《液压与气压传动（第2版）》项目三

液压马达和液压缸项目三主讲教师：签到扫码下载文旌课堂APP扫码签到签到方式教师通过“文旌课堂APP”生成签到二维码，并设置签到时间，学生通过“文旌课堂APP”扫描“签到二维码”进行签到。。液压马达和液压缸都是液压传动系统中的执行元件，可以将液体压力能转换为机械能，它们的作用与液压泵截然不同。液压马达和液压缸的区别：液压马达输出的是做连续旋转运动的机械能；液压缸输出的是做往复直线运动或摆动的机械能。本项目主要介绍液压传动系统的执行元件——液压马达和液压缸的相关知识。项目导读掌握液压马达的分类、结构特点和性能参数。掌握液压缸的分类和结构特点。了解液压缸的密封装置、缓冲装置和排气装置。项目目标能够拆装液压马达。能够拆装液压缸。技能目标思政目标培养脚踏实地、认真负责、求真务实、团结协作的工作作风。培养执着专注、科学严谨、精益求精、追求卓越的工匠精神。培养勇于探索、敢为人先、知难而进、乐于奉献的创新精神。拆装液压马达0102拆卸液压缸目录项目导航任务一拆装液压马达液压马达的图形符号液压马达的性能参数液压马达的工作原理红星液压设备厂新引进了一批斜盘式轴向柱塞式液压马达，用于本厂新液压设备的研发。小黄负责这批液压马达的结构图纸绘制工作。为此，小黄首先要将液压马达拆卸成基本的零部件，逐个测量，才能在最后绘制整体的结构图纸。下面让我们一起去帮助小黄，拆卸、测绘这批液压马达吧。任务描述一、准备任务实训①知识准备：如图所示为斜盘式轴向柱塞式液压马达的内部结构图。②工具准备：任务工单、斜盘式轴向柱塞式液压马达、拆装工具（如内六角扳手、活动扳手、铜锤、棉纱等）。任务一拆装液压马达1—输出轴；2—轴封；3—壳体；4—滚珠轴承；5—滑履；6—柱塞；7—斜盘；8—压盘；9—固定板；10—缸体；11—配流盘；12—滑动轴承；13—配流端盖盘式轴向柱塞式液压马达的内部结构图任务实训二、实施①全班学生自由分组，并推选出小组长，各组分配一个斜盘式轴向柱塞式液压马达。②拆卸前，放尽液压马达中的液压油。同时，为防止重装后旋向变化，须在输出轴端面做好记号。③拆卸时，先拆去配流端盖，然后在配流盘中心螺孔内旋入干净螺钉，吊出缸体。缸体中的零件须逐一做好对应的记号，以便复装时仍能保证原装配间隙。④取下配流盘，松开孔用弹簧挡圈，取出挡圈，缸体和柱塞即可分开。其他零部件可依次取下。⑤测量各零部件的尺寸，画出该液压马达的结构图。⑥装配时，按上述相反程序进行，要注意确保轴承的轴向间隙。装配前必须清洗所有的零部件，并严防划伤或碰伤任何工作表面。任务一拆装液压马达三、评价任务实训请指导教师按照学生的实际表现情况进行评价，并将评价结果填入任务工单的考核评价表。学生结合自身表现和指导教师的评价，对本次任务进行总结。任务一拆装液压马达知识链接一、液压马达的图形符号液压马达常置于液压传动系统的输出端，直接或间接驱动负载转动而做功。液压马达根据其排量（定量、变量）和排油方向（单向、双向）的不同，可分为单向定量液压马达、单向变量液压马达、双向定量液压马达、双向变量液压马达，其图形符号如图所示。任务一拆装液压马达（a）单向定量液压马达（b）单向变量液压马达（c）双向定量液压马达（d）双向变量液压马达液压马达的图形符号二、液压马达的性能参数

任务一拆装液压马达任务一拆装液压马达1转速和容积效率

任务一拆装液压马达2转矩和机械效率

任务一拆装液压马达2转矩和机械效率

任务一拆装液压马达3功率与总效率

任务一拆装液压马达3功率与总效率

任务一拆装液压马达课上练习

任务一拆装液压马达课上练习三、液压马达的工作原理液压马达的工作原理和同类型的液压泵相似，但是它们在结构上存在差异，一般是不能相互通用的。比较常见的液压马达有以下几种：任务一拆装液压马达齿轮式液压马达叶片式液压马达轴向柱塞式液压马达任务一拆装液压马达1齿轮式液压马达如图所示为齿轮式液压马达的工作原理。液压油从齿轮式液压马达上部的进油口输入，分别作用在齿轮Ⅰ的三个轮齿上（即轮齿1～3），对齿轮Ⅰ的转动中心产生逆时针方向的转动力矩，使齿轮Ⅰ沿逆时针方向转动。同时，输入的液压油也作用在齿轮Ⅱ的三个轮齿上（即轮齿），对齿轮Ⅱ的转动中心产生顺时针方向的转动力矩，使齿轮Ⅱ沿顺时针方向转动。齿轮式液压马达的工作原理最终，在输入液压油的作用下，使齿轮Ⅰ和齿轮Ⅱ连续地转动起来，齿轮轴上便能输出转矩和转速，带动负载工作。当进出油口反向时，齿轮式液压马达便能实现反转，即为双向马达。任务一拆装液压马达2叶片式液压马达叶片式液压马达有单作用式和双作用式两种形式，一般双作用式液压马达的应用比较广泛，其工作原理如图所示。叶片式液压马达的工作原理当液压油经进油口进入高压腔后，叶片1、5和叶片3、7的一侧同时受高压油的作用，另一侧处于排油腔，受低压油作用，因此叶片的两侧受力不平衡。但因叶片1、5位于大半径圆弧段，叶片3、7位于小半径圆弧段，因此作用在叶片上的液压力对转子轴产生顺时针方向的转矩，驱动转子旋转。任务一拆装液压马达2叶片式液压马达与此同时，由叶片3和5、叶片7和1所围成的密封容积减小，液压油经排油口排回油箱。若排油腔存在回油背压，则对转子形成逆时针方向的转矩。两转矩之差即为液压马达理论上的输出转矩。双作用叶片马达的排量计算式与双作用叶片泵相同，不同的是叶片马达的叶片为径向放置。叶片式液压马达的工作原理任务一拆装液压马达3轴向柱塞式液压马达以斜盘式轴向柱塞式液压马达为例，介绍轴向柱塞式液压马达的工作原理。如图所示。斜盘式轴向柱塞式液压马达的工作原理任务一拆装液压马达3轴向柱塞式液压马达

斜盘式轴向柱塞式液压马达的工作原理思政讲堂2019年9月17日，第21届中国国际工业博览会在上海开幕，科技部展区以“高端制造与绿色能源”为主题，带来了满满的“硬核”科技。其中，被称为山岭隧道“穿山甲”的TBM（硬岩隧道掘进机）格外引人注目。……（详见教材）任务一拆装液压马达任务一拆装液压马达课堂练习液压泵和液压马达在工作原理上是可逆的，那么是否任何液压泵都可以作为液压马达使用？课堂小结液压马达的图形符号液压马达的性能参数液压马达的工作原理任务一拆装液压马达任务二拆卸液压缸液压缸的类型和图形符号液压缸的典型结构液压缸的工作原理小黄与师傅老李今天要对一批液压缸进行维护工作。老李告诉小黄：“正确使用与维护液压缸，可以延长它的使用寿命，并保证它在工作时具有良好的稳定性。我们需要定期对液压缸内部零部件进行清洗，并更换老化的密封装置。此时，我们就要先正确拆卸液压缸，才能进行这些工作。”之后，老李同小黄一起开始拆卸液压缸。任务描述一、准备任务实训①知识准备：液压缸的结构图如图所示。②工具准备：任务工单、液压缸、拆卸工具（如内六角扳手、活动扳手、铜锤、棉纱等）。任务二拆卸液压缸1—后端盖；2—带放气孔的单向阀；3、10—法兰；4、15、17、20—密封圈；5、22—导向环；6、24—缓冲套；7—缸体；8—活塞杆；9、13、23—O形密封圈；11—缓冲节流阀；12—导向套；14—前端盖；16—防尘圈；18—缸头；19—护环；21—活塞；25—连接螺钉单作用叶片泵的工作原理图任务实训二、实施①先将如图所示液压缸右侧连接螺钉拆下，使前端盖14与右法兰10分离，并将缸头18拆下，然后将活塞杆8和活塞21整体从缸体7中轻轻拉出，最后从前端盖14中向左拉出活塞杆8。②从前端盖14中取出导向套12，再取下密封圈15和防尘圈16。任务二拆卸液压缸1—后端盖；2—带放气孔的单向阀；3、10—法兰；4、15、17、20—密封圈；5、22—导向环；6、24—缓冲套；7—缸体；8—活塞杆；9、13、23—O形密封圈；11—缓冲节流阀；12—导向套；14—前端盖；16—防尘圈；18—缸头；19—护环；21—活塞；25—连接螺钉单作用叶片泵的工作原理图二、实施③在缸头18中拆卸下缓冲节流阀11和O形密封圈9。④旋出缓冲套24，将活塞21与活塞杆8脱离，按顺序卸下密封圈4、导向环5和22、缓冲套6、O形密封圈23，以便检修活塞21和活塞杆8。⑤松动并卸下左侧连接螺钉，使后端盖1与缸体7分离。从后端盖1中卸下单向阀2。⑥对以上这些零部件进行擦洗整理、修理、分类堆放，以便于检修后安装。⑦测量各零部件的尺寸，画出该液压缸的结构图。任务二拆卸液压缸1—后端盖；2—带放气孔的单向阀；3、10—法兰；4、15、17、20—密封圈；5、22—导向环；6、24—缓冲套；7—缸体；8—活塞杆；9、13、23—O形密封圈；11—缓冲节流阀；12—导向套；14—前端盖；16—防尘圈；18—缸头；19—护环；21—活塞；25—连接螺钉单作用叶片泵的工作原理图三、评价任务实训请指导教师按照学生的实际表现情况进行评价，并将评价结果填入任务工单的考核评价表。学生结合自身表现和指导教师的评价，对本次任务进行总结。任务二拆卸液压缸知识链接一、液压缸的类型和图形符号液压缸的结构简单，工作可靠，可与杠杆、连杆、齿轮齿条、棘轮棘爪、凸轮等配合使用，能实现多种机械运动。液压缸在各类机械的液压传动系统中得到了广泛的应用。任务二拆卸液压缸一、液压缸的类型和图形符号如图所示，液压缸按结构特点不同，可分为活塞缸、柱塞缸、摆动缸和组合缸4类。活塞缸和柱塞缸用以实现直线运动，输出推力和速度；摆动缸用以实现小于360°的转动，输出转矩和角速度；组合缸具有较特殊的结构和功用。工程中以活塞缸应用最为广泛。任务二拆卸液压缸柱塞缸摆动缸组合缸活塞缸液压缸一、液压缸的类型和图形符号液压缸按作用方式和供油方向不同，可分为单作用液压缸和双作用液压缸两种。单作用液压缸只能从一个方向供油，液压力只能使活塞（或柱塞）做单方向运动，反方向运动必须靠外力（如弹簧弹力或自身重力等）实现，如图所示。任务二拆卸液压缸单作用液压缸活塞杆式柱塞式一、液压缸的类型和图形符号双作用液压缸可从两个方向供油，由液压力实现两个方向的运动，如图所示。任务二拆卸液压缸单杆式双杆式多级柱塞式双作用液压缸二、液压缸的典型结构任务二拆卸液压缸1缸体组件缸体组件与活塞组件构成密封油腔，并承受很大的液压力，因此，缸体组件要有足够的强度和刚度、较高的表面质量和可靠的密封性。常见的缸体与端盖的连接形式如图所示。法兰连接半环连接螺纹连接拉杆连接焊接连接缸体组件的连接形式任务二拆卸液压缸1缸体组件①法兰连接如图所示，缸体端部一般用铸造、墩粗等方法制成法兰盘或焊接法兰盘，采用止口定位，再用螺栓与端盖固定。法兰连接结构简单、易加工、易装卸，因而使用广泛，但该连接形式的重量和外形尺寸大。②半环连接如图所示。半环连接是将两半环装于缸体环形槽内，再用套或挡圈压住半环，以达到连接的目的。它分外半环连接和内半环连接两种。半环连接结构紧凑、外形尺寸小、质量较轻、易装卸，但缸体开槽后机械强度会削弱，需加厚缸壁。半环连接应用十分普遍，常用于由无缝钢管制成的缸体与端盖之间的连接。③螺纹连接如图所示。螺纹连接的外形尺寸较小、重量较轻，但缸体端部结构复杂，装卸时需用专门工具，一般用于外形尺寸小、重量轻的场合。法兰连接半环连接螺纹连接任务二拆卸液压缸1缸体组件④拉杆连接如图所示。拉杆连接结构简单，工艺性好，通用性强，但端盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响密封效果，只适用于长度不大的中低压液压缸。⑤焊接连接如图所示。焊接连接的机械强度高、制造简单，但焊接时易引起缸体变形。需要注意的是，焊接连接只能用于缸体的一端，另一端必须采用其他连接形式。拉杆连接焊接连接2活塞组件根据工作压力、安装方式和工作条件的不同，活塞与活塞杆的连接形式很多，常见的有焊接连接、锥销连接、螺纹连接和半环连接等，如图所示。任务二拆卸液压缸焊接连接锥销连接螺纹连接半环连接活塞与活塞杆的连接形式2活塞组件①焊接连接如图所示，其结构简单、轴向尺寸小，但损坏后需整体更换，常用于小直径液压缸。②锥销连接如图所示，其结构简单、装拆方便，但承载能力小，且需有防止锥销脱落的措施，多用于中低压轻载液压缸中。任务二拆卸液压缸焊接连接锥销连接2活塞组件③螺纹连接如图所示，其装卸方便、连接可靠、采用双螺母防松结构、适用尺寸范围广，但因加工了螺纹，削弱了活塞杆的强度，因而不适用于高压场合。④半环连接如图所示，其拆装简单、连接可靠，但结构比较复杂，常用于高压大负载和振动比较大的场合。任务二拆卸液压缸螺纹连接半环连接3密封装置液压缸的密封指:活塞与缸体、活塞杆与端盖间的动密封和活塞与活塞杆、缸体与端盖间的静密封，用来防止液压缸内部和外部的泄漏。液压传动系统中的密封装置应制造简单、拆装方便、密封性能好、成本低。有关密封装置的结构和密封原理等请见本书项目五相关内容。任务二拆卸液压缸4缓冲装置液压缸的制动和缓冲原理是当活塞运动到接近端盖时，在活塞和端盖之间封住一部分液压油，利用节流方法，强迫它从小孔或缝隙中挤出，以增大液压缸的回油阻力，使工作部件受到制动，逐渐减慢运动速度，达到避免活塞和端盖相互撞击的目的。常见的缓冲装置如图所示。任务二拆卸液压缸液压缸的缓冲装置圆柱形环隙式圆锥形环隙式可变节流槽式可调节流孔式4缓冲装置①圆柱形环隙式缓冲装置如图所示，其活塞端部有圆柱形缓冲柱塞，当缓冲柱塞运行至端盖上的圆柱孔内时，封闭在缸体内的液压油只能从环形间隙中挤压出去（回油）。这样，活塞便受到一个由间隙节流而建立的很大的背压，即受到一个很大的阻力而减速制动，从而达到缓冲的目的。但这种装置在缓冲过程中的节流面积不变，故缓冲过程中的缓冲压力将逐渐减小，缓冲效果较差。任务二拆卸液压缸圆柱形环隙式4缓冲装置②圆锥形环隙式缓冲装置如图所示，其缓冲柱塞加工成圆锥体，节流面积将随缓冲柱塞伸入端盖孔中距离的增长而减小，缓冲压力变化平缓，缓冲效果较好。③可变节流槽式缓冲装置如图所示，其缓冲柱塞上开有几个均布的轴向三角形节流沟槽。随着缓冲柱塞的伸入，其节流面积逐渐减小，缓冲压力变化平缓，缓冲效果较好。任务二拆卸液压缸圆锥形环隙式可变节流槽式4缓冲装置④可调节流孔式缓冲装置如图所示，其端盖上设有单向阀和可调节流阀。当缓冲柱塞伸入端盖上的内孔后，活塞与端盖间的液压油须经节流阀流出。调节可调节流阀的开度，可控制缓冲腔内缓冲压力的大小，以适应液压缸不同负载和速度对缓冲的要求，因此能获得最理想的缓冲效果。当活塞反向运动时，液压油可经单向阀进入液压缸，使其迅速启动。任务二拆卸液压缸可调节流孔式5排气装置对于要求不高的液压传动系统，可不设专门的排气装置，而是将液压缸的进、出油口设置在缸体两端的最高处，通过回油将缸内的空气带回油箱，再从液压油中逸出。对于速度稳定性要求高的液压缸和大型液压缸，则应在液压缸的最高部位设置专门的排气装置。任务二拆卸液压缸5排气装置常用的排气装置有两种形式：一是在液压缸的最高部位处开排气孔，并用管道连接排气阀进行排气，如图所示；二是在液压缸的最高部位安放排气塞，如图所示。任务二拆卸液压缸

排气孔排气塞排气装置三、液压缸的工作原理在缸体内做相对往复运动的组件为活塞的液压缸，称为活塞缸。活塞缸根据其使用要求的不同，可分为双杆式和单杆式两种结构。任务二拆卸液压缸1活塞缸1）双杆式活塞缸双杆式活塞缸的活塞杆从液压缸的两端同时伸出。根据其安装方式的不同，双杆式活塞缸又可以分为缸体固定式和活塞杆固定式两种类型。无论哪种类型，当其两活塞杆直径相同，且两腔的供油压力和流量都相等时，活塞（或缸体）两个方向的运动速度和推力便相等。因此，这种液压缸常用于要求往复运动速度和负载相同的场合，如各种磨床等。双杆式活塞缸的工作原理如图所示。任务二拆卸液压缸缸体固定式活塞杆固定式双杆式活塞缸的工作原理1—缸体；2—活塞；3—活塞杆；4—工作台1）双杆式活塞缸如图所示，缸体1固定在机床床身上，工作台4与活塞杆3相连。缸体的两端设有进、出油口，动力由活塞杆传出，进油腔位置与活塞运动方向相反。当液压油从a口进入左腔时，推动活塞2带动工作台4向右运动，右腔中的液压油从b口回油；反之，右腔进液压油，左腔回油时，活塞2带动工作台4向左运动。该安装方式占地面积较大，一般用于小型设备的液压传动系统。任务二拆卸液压缸1—缸体；2—活塞；3—活塞杆；4—工作台缸体固定式1）双杆式活塞缸如图所示，其活塞杆一般是空心的，固定在机床床身的两个支架上，缸体则与机床工作台相连。进、出油口可以在活塞杆的两端（液压油从空心的活塞杆中进出），也可以在缸体两端（采用软管连接）。液压缸的动力由缸体传出，进油腔位置与活塞运动方向相同。当液压缸的左腔进液压油、右腔回油时，缸体带动工作台向左移动；反之，当液压缸右腔进液压油、左腔回油时，缸体带动工作台向右移动。该安装方式占地面积小，常用于大、中型设备的液压传动系统。任务二拆卸液压缸活塞杆固定式

任务二拆卸液压缸式中，F ——液压缸的推力；A ——液压缸有效工作面积；p ——进油压力；D ——液压缸内径；d ——活塞杆直径；v ——活塞（或缸体）的运动速度；q ——进入液压缸的流量。2）单杆式活塞缸单杆式活塞缸有缸体固定和活塞杆固定两种形式。如图所示为单杆式活塞缸工作原理图，其活塞杆从缸体的一侧伸出。单杆式活塞缸的特点是两腔的有效工作面积不相等，当向液压缸左右两腔分别供油，且供油压力和流量相同时，活塞（或缸体）在两个方向的推力和运动速度不相等。任务二拆卸液压缸无杆腔进油，有杆腔回油有杆腔进油，无杆腔回油单杆式活塞缸的工作原理

任务二拆卸液压缸

任务二拆卸液压缸柱塞缸的结构图2柱塞缸柱塞缸是指在缸体内做相对往复运动的组件是柱塞的液压缸。它也有缸体固定式和柱塞固定式两种形式。其结构如图所示，柱塞2由导向套3导向，与缸体1内壁不接触，因而缸体内孔可不加工或只进行粗加工。柱塞缸工艺性好、结构简单、成本低，常用于行程很长的龙门刨床、导轨磨床和大型拉床等设备。任务二拆卸液压缸1—缸体；2—柱塞；3—导向套；4—密封圈；5—压盖2柱塞缸柱塞缸是单作用液压缸，即在液压油压力的作用下，做单方向运动。工作时，液压油从左端输入缸体内，作用在柱塞的左端面上，使之向右移动，从而带动工作台运动。它的回程则需要借助自重（立式缸）或其他外力的作用来实现。为了获得双向运动，柱塞缸常成对使用。如图所示为双向运动柱塞缸的工作原理图。任务二拆卸液压缸双向运动柱塞缸的工作原理图2柱塞缸

任务二拆卸液压缸3摆动缸摆动缸是一种将液压油的压力能转变为叶片往复摆动运动，从而输出机械能的液压执行元件。常用的摆动缸有单叶片式和双叶片式两种类型。如图所示，无论哪种类型的摆动缸，其主要都由缸体1、叶片2、定子块3、摆动输出轴4、两端支承盘及端盖（图中未画出）等零件组成。