液压传动第四章2、第五章课件

《液压与气压传动》——课程课件2007年1月1日第四章液压执行元件本章基本内容液压马达的原理及其性能特点液压缸的原理及其性能特点液压缸的典型结构及其设计要点难点：液压马达的工作原理要求：掌握液压马达和缸的参数计算与选择，熟悉液压马达与缸的工作原理，了解液压缸的设计计算内容。液压执行元件作用：能量转换装置，将液压能（pq)转换成机械能输出（Fv或Tω)。科教片第四章液压执行元件第一节液压马达液压马达是将液压能转换成机械能，得到输出轴上的转速和转矩（Tω)。一、液压马达分类与工作原理1．液压马达的分类及特点分类：液压马达可分为高速和低速液压马达两大类。特点1)液压马达的排油口接油箱，压力稍大于大气压力，且进、出油口直径相同。第四章液压执行元件2)液压马达往往需要正、反转，所以在内部结构上应具有对称性。3)在确定液压马达的轴承形式时，应保证在很宽的速度范围内都能正常工作。4)液压马达在启动时必须保证良好的密封性。5)液压马达需要外泄油口。6)为改善液压马达的起动和工作性能，要求扭矩脉动小，内部摩擦小。第四章液压执行元件2．液压马达的工作原理1)齿轮式液压马达齿轮马达动画图。第四章液压执行元件

2)双作用叶片式液压马达

2所示。

第四章液压执行元件3)轴向柱塞式液压马达第四章液压执行元件轴向柱塞式液压马达,受力分析如图

图第四章液压执行元件二、液压马达主要参数计算1．工作压力与额定压力工作压力pM输入马达油液实际压力，大小决定于马达负载。马达压力差ΔpM

输入压力与出口压力的差值称为马达的压差。额定压力pn按试验标准规定，使马达连续正常工作最高压力。第四章液压执行元件2．排量和流量排量VM

(m3/rad)或(m3/r)流量不计泄漏流量称理论流量qMt，考虑泄漏流量为实际流量qM。若泄漏流量为△q，则 且有

第四章液压执行元件

3．容积效率和转速容积效率ηMv理论输入流量与实际输入流量的比值，

转速：第四章液压执行元件4．转矩和机械效率在不计马达的损失情况下，其输出功率等于输入功率，即理论转矩：实际转矩T：由于马达实际存在机械损失而产生损失扭矩ΔT，使得比理论扭矩Tt小，即马达的机械效率ηMm：等于马达的实际输出扭矩与理论输出扭矩的比

第四章液压执行元件5．功率和总效率马达实际输入功率为pqM，实际输出功率为Tω，马达总效率ηM：实际输出功率与实际输入功率的比值，即

6．最低回油背压最低回油背压是指液压马达为防止出现脱空现象，在回油腔必须保持的最低压力。最低回油背压越小，液压马达的性能越好。第四章液压执行元件

7．最低稳定转速最低稳定转速是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的最低转速。实际工作中，一般都希望最低稳定转速越小越好，这样就可以扩大马达的调速范围。第四章液压执行元件第四章液压执行元件三、液压马达的主要结构形式1．高速液压马达额定转速高于500r/min的马达属于高速马达。高速马达的基本形式有齿轮式、叶片式和轴向柱塞式。它们主要特点是转速高，转动惯量小，便于启动、制动、调速和换向。(1)齿轮式高速马达

具体见齿轮马达动画图1第四章液压执行元件(2)叶片式高速马达2第四章液压执行元件(3)柱塞式高速液压马达柱塞式高速液压马达一般都是轴向式。图第四章液压执行元件2．低速液压马达图1,图3,图4,图5,图6,转速高于500r/min的液压马达属于低速液压马达第四章液压执行元件它的基本形式是径向柱塞式：低速液压马达的主要特点是：排量大，体积大，转速低，可以直接与工作机构连接，不需要减速装置，使传动机构大大简化，低速液压马达的输出扭矩较大，可达几千到几万Nm，因此又称为低速大扭矩液压马达。(1)径向柱塞马达

1)单作用连杆型径向柱塞马达

第四章液压执行元件活塞式液压马达,供油分析如图2)多作用内曲线柱塞马达第四章液压执行元件第二节液压缸

一、液压缸概述液压缸是把液体的压力能转换成直线往复运动或往复摆动的机械能装置。1．液压缸的分类、特点和职能符号液压缸的分类，特点及图型符号见表4-4第四章液压执行元件第四章液压执行元件第四章液压执行元件第四章液压执行元件双杆活塞缸可分为活塞杆固定式和缸筒固定式两种。如图4-9a、4-9b所示第四章液压执行元件2．双杆活塞缸的基本参数计算双杆活塞缸两端活塞杆直径相等，当分别向左、右两腔输入相同的压力和流量时，液压缸左、右两个方向上输出的推力F和速度υ相等，即第四章液压执行元件3．单杆活塞缸的基本参数计算单杆活塞缸的基本参数计算简图见图4-10。图(1)无杆腔工作见大腔工作图，活塞上产生的推力F1和速度υ1分别为

(N)

(m/s)式中q1——进油流量第四章液压执行元件(2)有杆腔工作见小腔工作图，活塞上产生的推力F2和速度v2分别为

(N)

(m/s)式中q2——进油流量若q1

=q2=q，p1=p，p2=0则

第四章液压执行元件(3)差动连接如图4-11、差动工作图。活塞的运动速度υ3为

活塞的推力F3为

第四章液压执行元件若使A2=A1/2，即，则差动连接缸在两个方向上的速度，输出推力均相等。三种连接速度比较第四章液压执行元件4．柱塞缸的基本参数计算柱塞缸见图4－12、

柱塞缸1、柱塞缸2。柱塞的推力和速度分别为

(N)

M/S

第四章液压执行元件5．摆动缸单叶片摆动缸动画、双叶片摆动缸原理图双叶片摆动缸的输出转矩是单叶片摆缸的两倍，而角速度则是单叶片摆缸的一半。第四章液压执行元件6．增压缸增压缸原理图、增压缸原理图2。2增压缸同一个活塞杆上的两个活塞直径是不同的。当低压油p1进入左端大腔时，活塞向右运动，其小腔输出高压油p2。第四章液压执行元件7、增速缸见增速缸原理图，38、伸缩缸见单作用伸缩缸原理图、单作用伸缩缸原理图2、双作用伸缩缸原理图2，39、齿轮齿条缸见齿轮齿条缸原理图第四章液压执行元件二、液压缸的典型结构

1．液压缸的典型结构举例单杆缸装配动画图4-15所示为双作用单活塞杆液压缸结构图。它主要由缸底1、缓冲装置2、活塞8、缸筒11、活塞杆12、导向套13、端盖15、导向套13和密封装置等零件组成。第四章液压执行元件2．液压缸的组成第四章液压执行元件第四章液压执行元件(1)缸筒和缸盖缸筒和缸盖的结构形式与液压缸工作压力及所使用的材料有关。工作压力小于10MPa时，使用铸铁材料，工作压力小于20MPa时使用无缝钢管，工作压力大于20MPa时使用铸钢或锻钢材料。第四章液压执行元件图4-16a为焊接式连接，图4-16b为半环式连接。图4-16c，f为螺纹式连接，有内螺纹连接和外连接两种方式。图4-16d为拉杆式连接。图4-16e为法兰式连接。第四章液压执行元件(2)活塞和活塞杆

活塞和活塞杆的结构形式有整体式，螺纹连接式，半环连接式和销连接式等多种形式，如图4-17所示。图4-17a螺纹式连接此结构拆装方便，但在高压大负载下需要螺母防松装置。第四章液压执行元件图4-17c为半环连接，此结构较复杂，拆装不便，但工作可靠。图4-17d为销式连接，此结构简单，多用于双活塞杆缸。第四章液压执行元件(3)密封装置

密封分为动密封和静密封两大类。设计和选用密封装置的基本要求是：密封装置应具有良好的密封性能，并随压力的增加能自动提高；动密封处运动阻力要小；密封装置要耐油抗腐蚀、耐磨、寿命长、制造简单、拆装方便。常见的密封方法有以下几种。1)间隙密封

间隙密封结构如图8所示。第四章液压执行元件2)活塞环密封活塞环密封结构如图4-19所示。3)密封圈密封密封圈采用橡胶，尼龙或其它高分子材料制成，密封圈密封是目前使用最为广泛的一种密封形式。第四章液压执行元件图4-20a,b,c分别表示了用O型，V型和Y型橡胶密封圈在活塞杆和端盖密封处的应用。活塞杆密封处设置防尘圈。防尘圈的唇边应朝向活塞杆外伸的一侧，如图4-20d所示。第四章液压执行元件4．缓冲装置为了减小冲击，防止碰撞，必须在高速高质量液压缸中设置缓冲装置。常见缓冲装置的结构有环状间隙式、节流口面积可变式和节流口面积可调式等。第四章液压执行元件图4-21a是一种环状间隙式缓冲装置。