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1、1 主 要 內(nèi) 容液壓馬達液壓缸 2 本章學(xué)習(xí)要點 重點內(nèi)容：各種液壓馬達的工作原理和特點；液壓馬達的性能參數(shù)的計算；活塞式液壓缸的工作特點及其速度、推力計算；差動式液壓缸的工作特點及其速度、推力計算。 難點內(nèi)容：液壓馬達性能參數(shù)的計算；差動式液壓缸的工作特點及其速度、推力計算。 3 第一節(jié) 液壓馬達 液壓馬達概述 高速液壓馬達 低速液壓馬達 4 液壓馬達概述 液壓馬達是將液體壓力能轉(zhuǎn)換為機械能的裝置,輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，是液壓系統(tǒng)的執(zhí)行元件。 馬達與泵在原理上有可逆性，但因用途不同結(jié)構(gòu)上有些差別：馬達要求正反轉(zhuǎn)，其結(jié)構(gòu)具有對稱性；而泵為了保證其自吸性能，結(jié)構(gòu)上采取了某些措施。 5 液壓馬達圖形符
2、號 6 液壓馬達的特性參數(shù) 工作壓力與額定壓力工作壓力 p 大小取決于馬達負(fù)載，馬達進出口壓力的差值稱為馬達的壓差p。額定壓力 ps 能使馬達連續(xù)正常運轉(zhuǎn)的最高壓力。 流量與容積效率 輸入馬達的實際流量 qMqMtq 其中 qMt為理論流量，馬達在沒有泄漏時， 達到要求轉(zhuǎn)速所需進口流量。容積效率 Mv qMt / qM 1 q / qM 7 排量與轉(zhuǎn)速 排量V為MV等于1 時輸出軸旋轉(zhuǎn)一周所需油液體積。轉(zhuǎn)速 n qMt/ V qMMV / V 轉(zhuǎn)矩與機械效率 實際輸出轉(zhuǎn)矩 TTt-T 理論輸出轉(zhuǎn)矩 T tp VMm/ 2機械效率MmTM/TMt 功率與總效率M PMo/ PmiT 2n/ p
3、qM MvM式中 PMo為馬達輸出功率，Pmi為馬達輸入功率。 8 齒輪馬達 結(jié)構(gòu)特點 進出油口相等，有單獨的泄油口； 為減少摩擦力矩，采用滾動軸承； 為減少轉(zhuǎn)矩脈動，齒數(shù)較泵的齒數(shù)多。 應(yīng)用 由于密封性能差，容積效率較低，不能產(chǎn)生較大的轉(zhuǎn)矩，且瞬時轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩隨嚙合點而變化，因此僅用于高速小轉(zhuǎn)矩的場合，如工程機械、農(nóng)業(yè)機械及對轉(zhuǎn)矩均勻性要求不高的設(shè)備。 9 齒輪馬達工作原理 10 11 葉片馬達 工作原理 結(jié)構(gòu)特點 進出油口相等，有單獨的泄油口； 葉片徑向放置，葉片底部設(shè)置有燕式彈簧； 在高低壓油腔通入葉片底部的通路上裝有梭閥。 應(yīng)用 轉(zhuǎn)動慣量小，反應(yīng)靈敏，能適應(yīng)較高頻率的換向。但泄漏大，低速
4、時不夠穩(wěn)定。適用于轉(zhuǎn)矩小、轉(zhuǎn)速高、機械性能要求不嚴(yán)格的場合。 12 13 軸向柱塞馬達 工作原理 結(jié)構(gòu)特點 軸向柱塞泵和軸向柱塞馬達是互逆的。 配流盤為對稱結(jié)構(gòu)。 應(yīng)用 作變量馬達。改變斜盤傾角，不僅影響馬達的轉(zhuǎn)矩，而且影響它的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向。斜盤傾角越大，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩越大，轉(zhuǎn)速越低。 14 低速大扭矩馬達單作用連桿型徑向柱塞馬達 15 16 結(jié)構(gòu)原理 呈五星狀（或七星狀）的殼體內(nèi)均勻分布著柱塞缸。 柱塞與連桿鉸接，連桿的另一端與曲軸偏心輪外圓接觸。高壓油進入部分柱塞缸頭部，高壓油作用在柱塞上的作用力對曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成轉(zhuǎn)矩。另外部分柱塞缸與回油口相通。 曲軸為輸出軸。 配流軸隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)，各柱塞缸
5、依次與高壓進油和低壓回油相通（配流套不轉(zhuǎn)），保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 排量公式 v =d 2e z / 2 d 為柱塞直徑；e 為曲軸偏心距；z 為柱塞數(shù)。 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，可以是殼體固定曲軸旋轉(zhuǎn)，也可以是曲軸固定殼體旋轉(zhuǎn)（可驅(qū)動車輪或卷筒），但體積重量較大，轉(zhuǎn)矩脈動，低速穩(wěn)定性較差。采用靜壓支承或靜壓平衡后最低轉(zhuǎn)速可達3 r/min。 17 低速大扭矩馬達多作用內(nèi)曲線徑向柱塞馬達 結(jié)構(gòu)組成（動畫） 18 多作用內(nèi)曲線馬達 缸體壓油口 配油軸定子柱塞 回油口 液壓馬達由定子1、轉(zhuǎn)子2、配流軸4與柱塞組3等主要部件組成，定子1的內(nèi)壁有若干段均布的、形狀完全相同的曲面組成。 每一相同形狀的曲面
6、又可分為對稱的兩邊，其中允許柱塞副向外伸的一邊稱為進油工作段，與它對稱的另一邊稱為排油工作段。 19 20 排量公式 V =（d 2/4）sxyzs 為柱塞行程； x 為作用次數(shù)； y 為柱塞排數(shù)； z 為每排柱塞數(shù) 。 應(yīng)用 轉(zhuǎn)矩脈動小，徑向力平衡，啟動轉(zhuǎn)矩大，能在低速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，普遍用于工程、建筑、起重運輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)等機械中。 21 第二節(jié) 液壓缸 液壓缸的類型和速度推力特性 液壓缸的典型結(jié)構(gòu)和組成 液壓缸主要尺寸的確定 擺動式液壓缸 22 雙桿活塞缸 23 雙桿活塞液壓缸 雙活塞桿液壓缸的活塞兩端都帶有活塞桿，分為缸體固定和活塞桿固定兩種安裝形式。 A Fq v (a)缸 筒 固
7、 定 式1P 2P A Fq v(b)活 塞 桿 固 定 式 1P2P 24 25 26 單桿活塞缸A FQ P v單 桿 液 壓 缸無 桿 腔進 油 腔 回 油 腔有 桿 腔 27 28 29 兩腔進油,差動聯(lián)接 2A 3F差 動 聯(lián) 接1P1A 3vq 當(dāng)單桿活塞缸兩腔同時通入壓力油時，由于無桿腔有效作用面積大于有桿腔的有效作用面積，使得活塞向右的作用力大于向左的作用力，因此，活塞向右運動，活塞桿向外伸出；與此同時，又將 有桿腔的油液擠出，使其流進無桿腔，從而加快了活塞桿的伸出速度，單活塞桿液壓缸的這種連接方式被稱為差動連接。 q 30 31 三種缸的速度比較 32 柱塞式液壓缸 當(dāng)活塞式
8、液壓缸行程較長時，加工難度大,使得制造成本增加。 某些場合所用的液壓缸并不要求雙向控制,柱塞式液壓缸正是滿足了這種使用要求的一種價格低廉的液壓缸。 33柱塞式液壓缸 如 圖 所 示 ， 柱 塞 缸 由 缸 筒 、 柱 塞 、 導(dǎo) 套 、 密 封 圈 和 壓 蓋 等 零件 組 成 ， 柱 塞 和 缸 筒 內(nèi) 壁 不 接 觸 ， 因 此 缸 筒 內(nèi) 孔 不 需 精 加 工 ， 工藝 性 好 ， 成 本 低 。 34 柱塞缸的結(jié)構(gòu) 35 雙柱塞缸的工作原理 36 缸體伸 出 縮 回 套筒活塞活塞伸 縮 式 單 作 用 缸 37 單作用伸縮缸 38 雙作用伸縮缸 39 伸縮缸 40 齒條活塞缸 齒條活
9、塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)組成，活塞往復(fù)移動經(jīng)齒條、齒輪機構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動。 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 1 1 1 0 9 行 程 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1 緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；3 端蓋；4 墊圈；5 O形密封圈；6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞；9 齒輪；l0 傳動軸；11 缸體；12 螺釘 q 41 42 43 增壓缸 44 增速缸 45 液 壓 缸 的 結(jié) 構(gòu) 單活塞桿液壓缸結(jié)構(gòu)圖l 缸底；2 卡鍵；3、5、9、11 密封圈；4 活塞；6 缸筒；7 活塞桿；8 導(dǎo)向套；10 缸蓋；12 防塵圈；13 耳軸 46 缸筒 是液壓缸的主體，其內(nèi)孔一般采用
10、鏜削、絞孔、滾壓或珩磨等精密加工工藝制造，要求表面粗造度在0.1m0.4m。 端蓋 裝在缸筒兩端，與缸筒形成封閉油腔，同樣承受很大的液壓力，因此，端蓋及其連接件都應(yīng)有足夠的強度。 導(dǎo)向套 對活塞桿或柱塞起導(dǎo)向和支承作用，有些液壓缸不設(shè)導(dǎo)向套，直接用端蓋孔導(dǎo)向。缸體組件 47 缸筒與端蓋的連接 48 活塞組件 活塞組件由活塞、密封件、活塞桿和連接件等組成?；?塞 與 活 塞 桿 的 連 接 形 式 如圖所示，活塞與活塞桿的連接最常用的有螺紋連接和半環(huán)連接形式，除此之外還有整體式結(jié)構(gòu)、焊接式結(jié)構(gòu)、錐銷式結(jié)構(gòu)等。 1 2 3 4 5 ( a ) ( b ) 1一活塞桿；2一活塞；3一密封圈；4一彈簧
11、圈；5一螺母 1一卡鍵；2一套環(huán)；3一彈簧卡圈 49 50 緩沖裝置 為 了 防 止 這 種 危 害 ， 保 證 安 全 ， 應(yīng) 采 取 緩 沖 措 施 ， 對 液 壓 缸運 動 速 度 進 行 控 制 。 當(dāng) 液 壓 缸 帶 動 質(zhì) 量 較 大 的 部 件 作 快 速 往 復(fù) 運 動 時 ， 由 于 運 動部 件 具 有 很 大 的 動 能 ， 因 此 當(dāng) 活 塞 運 動 到 液 壓 缸 終 端 時 ， 會 與 端蓋 碰 撞 ， 而 產(chǎn) 生 沖 擊 和 噪 聲 。 這 種 機 械 沖 擊 不 僅 引 起 液 壓 缸 的 有關(guān) 部 分 的 損 壞 ， 而 且 會 引 起 其 它 相 關(guān) 機 械
12、 的 損 傷 。 51 緩沖裝置 u d u ( b ) u ( a ) （ c） u ( d )液壓缸緩沖裝置 52 53 54 排氣裝置 液壓傳動系統(tǒng)往往會混入空氣，使系統(tǒng)工作不穩(wěn)定，產(chǎn)生振動、爬行或前沖等現(xiàn)象，嚴(yán)重時會使系統(tǒng)不能正常工作。 因此，設(shè)計液壓缸時，必須考慮空氣的排除。 對于速度穩(wěn)定性要求較高的液壓缸和大型液壓缸，常在液壓缸的最高處設(shè)置專門的排氣裝置，如排氣塞、排氣閥等。當(dāng)松開排氣塞或閥的鎖緊螺釘后，低壓往復(fù)運動幾次，帶有氣泡的油液就會排出，空氣排完后擰緊螺釘，液壓缸便可正常。 55 56 57 58 液壓缸主要尺寸的確定 液壓缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d可根據(jù)最大總負(fù)載和選取的工作
13、壓力來定，對單桿缸而言，有： 2124 dpFD 有桿腔進油時： 114 pFD 無桿腔進油時 59 活 塞 桿 直 徑 d1） 按 v 確 定 vvDd 1 22 2dD Dv 2） 按 工 作 壓 力 確 定 按 國 標(biāo) 圓 整 為 標(biāo) 準(zhǔn) 尺 寸 。 60 10/ D 時 ， 為 薄 壁 筒 （ 無 縫 鋼 管 ）式 中 ： py 實 驗 壓 力 缸 筒 壁 厚 2 Dp y ny pp 25.1 ny pp 5.1 )16( MPap n )16( MPap n n b n 安 全 系 數(shù) n = 5 pn 缸 的 額 定 壓 力 許 用 應(yīng) 力 ， b 抗 拉 強 度 液壓缸的校核1
14、.缸筒壁厚的驗算（通常對中低壓系統(tǒng)，無須進行缸筒校核） 61 13.1 4.02 yyppD 21 DD注 意 ： 圓 整 為 標(biāo) 準(zhǔn) 壁 厚 1） 鑄 造 ： 滿 足 最 小 尺 寸 2） 無 縫 鋼 管 ： 查 手 冊 (無 縫 鋼 管 外 徑 不 需 加 工 ）10/ D 時 ， 為 厚 壁 筒 （ 鑄 造 ）缸 筒 外 徑 ： 62 單葉片擺動缸 63 雙葉片擺動缸 64 液壓泵和液壓馬達都是能量轉(zhuǎn)換裝置，前者把機械能轉(zhuǎn)變?yōu)橐簤耗?，而后者則把液壓能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能。從結(jié)構(gòu)上看，二者基本相同，但從原理上講，二者是可逆的。對馬達來說，最重要的結(jié)構(gòu)參數(shù)都是排量。液壓缸是一種直線運動的執(zhí)行元件，在
15、液壓系統(tǒng)中應(yīng)用最多。液壓缸的分活塞式、柱塞式及其它組合液壓缸。其中前兩種應(yīng)用最廣。差動連接的液壓缸是獲得快速運動的常用方法。 本 章 小 結(jié) 65 66 結(jié)構(gòu)原理 呈五星狀（或七星狀）的殼體內(nèi)均勻分布著柱塞缸。 柱塞與連桿鉸接，連桿的另一端與曲軸偏心輪外圓接觸。高壓油進入部分柱塞缸頭部，高壓油作用在柱塞上的作用力對曲軸旋轉(zhuǎn)中心形成轉(zhuǎn)矩。另外部分柱塞缸與回油口相通。 曲軸為輸出軸。 配流軸隨曲軸同步旋轉(zhuǎn)，各柱塞缸依次與高壓進油和低壓回油相通（配流套不轉(zhuǎn)），保證曲軸連續(xù)旋轉(zhuǎn)。 排量公式 v =d 2e z / 2 d 為柱塞直徑；e 為曲軸偏心距；z 為柱塞數(shù)。 應(yīng)用 結(jié)構(gòu)簡單，工作可靠，可以是殼
16、體固定曲軸旋轉(zhuǎn)，也可以是曲軸固定殼體旋轉(zhuǎn)（可驅(qū)動車輪或卷筒），但體積重量較大，轉(zhuǎn)矩脈動，低速穩(wěn)定性較差。采用靜壓支承或靜壓平衡后最低轉(zhuǎn)速可達3 r/min。 67 排量公式 V =（d 2/4）sxyzs 為柱塞行程； x 為作用次數(shù)； y 為柱塞排數(shù)； z 為每排柱塞數(shù) 。 應(yīng)用 轉(zhuǎn)矩脈動小，徑向力平衡，啟動轉(zhuǎn)矩大，能在低速下穩(wěn)定運轉(zhuǎn)，普遍用于工程、建筑、起重運輸、煤礦、船舶、農(nóng)業(yè)等機械中。 68 雙桿活塞缸 69 三種缸的速度比較 70 齒條活塞缸 齒條活塞缸由帶有齒條桿的雙作用活塞缸和齒輪齒條機構(gòu)組成，活塞往復(fù)移動經(jīng)齒條、齒輪機構(gòu)變成齒輪軸往復(fù)轉(zhuǎn)動。 8 7 6 5 4 3 2 1 1 2 1 1 1 0 9 行 程 齒條活塞液壓缸的結(jié)構(gòu)圖1 緊固螺帽；2 調(diào)節(jié)螺釘；3 端蓋；4 墊圈；5 O形密封圈；6 擋圈；7 缸套；8 齒條活塞；9 齒輪；l0 傳動軸；11 缸體；12 螺釘 q 71 72
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