液压与气压传动--第03章液压执行元件3.1

1、Chapter 3 Hydraulic Actuators 液压执行元件液压执行元件3.1 Hydraulic Motors 液压马达液压马达3.2 Hydraulic Cylinders 液压缸液压缸（1 1）从原理上讲，马达和泵是可逆的。）从原理上讲，马达和泵是可逆的。 泵泵用电机带动，输出的是压力能（压力和流量）；用电机带动，输出的是压力能（压力和流量）； 马达马达输入压力油，输出的是机械能（转矩和转速）。输入压力油，输出的是机械能（转矩和转速）。 （2 2）从结构上看，马达和泵是相似的。从结构上看，马达和泵是相似的。 （3 3）马达和泵的工作原理均是利用密封工作容积的变化吸油和马达和泵

2、的工作原理均是利用密封工作容积的变化吸油和 排油的。排油的。 泵泵工作容积增大时吸油，减小时排出高压油；工作容积增大时吸油，减小时排出高压油；马达马达工作容积增大时进入高压油，减小时排出低压油。工作容积增大时进入高压油，减小时排出低压油。1.液压马达与泵的相同点液压马达与泵的相同点 （1 1）泵是）泵是能源装置能源装置，马达是，马达是执行元件执行元件。 （2 2）泵的吸油腔一般为）泵的吸油腔一般为真空真空，马达，马达排油腔的压力稍高于大气压力排油腔的压力稍高于大气压力，没有特殊要求，进出油口尺寸相同。没有特殊要求，进出油口尺寸相同。 （3 3）泵的结构需保证有）泵的结构需保证有自吸自吸（sel

3、f priming ）能力能力，而马达无此要，而马达无此要求。求。 （4 4）泵一般是）泵一般是单向旋转单向旋转，马达需要，马达需要正反转正反转（内部结构需对称）。（内部结构需对称）。 （5 5）马达起动时需克服较大的静摩擦力，因此要求）马达起动时需克服较大的静摩擦力，因此要求起动扭矩大起动扭矩大；扭矩脉动小，内部摩擦小。扭矩脉动小，内部摩擦小。（6 6）泵）泵希望容积效率高希望容积效率高；马达；马达希望机械效率高希望机械效率高。2.2.液压马达与泵的不同点液压马达与泵的不同点 一、液压马达特点及分类一、液压马达特点及分类原理：原理：与液压泵有与液压泵有可逆性可逆性，输出转矩，输出转矩T T和

4、转速和转速n n但因用途不同与泵结构上有些差别：但因用途不同与泵结构上有些差别：n马达要求正反转，其结构具有马达要求正反转，其结构具有对称性对称性；n对最低稳定速度有一定要求；对最低稳定速度有一定要求；n不具备自吸能力，需要一定的初始密封。不具备自吸能力，需要一定的初始密封。第一节第一节 液压马达液压马达1 1、特点、特点 【课堂练习课堂练习】 外啮合齿轮泵作马达用，原进油口改作出油口，外啮合齿轮泵作马达用，原进油口改作出油口，原出油口改作进油口，则马达的转向（原出油口改作进油口，则马达的转向（ ）。）。 A. 与作泵时转向相同与作泵时转向相同 B. 与作泵时转向相反与作泵时转向相反 C. 转

5、向无法确定转向无法确定 D. 根本转不起来根本转不起来B液压泵和液压马达的图形符号液压泵和液压马达的图形符号2、分类、分类 ns500r/min 为为高速高速液压马达液压马达1）按转速分为）按转速分为 通常为径向柱塞马达。通常为径向柱塞马达。:、，可达，可达。所以又称。所以又称 。 通常为通常为、和和等。等。:（一般高于（一般高于）、）、，故又称故又称。ns 500r/min 为为低速低速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2）按结构分为）按结构分为二、液压马达工作原理二、液压马达工作原理1、 齿轮马达齿轮马达n工作原理工作原理n结构特点结构特点 进出油口相等，有单

6、独的进出油口相等，有单独的泄油口；泄油口； 为减少摩擦力矩，采用滚为减少摩擦力矩，采用滚动轴承；动轴承； 为减少转矩脉动，齿数较为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。泵的齿数多。应用应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的转矩，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高速小转矩的的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。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。齿轮马达齿轮马达叶片马达叶片马达柱塞马达柱塞马达2）按结构分为）按结构分为（1 1）轴向柱塞马达

7、）轴向柱塞马达n结构特点结构特点 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆互逆的的 配流盘为配流盘为对称结构对称结构n应用应用 作作变量马达变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，。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。大，转速越低。能在低速下稳定运转，普遍应用于工程、能在低速下稳定运转，普遍应用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。2 2、柱塞马达、柱塞马达n工作原理工作原理齿轮马达齿轮马达叶片马达叶片马达柱塞

8、马达柱塞马达2）按结构分为）按结构分为3 3、叶片式液压马达、叶片式液压马达n结构特点：结构特点： 进出油口相等进出油口相等，有单独的，有单独的泄油口；泄油口； 叶片径向放置，叶片底部叶片径向放置，叶片底部设置有设置有预紧（燕式）弹簧预紧（燕式）弹簧； 在高低压油腔通入叶片底在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有部的通路上装有单向阀单向阀。应用：应用： 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但转动惯量小，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、力学泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、力学性能要求不严格，动作要求灵敏的场合。性能要求不严格，动

9、作要求灵敏的场合。是指液压马达是指液压马达进口处的压力；工作压进口处的压力；工作压 力力p p大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值称为马达的压差的压差p p；是指液压马达在是指液压马达在条件下，按条件下，按规规定定 。 指液压马达轴指液压马达轴由其由其的的得到的油液体积；得到的油液体积； 指在指在的情况下，由的情况下，由得到得到所需输入油液的流量。所需输入油液的流量。三、液压马达的基本参数和基本性能三、液压马达的基本参数和基本性能泵和马达的排量标准系列泵和马达的排量标准系列（单位：单位：mL/ /r） ，10，12.5，（，（14），），16

10、，（，（18），），20，（22.5），），25，（，（28），），31.5，（，（35.5），），40， ，4000，（，（4500），），5000，（，（5600），）， 6300，（，（7100），），8000，9000， 。液压马达能产生的液压马达能产生的 为：为：t12 Tp V液压马达输出的液压马达输出的为：为：m12TpV液压马达的液压马达的时，马达的时，马达的为：为： VqnVq=Vn, =2npq=Tt低速稳定性低速稳定性 爬行现象爬行现象：由于有由于有，为了达到液压马达要求的转速，实，为了达到液压马达要求的转速，实际输入的际输入的 须须。容积效率为：。容积效率为：tVqq：

11、由于有由于有，液压马达的，液压马达的一定一定。因此机械效率为：。因此机械效率为：tmTT 液压马达的液压马达的为：为： mV 液压马达液压马达 为为：pqP i液压马达液压马达为为 ：o2PTnT 式中，式中，液压马达进、出口的压力差；液压马达进、出口的压力差； 液压马达的角速度和转速。液压马达的角速度和转速。5 5、调速范围、调速范围 最大转速和最低转速之比，越宽越好。最大转速和最低转速之比，越宽越好。【例【例1 1】如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输如图所示为定量泵和定量马达系统，已知泵的输出压力出压力p pp p10MPa10MPa，排量，排量 V Vp p10m10mL L/r

12、/r，转速，转速n np p1450r/min1450r/min，容积效率，容积效率pvpv0.90.9，机械效率，机械效率pmpm0.90.9，液压马达排量液压马达排量 V Vm m10m10mL L/r/r，容积效率，容积效率mvmv0.90.9，机械，机械效率效率mmmm0.90.9，泵出口与马达进口间管道压力损失为，泵出口与马达进口间管道压力损失为0.5MPa0.5MPa，其它损失不计，试求：，其它损失不计，试求： （1 1）液压泵的输出功率）液压泵的输出功率 P Popop； （2 2）液压泵的驱动功率）液压泵的驱动功率 P Pipip； （3 3）液压马达的输出转速）液压马达的输出

13、转速 n nM M、转矩、转矩T TM M和输出功率和输出功率P Pomom。 例例 题题解：解：（1）液压泵输出功率液压泵输出功率 Pop（2）液压泵驱动功率液压泵驱动功率 Pip（3）液压马达输出转速液压马达输出转速 nM o217526850.9 0.9pipopPPW 6610 101450 10 100.9/602175opppPp qW 66145010100.90.91174.5()1010pmvMmqnrpmV 液压马达输出转矩液压马达输出转矩TM 液压马达输出功率液压马达输出功率PommNpVTmmmM6 .1329 . 0105 . 0101010266)16746 .13

14、605 .117422WTnPMMom（ 【例【例2】图示系统中，已知泵的排量图示系统中，已知泵的排量Vp40 mL/r，转速，转速 np=1450 r/min，机械效率和容积效率均为，机械效率和容积效率均为0.9；变量马；变量马达的排量范围为达的排量范围为 Vm40 100mL/r，机械效率和容积，机械效率和容积效率为效率为0.9，马达的负载扭矩，马达的负载扭矩 Tm 40 Nm。不计管。不计管 道道损失，试求：损失，试求： 1.泵的输出流量泵的输出流量 q p； 2.马达最大进口压力马达最大进口压力 p m； 3.马达转速马达转速 n m 的范围；的范围；4.液压系统的最大输入功率液压系统

15、的最大输入功率 Pi。解解：1.泵的输出流量泵的输出流量 qp= npVppv = 1450604010 - -60.9 = 8.710- -4（m3/ /s）= 52.2 L/ /min 2.马达的最大进口压力马达的最大进口压力 pm 马达的负载扭矩恒定，因此马达的负载扭矩恒定，因此当马达排量调至当马达排量调至 最小时最小时，在马达进出口两端具有最大的压力降在马达进出口两端具有最大的压力降。 马达出口直通油箱，其进口压力即为马达的马达出口直通油箱，其进口压力即为马达的 进出口压差，故有：进出口压差，故有：3.马达的转速范围马达的转速范围 系统的最大工作压力低于溢流阀的调定压力，系统的最大工作压力低于溢流阀的调定压力， 在不考虑管道损失的情况下，在不考虑管道损失的情况下，油泵的输出流量即油泵的输出流量即 为马达的输入流量为马达的输入流量。 当马达的排量调至最大时，其转速最低：当马达的排量调至最大时，其转速最低： nm min= qpmv/ /Vm max = 8.710 - -40.9( (10010 - -6) ) = 7.83 ( (r/s) )= 469.8 rpm)(79 . 0104040226minMPaVTpmmmmm 马达的排量调至最小时，其转速最高为马达的排量调至最小时，其转速最高为 nm max= qpmv/ /Vm min