder2本章要求本章要求n了解液压执行元件的概念了解液压执行元件的概念n了解液压马达的工作原理、主要参数、主要了解液压马达的工作原理、主要参数、主要类型及其适用的场合类型及其适用的场合n了解液压缸的工作原理、结构、主要参数、了解液压缸的工作原理、结构、主要参数、主要类型及其适用的场合主要类型及其适用的场合n会简单进行会简单进行液压缸的力、速度以及结构参数液压缸的力、速度以及结构参数之间的计算之间的计算

2、3o液压执行元件（液压执行元件（Hydraulic actuator/ executive component）3.1 液压执行元件概述液压执行元件概述液压执行元件液压执行元件液压能液压能机械能机械能力力位移位移速度速度加速度加速度线位移线位移角位移角位移o液压执行元件分类液压执行元件分类n液压马达液压马达n液压缸液压缸4第三章第三章 液压马达与液压缸液压马达与液压缸3.1 液压执行元件概述液压执行元件概述3.2 液压马达液压马达 Hydraulic Motor3.3 液压缸液压缸 Hydraulic Cylinder53.2 液压马达液压马达 Hydraulic Motor液压泵液压泵液压马

3、达液压马达63.2 液压马达液压马达 Hydraulic Motoro 液压马达与液压泵液压马达与液压泵n液压马达是使负载作液压马达是使负载作连续旋转连续旋转的执行元件，其的执行元件，其内部构造与液压泵类似，内部构造与液压泵类似，差别仅在于：差别仅在于：液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是压力油；液压泵的旋转是由电机所带动，输出的是压力油；液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。液压马达则是输入液压油，输出的是转矩和转速。n液压马达和液压泵在液压马达和液压泵在细部结构细部结构上存在一定的差上存在一定的差别。别。7液压泵与液压马达液压泵与液压马达从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有

4、差异从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异1 1、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同2 2、结构上要求泵有自吸能力、结构上要求泵有自吸能力3 3、马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称、马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称4 4、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作5 5、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动、液压马达应有较大的起动扭矩和较小的脉动8液压马达回路液压马达回路ABPT溢流阀溢流阀液压泵液压泵液压马达液压马达9 油缸油泵油马达

5、，工作原理属一家：油缸油泵油马达，工作原理属一家：能量转换共同点，均靠容积来变化，能量转换共同点，均靠容积来变化，出油容积必缩小，进油容积则扩大。出油容积必缩小，进油容积则扩大。油泵输出压力油，出油当然是高压，油泵输出压力油，出油当然是高压，缸和马达与泵反，出油自然是低压。缸和马达与泵反，出油自然是低压。工作压差看负载，负载含义要记下：工作压差看负载，负载含义要记下：油泵不仅看外载，管路阻力也得加，油泵不仅看外载，管路阻力也得加，缸和马达带负载，压差只是克服它。缸和马达带负载，压差只是克服它。流量大小看速度，再看排量小与大，流量大小看速度，再看排量小与大，单位位移需油量，排量含义就是它。单位位

6、移需油量，排量含义就是它。 液压缸、液压泵、液压马达的共性液压缸、液压泵、液压马达的共性10一、液压马达的分类和工作原理一、液压马达的分类和工作原理分类：分类：l 按速度分类：按速度分类：l 按结构分类：按结构分类：齿轮式、叶片式、柱塞式齿轮式、叶片式、柱塞式等其它形式等其它形式11低低速速液液压压马马达达轴轴向向柱柱塞塞马马达达径径向向柱柱塞塞马马达达齿齿轮轮马马达达定定量量马马达达轴轴向向柱柱塞塞马马达达变变量量马马达达马马达达12n高速液压马达的基本形式有高速液压马达的基本形式有齿轮式、螺杆式、叶片式和齿轮式、螺杆式、叶片式和轴向柱塞式轴向柱塞式等。等。n高速液压马达的主要特点是转速高、

7、转动惯量小，便于启动和高速液压马达的主要特点是转速高、转动惯量小，便于启动和制动。通常高速液压马达输出转矩不大（仅几十制动。通常高速液压马达输出转矩不大（仅几十N.m到几百到几百N.m），所以又称为），所以又称为高速小转矩马达。高速小转矩马达。n 低速液压马达的基本形式是低速液压马达的基本形式是径向柱塞式。径向柱塞式。n低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低（可达每低速液压马达的主要特点是排量大、体积大、转速低（可达每分钟几转甚至零点几转）、输出转矩大（可达几千分钟几转甚至零点几转）、输出转矩大（可达几千N.m到几万到几万N.m）,所以又称为所以又称为低速大转矩液压马达低速大转矩液压马

8、达。13o 液压马达的图形符号液压马达的图形符号1415齿轮马达的特点应用齿轮马达的特点应用n齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，齿轮马达具有体积小，重量轻，结构简单，工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小工艺性好，对污染不敏感，耐冲击，惯性小等优点。等优点。n因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛因此，在矿山、工程机械及农业机械上广泛使用。使用。n但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用但由于压力油作用在液压马达齿轮上的作用面积小，所以输出转矩较小，一般都用于面积小，所以输出转矩较小，一般都用于高高转速低转矩转速低转矩的情况下。的情况下。1617181920马达没有泄漏时，使马达输出轴旋转一

9、周所需要马达没有泄漏时，使马达输出轴旋转一周所需要油液的体积，单位油液的体积，单位L/rL/r21222324重要的是明确重要的是明确输输入入和和输出输出2526272829径向柱塞式液压马达径向柱塞式液压马达30313233343536第三章第三章 液压马达与液压缸液压马达与液压缸3.1 液压执行元件概述液压执行元件概述3.2 液压马达液压马达 Hydraulic Motor3.3 液压缸液压缸 Hydraulic Cylinder373.3 液压缸液压缸一、液压缸概述一、液压缸概述二、液压缸的典型结构二、液压缸的典型结构三、液压缸的设计和计算三、液压缸的设计和计算3839液压缸是液压缸是使

10、负载作直线运动的执行元件使负载作直线运动的执行元件。1 1、液压缸分类、液压缸分类n按结构特点分：活塞缸、柱塞缸、摆动缸。按结构特点分：活塞缸、柱塞缸、摆动缸。n按作用方式：分为按作用方式：分为单作用式单作用式液压缸和液压缸和双作用式双作用式液压缸两类。液压缸两类。l单作用式液压缸又分为单作用式液压缸又分为无弹簧式、附弹簧式、柱塞式无弹簧式、附弹簧式、柱塞式三种，如三种，如图图3-1所示。所示。l双作用式液压缸又分为双作用式液压缸又分为单杆形，双杆形单杆形，双杆形两种，如图两种，如图32所示。所示。40414243444546474849505152535455565758596061625、

11、摆动式液压缸、摆动式液压缸The limited angle rotary actuatorn摆动式液压缸是输出扭矩并实现摆动式液压缸是输出扭矩并实现往复运动的往复运动的执行元件执行元件，也称，也称摆动式液压马达摆动式液压马达。n有有单叶片单叶片和和双叶片双叶片两种形式。图中定子块固两种形式。图中定子块固定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根定在缸体上，而叶片和转子连接在一起。根据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。据进油方向，叶片将带动转子作往复摆动。635、摆动式液压缸、摆动式液压缸The limited angle rotary actuator64摆动式液压马达摆动式液压马达6566摆

12、动式液压缸结构摆动式液压缸结构摆动式液压缸 A A AA1定子块 2缸体 3弹簧 4密封镶条 5转子 6叶片 7支承盘 8盖板67 如图所示，若输入液压油的流量为如图所示，若输入液压油的流量为Q和和摆动轴输出的角速度摆动轴输出的角速度 之间的关系为：之间的关系为：Q= /4(D2-d2)b.n=(b/8)(D2-d2) 所以所以 8Q/b(D2-d2)式中式中 n摆动轴的转速摆动轴的转速(n= /2 )；b叶片宽度；叶片宽度； D、d见图。见图。单叶片式摆动液压缸计算简图686970伸缩缸的应用液压电梯伸缩缸的应用液压电梯71727374二、液压缸的典型结构二、液压缸的典型结构75767778

13、798081828384858687888990919293三、液压缸的设计和计算三、液压缸的设计和计算n 液压缸的设计和计算是在对整个液压系统液压缸的设计和计算是在对整个液压系统进行工况分析，计算了最大负载力，先定进行工况分析，计算了最大负载力，先定了工作压力的基础上进行的，因此：了工作压力的基础上进行的，因此：n 首先要根据使用要求确定结构类型，首先要根据使用要求确定结构类型，n 再按照负载情况，运动要求决定液压缸的主要再按照负载情况，运动要求决定液压缸的主要结构尺寸；结构尺寸；n 最后进行结构设计。最后进行结构设计。94液压缸主要尺寸的确定液压缸主要尺寸的确定1 1、工作压力的选取、工作

14、压力的选取 根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，根据液压缸的实际工况，计算出外负载大小，然后参考下表选取适当的工作力。然后参考下表选取适当的工作力。 952 2、活塞杆直径、活塞杆直径d d与缸筒内径与缸筒内径D D的计算的计算 受拉时：受拉时： d=(0.3-0.5)Dd=(0.3-0.5)D 受压时：受压时： d=(0.5-0.55)D (pd=(0.5-0.55)D (p1 15mpa) 5mpa) d=(0.6-0.7)D (5mpa pd=(0.6-0.7)D (5mpa p1 17mpa) 7mpa)7mpa)963 3、液压缸缸筒壁厚和外径的计算、液压缸缸筒壁厚和外径的计算 缸筒最薄处壁厚：缸筒最薄处壁厚：ppy yD/2()D/2() 缸筒壁厚；缸筒壁厚；DD缸筒内径；缸筒内径； p py y缸筒度验压力，当额定压缸筒度验压力，当额定压P Pn n160 x10160 x105 5P Pa a时，时，Py=1.25Pn Py=1.25Pn ； ()()缸筒材料许用应力。缸筒材料许用应力。()=()=b b/n/n。974 4、活塞杆的计算、活塞杆的计算直径强度校核：直径强度校核：d4F/()d4F/()1/21/2dd活塞杆直径；活塞杆直径；FF液压缸的负载；液压缸的负载； ()()活塞杆材