液压与气压传动3

第三章

液压马达液压缸

第一节液压马达

一、液压马达概述液压马达是将液体压力能转换为机械能的装置，输出转矩和转速，是液压系统的执行元件。马达与泵在原理上有可逆性，但因用途不同结构上有些差别：马达要求正反转，其结构具有对称性；而泵为了保证其自吸性能，结构上采取了某些措施。

（一）液压马达的工作原理叶片液压马达工作原理：结构与双作用式叶片泵相似，只是叶片径向布置；改变马达的进出油方向，即可改变马达的旋向。

结构特点：（1）液压马达由压力油驱动：要求马达的进油腔与排油腔要可靠隔离，且分别连通进、排油口。

（2）液压马达要求正反转：其结构具有对称性；进出油口相等，有单独的泄油口。

（3）液压马达的泄露：除影响马达的容积效率和压力值外，还影响马达的制动性能。

（二）液压马达的特性参数1、工作压力与额定压力工作压力：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Δp。额定压力：能使马达连续正常运转的最高压力。

2、流量与容积效率其中：qMt为理论流量，马达在没有泄漏时，达到要求转速所需进口流量。由于马达存在间隙，产生泄漏△q，为达到要求转速，则输入马达的实际流量必须为：

容积效率：马达的理论流量qMt与实际流量流量qM之比：

3、排量与转速排量V：为ηV等于1

时，输出轴旋转一周所需油液体积。转速n：

4、转矩、机械效率和起动机械效率按能量守恒可得液压马达的理论转矩TMt为：液压马达输出的实际转矩：液压马达的机械效率：由于有摩擦损失．液压马达的实际输出转矩TM一定小于理论转矩TMt

起动机械效率ηM0马达的起动转矩TM0与同一压差下的理论转矩TMt之比：

5、功率与总效率马达输入功率：马达输出功率：马达的总效率：

（三）液压马达的分类：高速低速>500r/min<500r/min转速

高速液压马达有齿轮马达、螺杆马达、叶片马达、轴向柱塞马达等。低速液压马达有单作用连杆型径向柱塞马达和多作用内曲线径向柱塞马达等。

（四）液压马达图形符号

二、高速液压马达（一）齿轮液压马达

结构特点进出油口相等，有单独的泄油口；为减少摩擦力矩，采用滑动轴承；为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。应用由于密封性能差，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，因此仅用于高速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。

（二）叶片液压马达工作原理

结构特点进出油口相等，有单独的泄油口；叶片径向放置，叶片底部设置有燕式弹簧；在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。

应用转动惯量小，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、机械性能要求不严格的场合。

（三）轴向柱塞液压马达工作原理

结构特点轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。

配流盘为对称结构。

应用作变量马达。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，产生的转矩越大，转速越低。

三、低速液压马达低速液压马达通常是径向柱塞式结构，为了获得低速和大转矩，采用高压和大排量，它的体积和转动惯量很大，不能用于反应灵敏和频繁换向的场合。

（一）单作用连杆型径向柱塞马达

（二）多作用内曲线径向柱塞马达结构组成（动画）

结构原理

壳体内环由x个导轨曲面组成，每个曲面分为a、b两个区段；缸体径向均布有z

个柱塞孔，柱塞球面头部顶在滚轮组横梁上，使之在缸体径向槽内滑动；b段导轨对柱塞组件的法向反力

柱塞、滚轮组组成柱塞组件，的切向分力对缸体产生转矩；配流轴圆周均布2x

个配流窗口，其中x

个窗口对应于a段，通高压油，x个窗口对应于b段，通回油（x≠z

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第二节液压缸

Hydrauliccylinder一、液压缸的分类和速度推力特性

液压缸是用油液的压力能来实现直线往复运动的执行元件。

液压缸按其结构形式．可以分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和复合缸等。它们输入为压力和流量，输出为力和速度。（一）活塞式液压缸

活塞缸按结构形式可分为双杆活塞缸和单杆活塞缸A、双杆活塞缸

双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出。三维图

职能符号：

双杆活塞缸有两种安装形式：缸体固定和活塞杆固定缸体固定动画杆固定动画缸筒固定式双杆活塞缸，活塞通过活塞杆带动工作台移动，工作台移动范围等于活塞有效行程的三倍。占地面积大．因此仅适用于小型机床。活塞杆固定式双杆活塞缸，缸筒与工作台相连，活塞杆通过支架固定在机床上，此种安装形式，工作台的移动范围等于活塞有效行程的二倍，因此占地面积小，常用于大中型设备中。

当双杆活塞缸两端活塞杆直径相等，且分别向左、右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v相等。设缸内径：D

杆径：d

2.单杆活塞缸活塞的一端带有活塞杆的液压缸为单杆活塞缸职能符号：

单杆活塞缸的三种工作形式：动画1

1）无杆腔进油，活塞上所产生的推力F1：当p2＝0活塞杆的速度为

2)当有杆腔进油时，活塞上所产生的推力F2：活塞杆的速度为：

工程实用时将上列速度v1和v2的比值称为往返速比，并记为λv，于是得当p2＝0

3)差动连接：（动画）单杆活塞缸的左右腔同时接通压力油，称为差动连接，此缸称为差动液压缸。

活塞上所产生的推力F3：

活塞杆的速度为：

如果要求差动液压缸活塞向右运动(差动连接）的速度与非差动连接时活塞向左运动的速度相等，即v3=v2，则：

由此可知，差动连接时的推力F3

比非差动连接时的推力F1

要小。前进差动前进后退

可见，差动连接时的速度v3

比非差动连接时的速度v1

要快。前进后退差动前进动画1

对于两种安装形式，工作台的移动范围均为活塞杆有效行程L的二倍。单杆活塞缸也有两种安装形式：缸体固定和活塞杆固定。

(二)柱塞液压缸:单柱塞缸特点：1.缸筒内孔不需精加工.2.特别适合行程较长的场合。3.只能单方向向右运动，反向退回时则靠外力。（见动画）职能符号：

柱塞上所产生的推力F和速度v分别为：

双柱塞缸双柱塞缸可实现工作台的往复运动（见动画）

二、其它形式液压缸1.伸缩液压缸：适用于工程机械。由多个活塞缸套装而成，且前级缸的活塞杆是后级缸的缸筒。

双作用伸缩液压缸（见动画）

单作用伸缩液压缸它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。

当通入压力油时，活塞由大到小依次伸出；缩回时，活塞则由小到大依次收回。各级压力和速度可按活塞缸的有关公式计算。特别适用于工程机械及自动线步进式输送装置。（见动画）

特点：1）由于各级缸活塞面积不等，所以各级活塞的运动速度、推力亦不相等；2）互相套装，行程可以很长，收缩起来又很短。

2.齿条活塞液压缸

齿条活塞液压缸传动轴输出转矩TM及输出角速度ω分别为由两个活塞缸和一套齿条齿轮传动装置组成的液压—机械联合传动机构，可实现周期性的往复摆动。（动画）

齿轮齿条活塞液压缸

3.增压缸(增压器)

增压缸与前面介绍的活塞式液压缸相类似，但不是将液压能转换成机械能，而是液压能的传递，使之增压。增压缸作为油路中的一个中间环节，用于使低压系统能满足局部高压油路要求。（动画）

4、增速缸

增速缸也是活塞缸与柱塞缸组成的复合缸，活塞缸的活塞杆内腔是柱塞缸的缸筒，柱塞固定在活塞缸的缸筒上。当液压油进入柱塞缸时，活塞将快速运动（活塞缸大腔必须补油）；当液压油同时进入柱塞缸和活塞缸时，活塞慢速运动。

增速缸动画

增速缸用于快速运动回路，在不增加泵的流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工作速度。

三、摆动液压马达

摆动液压马达也称回转式液压缸或摆动式液压缸。当通入压力油时，它的主轴能输出小于3600的摆动运动，它经常用于辅助运动，例如送料和转位装置、液压机械手以及间歇进给机构。由于近些年来的密封材料的改善，应用范围已扩大到中高压。

1）单叶片摆动缸：

其摆动角＜3000

R2

R1

（见动画）

2、双叶片摆动缸压力油从左上方和右下方两个油口同时进入，两个叶片在压力油作用下使叶片轴作顺时针方向摆动，回油从右上方和左下方两个油口流出，其摆动角小于1500

在相同结构尺寸下，转矩增大一倍，且径向力平衡。职能符号（见动画）

液压缸结构

缸体组件包括缸