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液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸的功能

液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件,它的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)。輸入液壓缸的是液體的流量和壓力,輸出的是直線運(yùn)動(dòng)速度和力。第五章液壓與氣壓傳動(dòng)課件5.1液壓缸的類型

液壓缸種類繁多,分類方法各異。

液壓缸按不同的使用壓力,可分為

中低壓液壓缸,額定壓力為2.5~6.3MPa;一般用于機(jī)床類機(jī)械中高壓液壓缸,其額定壓力為10~16MPa;一般用于建筑車輛和飛機(jī)上高壓液壓缸,其額定壓力為25~31.5MPa;一般用于油壓機(jī)一類機(jī)械

中低壓液壓缸中高壓液壓缸高壓液壓缸5.1液壓缸的類型液壓缸種類繁多,分類方法各異。中低5.1液壓缸的類型

液壓缸按其作用方式分類,分為單作用式和雙作用式兩大類。

單作用液壓缸只能利用液體的推力推動(dòng)活塞(柱塞)作單方向運(yùn)動(dòng),返回需要依靠外力(彈簧力或者自重)實(shí)現(xiàn)。

雙作用液壓缸則可利用液體的推力實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。

5.1液壓缸的類型液壓缸按其作用方式分類,分為單作5.1液壓缸的類型

液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式(應(yīng)用最多)柱塞式擺動(dòng)式伸縮式根據(jù)移動(dòng)和擺動(dòng)分類移動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸5.1液壓缸的類型液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式(第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.2.1活塞式液壓缸活塞式液壓缸是液壓傳動(dòng)中最常用的執(zhí)行元件,可分為雙桿式和單桿式兩種結(jié)構(gòu),其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。1雙桿活塞桿雙桿活塞缸的活塞兩端都有活塞桿,圖形符號(hào)如下所示:5.2.1活塞式液壓缸活塞式液壓缸是液壓傳動(dòng)中最5.2.1活塞式液壓缸因?yàn)殡p桿活塞缸的兩活塞桿直徑相等,所以活塞兩端的有效作用面積相同,當(dāng)左右兩端輸入油液的流量q和壓力p相同時(shí),其往返運(yùn)動(dòng)速度v和推力F相等

其中:5.2.1活塞式液壓缸因?yàn)殡p桿活塞缸的兩活塞桿直5.2.1活塞式液壓缸式中:A—液壓缸的有效工作面積;—液壓缸的機(jī)械效率;—液壓缸的容積效率;D—活塞直徑;d—活塞桿的直徑;q—輸入液壓缸的流量;P1、p2—分別為進(jìn)油腔、回油腔壓力;5.2.1活塞式液壓缸式中:—液壓缸的機(jī)械效率;—液壓5.2.1活塞式液壓缸壓力油p1流量為q

從a口進(jìn)入缸左腔,當(dāng)液壓油的作用力克服阻力后,活塞和與之相連的工作臺(tái)一起從左向右運(yùn)動(dòng),缸右腔的油液(p2)則從b口流出,若改變進(jìn)油方向,液壓油從b口流入缸右腔,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)反向。p1qap2b液壓缸體固定的工作原理圖5.2.1活塞式液壓缸壓力油p1流量為q從a5.2.1活塞式液壓缸活塞桿固定的工作原理圖4—工作臺(tái)(不屬于液壓缸組成部分)4vFvF1—缸筒2—活塞桿3—活塞工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是活塞有效行程L

的3倍。缸體固定5.2.1活塞式液壓缸活塞桿固定的工作原理圖4—工作臺(tái)(不5.2.1活塞式液壓缸

壓力p1的液壓油從孔口a

流入缸左腔,缸筒和工作臺(tái)

從右向左運(yùn)動(dòng),缸右腔的油液(p2)則從孔口b流出,改變進(jìn)油方向,液壓油從b口流入缸右腔,缸體向右運(yùn)動(dòng)。活塞桿固定的工作原理圖abp1qp25.2.1活塞式液壓缸壓力p1的液壓油從孔口a5.2.1活塞式液壓缸FF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺(tái)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是缸有效行程L

的2倍活塞桿固定5.2.1活塞式液壓缸FF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺(tái)工作5.2.1活塞式液壓缸單桿活塞缸的活塞僅一端帶有活塞桿,所以左右兩腔的有效作用面積不相同,活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和輸出力。

單桿活塞缸有三種不同連接方式:無桿腔進(jìn)油、有桿腔進(jìn)油和差動(dòng)連接方式。5.2.1活塞式液壓缸單桿活塞缸的活塞僅一端帶有5.2.1活塞式液壓缸

壓力油為p1進(jìn)入無桿腔,推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)速度為v1,回油壓力p2,則推力F1為:壓力油進(jìn)入無桿腔5.2.1活塞式液壓缸壓力油為p1進(jìn)入無桿腔,推動(dòng)活5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸

壓力油為p1進(jìn)入有桿腔,推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)速度為v2,回油壓力p2,則推力F2為:壓力油進(jìn)入有桿腔5.2.1活塞式液壓缸壓力油為p1進(jìn)入有桿腔,推動(dòng)活5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸

比較以上各式,可以看出:因?yàn)锳1>A2,所以v1<v2,F1>F2

液壓缸往復(fù)速度比為:

當(dāng)活塞缸直徑越小時(shí),速度比越接近于1,在兩個(gè)方向上的速度插值就越小。

5.2.1活塞式液壓缸比較以上各式,可以看出:5.2.1活塞式液壓缸

通?;钊麠U直徑d就是根據(jù)液壓缸往復(fù)速度比與活塞直徑來確定。5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸

單桿活塞缸兩腔同時(shí)進(jìn)入壓力油時(shí),稱為差動(dòng)連接。差動(dòng)連接5.2.1活塞式液壓缸單桿活塞缸兩腔同時(shí)進(jìn)入壓力油時(shí)5.2.1活塞式液壓缸

設(shè)活塞桿的伸出速度為v3,則有桿腔排出的流量為,,該流量又流入無桿腔,故進(jìn)入無桿腔的實(shí)際流量應(yīng)為所以活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度v3和推力F3為:5.2.1活塞式液壓缸設(shè)活塞桿的伸出速度為v3,則5.2.1活塞式液壓缸

可見,差動(dòng)連接時(shí),實(shí)際起作用的有效面積是活塞桿的橫截面積A35.2.1活塞式液壓缸可見,差動(dòng)連接時(shí),實(shí)際起作用5.2.1活塞式液壓缸采用差動(dòng)連接,可以在不增加液壓泵容量和功率的條件下,來實(shí)現(xiàn)液壓缸的快速運(yùn)動(dòng)。

在組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中,常利用單桿活塞缸的三種連接方式來獲得“快進(jìn)(差動(dòng)連接),工進(jìn)(無桿腔進(jìn)油方式),快退(有桿腔進(jìn)油方式)”的工作循環(huán)。5.2.1活塞式液壓缸采用差動(dòng)連接,可以在不增加5.2.2柱塞式液壓缸

柱塞式液壓缸為單作用缸,即工作時(shí)靠壓力油推動(dòng),返回靠彈簧或自重完成。

柱塞缸圖形符號(hào):5.2.2柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸為單作用缸,即工單柱塞缸,單向液壓驅(qū)動(dòng),回程靠外力。需雙向運(yùn)動(dòng)時(shí),常成對(duì)使用5.2.2柱塞式液壓缸單柱塞缸,單向液壓驅(qū)動(dòng),回程靠外力。需雙向運(yùn)動(dòng)時(shí),常成對(duì)使用雙柱塞缸,雙向液壓驅(qū)動(dòng)柱塞缸.swf5.2.2柱塞式液壓缸雙柱塞缸,雙向液壓驅(qū)動(dòng)柱塞缸.swf5.2.2柱塞式液壓特點(diǎn)

柱塞工作時(shí)總是受壓,一般較粗;水平放置易下垂,產(chǎn)生單邊磨損,故常垂直放置,有時(shí)可做成空心;因缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸,所以可不加工或只粗加工,工藝性好;常用于長行程機(jī)床,如導(dǎo)軌磨床,龍門刨床,大型拉床等。

5.2.2柱塞式液壓缸特點(diǎn)柱塞工作時(shí)總是受壓,一般較粗;5.2.2柱塞式液壓5.2.3伸縮式液壓缸

伸縮式液壓缸又稱為多級(jí)液壓缸,是由兩個(gè)或多個(gè)活塞式液壓缸套裝而成。它的前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒。

伸出時(shí)(按活塞1、2的有效工作面積由大到小依次伸出),可獲得很長的工作行程,縮回時(shí)(按活塞有效工作面積由小到大依次縮回)長度則較短,故結(jié)構(gòu)較緊湊。5.2.3伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸又稱為多級(jí)液壓缸伸縮缸.swf伸縮缸.swf5.2.3伸縮式液壓缸

由于各級(jí)活塞的有效工作面積不同,在輸入液壓力和流量不變的情況下,液壓缸的推力和速度是分級(jí)變化的:先動(dòng)作的活塞速度低、推力大;后動(dòng)作的推力小、速度高。伸縮式液壓缸常用于工程機(jī)械(如翻斗汽車、起重機(jī)等)和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。5.2.3伸縮式液壓缸由于各級(jí)活塞的有效工作面積不翻斗車.SWF翻斗車.SWF5.2.4擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)液壓缸能輸出往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),并可直接輸出轉(zhuǎn)矩,故又稱為擺動(dòng)液壓馬達(dá),主要有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。擺動(dòng)式液壓缸由缸筒、葉片軸、定位塊和葉片組成,如圖5.2.4擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)液壓缸能輸出往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá)(擺動(dòng)缸)結(jié)構(gòu):葉片、缸體、輸出軸雙葉片擺動(dòng)缸.avi單葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)圖.swf擺動(dòng)馬達(dá)(擺動(dòng)缸)結(jié)構(gòu):葉片、缸體、輸出軸雙葉片擺動(dòng)缸.av

單葉片擺動(dòng)缸,其擺動(dòng)角度可達(dá)300°

,雙葉片擺缸其擺動(dòng)角最大可達(dá)150°。雙葉片擺動(dòng)缸輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片的2倍,在同等條件下角速度則是單葉片的一半。圖形符號(hào)為:5.2.4擺動(dòng)式液壓缸單葉片擺動(dòng)缸,其擺動(dòng)角度可達(dá)300°,雙葉片擺缸其

對(duì)單葉片擺動(dòng)缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)角速度ω分別為:式中:R1—葉片軸半徑;

R2—缸體內(nèi)半徑;

b—葉片寬對(duì)單葉片擺動(dòng)缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)角速度ω分別為:式中:由活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成,其輸出的轉(zhuǎn)角可超過360°。改變齒條活塞行程,可以改變輸出轉(zhuǎn)角。5.2.5齒條活塞式液壓缸由活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成,其輸出的轉(zhuǎn)角可超過360°。增壓缸又稱增壓器,是由兩個(gè)活塞缸組成的復(fù)合式液壓缸??梢栽诓辉黾痈邏耗茉吹那闆r下,獲得比液壓系統(tǒng)中能源壓力高得多的油壓力。5.2.6增壓液壓缸連續(xù)增壓.swf增壓缸又稱增壓器,是由兩個(gè)活塞缸組成的復(fù)合式液壓缸。上圖是由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸,當(dāng)輸入活塞缸左腔的壓力油為p1,推動(dòng)大小活塞則柱塞缸右腔輸出的壓力為p25.2.6增壓液壓缸式中,K——增壓比,代表增壓能力增壓缸作為中間環(huán)節(jié),不能直接作為執(zhí)行元件,用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓的支路。上圖是由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸,當(dāng)輸入活塞第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.3.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)

5.3.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)

5.3.2液壓缸組成部件1缸筒組件包括缸筒、缸蓋、缸底等零件2活塞組件包括活塞與活塞桿等零件。3密封裝置

防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏和外界雜質(zhì)的侵入。4緩沖裝置

常在液壓缸的兩端設(shè)計(jì)緩沖裝置,其緩沖原理是利用油液的節(jié)流原理來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)5排氣裝置

一是在液壓缸的最高部位開排氣孔;二是在缸蓋的最高部位直接安裝排氣塞。5.3.2液壓缸組成部件1缸筒組件

1.缸筒組件

缸筒和缸蓋主要是由鋼材制成,缸筒內(nèi)要經(jīng)過精細(xì)加工,表面粗糙度RA<0.08UM。

缸筒和缸蓋的聯(lián)接方式很多,常用的有法蘭、半環(huán)、螺紋、焊接等連接。

1.缸筒組件

缸筒和缸蓋主要是由鋼材制成,缸筒內(nèi)要經(jīng)2.活塞組件

活塞的材料通常用鋼或鑄鐵,也可采用鋁合金。活塞和缸筒內(nèi)壁間需要密封,應(yīng)有一定的導(dǎo)向長度,一般取活塞長度為缸筒內(nèi)徑的(0.6~1.0)倍。

活塞桿是由鋼材做成實(shí)心桿或空心桿,表面經(jīng)淬火再鍍鉻處理并拋光。

活塞和活塞桿一般采用螺紋、單半環(huán)、雙半環(huán)和錐銷式連接。2.活塞組件

活塞的材料通常用鋼或鑄鐵,也可采用3緩沖裝置

當(dāng)液壓缸所驅(qū)動(dòng)的工作部件質(zhì)量較大,移動(dòng)速度較快時(shí),由于具有的動(dòng)量大,致使在行程終了時(shí),活塞與端蓋發(fā)生撞擊,造成液壓沖擊和噪聲,甚至嚴(yán)重影響工作精度和發(fā)生破壞性事故,因此在大型、高速或要求較高的液壓缸中往往須設(shè)置有緩沖裝置,如圖:環(huán)狀間隙式、節(jié)流口可調(diào)式、節(jié)流口可變式。

3緩沖裝置

當(dāng)液壓缸所驅(qū)動(dòng)的工作部件質(zhì)量較大,移4排氣裝置

排氣裝置通常有兩種:一種是在液壓缸的最高部位處開排氣孔,并用管道連接排氣閥進(jìn)行排氣,當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)該閥應(yīng)關(guān)閉(圖A)。另一種是在液壓缸的最高部位處裝排氣閥(圖B、C)4排氣裝置

排氣裝置通常有兩種:一種是在液壓缸的5密封裝置

作用:用來防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏和外界雜質(zhì)的侵入。

一般要求密封裝置具有:a)良好的密封性b)盡可能長的使用壽命c(diǎn))制造簡(jiǎn)單、拆裝方便d)成本低5密封裝置作用:用來防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟主要設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,編制負(fù)載圖,選定工作壓力,根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程以及工作壓力等確定液壓缸的主要尺寸對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,編制負(fù)載圖,選定工作壓力,根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程以及工作壓力等確定液壓缸的主要尺寸5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟主要設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟對(duì)系5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題盡量使活塞桿在受拉力狀態(tài)下承受最大負(fù)載考慮終端的緩沖制動(dòng)和液壓缸的排氣問題正確選擇液壓缸的安裝固定方式各部分結(jié)構(gòu)盡可能按照推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題盡5.4.2液壓缸主要尺寸的確定1缸筒內(nèi)徑D

可根據(jù)最大負(fù)載和選取的工作壓力,或運(yùn)動(dòng)速度和輸入的流量,按照有關(guān)公式確定后,再從GB/T2348-2001標(biāo)準(zhǔn)中選取相近尺寸加以圓整。2活塞桿直徑d按下表進(jìn)行選擇,并按標(biāo)準(zhǔn)圓整單活塞桿也可按照速度比來確定活塞桿受力情況受拉受拉工作壓力p/Mpa——P<55<p<7P>7活塞桿直徑dd=(0.3-0.5)Dd=(0.5-0.55)Dd=(0.6-0.7)Dd=0.75.4.2液壓缸主要尺寸的確定1缸筒內(nèi)徑D活塞桿受力情況5.4.2液壓缸主要尺寸的確定3缸筒長度L

由最大工作行程及結(jié)構(gòu)上的需要確定。

其中:

活塞長度B=(0.6—1.0)D活塞桿導(dǎo)向套長度A==(0.6—1.5)d

一般液壓缸缸筒長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。5.4.2液壓缸主要尺寸的確定3缸筒長度L5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核當(dāng)時(shí)為薄壁,按下式校核

式中,——缸筒壁厚

D——缸筒內(nèi)徑——缸筒試驗(yàn)壓力——缸筒材料許用應(yīng)力5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核式中,——缸5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核當(dāng)時(shí)為厚壁,按下式校核

確定后,再圓整。

5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核確定后,再圓整。5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核2活塞桿直徑d按下式校核

式中,F(xiàn)——液壓缸負(fù)載——活塞材料許用應(yīng)力

5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核2活塞桿直徑d按下式校核式中,5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核3液壓缸蓋固定螺栓直徑ds的校核

式中,F(xiàn)——液壓缸負(fù)載z——固定螺紋個(gè)數(shù)k——螺紋擰緊系數(shù)——螺紋材料許用應(yīng)力

5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核3液壓缸蓋固定螺栓直徑ds的校第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從原理上講,馬達(dá)和泵在工作原理上是互逆的。

液壓泵的旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)所帶動(dòng),輸出的是液壓油;液壓馬達(dá)則是輸入液壓油,輸出的是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)液壓馬達(dá)是將液壓能高速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速高于500r/min)低速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速低于500r/min)按排量轉(zhuǎn)速高低分為5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。低速液壓馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式。高速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速高于500r/min)低速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速低5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是:轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、便于起動(dòng)和制動(dòng),調(diào)節(jié)(調(diào)速和換向)靈敏度高。通常高速馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大,僅幾十N·m

到幾百N·m,所以又稱高速小扭矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn):排量大、體積小、轉(zhuǎn)速低,可低到每分鐘幾轉(zhuǎn),能直接與工作機(jī)構(gòu)連接,不需減速裝置,使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。低速馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大,可達(dá)幾千N·m到幾萬N·m,所以又稱低速大扭矩馬達(dá)。5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)高速液壓馬達(dá)的主液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)單向變量馬達(dá)單向定量馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)單向變量馬達(dá)單向定量馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)5.5.2葉片馬達(dá)

葉片馬達(dá)的工作原理

葉片式液壓馬達(dá)圖.swf5.5.2葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)的工作原理5.5.2葉片馬達(dá)

葉片馬達(dá)一般是雙作用式的定量馬達(dá),其最大特點(diǎn)是體積小,慣性小,動(dòng)作靈敏,允許換向頻率很高,甚至可在幾毫秒內(nèi)換向。其最大弱點(diǎn)是泄漏較大,機(jī)械特性較軟,不能在低速下工作,調(diào)速范圍不能很大。因此適用于低轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速以及動(dòng)作要求靈敏的場(chǎng)合。5.5.2葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)一般是雙作用式的定量馬

軸向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與軸向柱塞泵基本相同,斜盤和配油盤固定不動(dòng),缸體(轉(zhuǎn)子)和馬達(dá)軸用鍵相連,并一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)壓力油通過配油盤窗口輸入到缸體柱塞孔中時(shí),壓力油對(duì)柱塞產(chǎn)生作用力,將柱塞頂出,緊緊頂在斜盤端面上,斜盤給每個(gè)柱塞的反作用力F是垂直于斜盤端面的,壓力分解為軸向分力Fx和徑向分力Fy

。5.5.3軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與軸向柱塞泵基本相同,斜盤和配油盤1斜盤2缸體3柱塞4配油盤5馬達(dá)軸軸向柱塞馬達(dá)的工作原理圖1斜盤2缸體3柱塞4配油盤5馬達(dá)軸軸向柱塞馬達(dá)的工

軸向分力Fx與柱塞上液壓推力相平衡,而徑向分力Fy與柱塞軸線垂直,且對(duì)缸體中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,從而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn),輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。改變進(jìn)油方向,可改變其轉(zhuǎn)向;改變傾角(斜盤與轉(zhuǎn)軸的夾角)就可以改變排量。軸向分力Fx與柱塞上液壓推力相平衡,而徑向分力Fy與柱塞

設(shè)液壓馬達(dá)的柱塞直徑和輸入油壓力分別為d,p,則軸向分力Fx和徑向分力Fy分別為5.5.3軸向柱塞馬達(dá)設(shè)液壓馬達(dá)的柱塞直徑和輸入油壓力分別為d,p,則軸向分

設(shè)柱塞分布圓半徑為R,某一柱塞所在位置與缸體中性線夾角為,則該柱塞所產(chǎn)生的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩Ti為5.5.3軸向柱塞馬達(dá)

所以液壓馬達(dá)的理論瞬時(shí)總轉(zhuǎn)矩應(yīng)為所有與配油口相通的柱塞轉(zhuǎn)矩Ti之和。設(shè)柱塞分布圓半徑為R,某一柱塞所在位置與缸體中性線夾角5.5.4單作用曲軸連桿徑向柱塞馬達(dá)(自學(xué))

5.5.4單作用曲軸連桿徑向柱塞馬達(dá)(自學(xué))5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)

1液壓馬達(dá)的壓力(1)工作壓力:馬達(dá)實(shí)際工作時(shí)的進(jìn)口壓力,實(shí)際工作壓力的大小取決于相應(yīng)的負(fù)載(輸出軸上的負(fù)載轉(zhuǎn)矩)(2)工作壓差:進(jìn)口壓力與出口壓力之差。(3)額定壓力:按試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定,能使馬達(dá)連續(xù)正常運(yùn)轉(zhuǎn)的最高壓力稱額定壓力。5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)1液壓馬達(dá)的壓力5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)

2液壓馬達(dá)的排量與流量(1)排量Vm:馬達(dá)的軸每轉(zhuǎn)一周,由其密封容腔幾何體積變化而吸入的液體體積。(2)理論流量qtm:在不考慮泄漏的前提下,在單位時(shí)間內(nèi)由其密封容腔幾何體積變化而吸入的液體體積。(3)實(shí)際流量q:實(shí)際運(yùn)行時(shí),馬達(dá)入口處的流量。5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)2液壓馬達(dá)的排量與5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)

3液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與容積效率(1)理論輸出轉(zhuǎn)速nt:為馬達(dá)的輸入流量q與排量之比,即(2)容積效率:馬達(dá)在工作時(shí)存在泄漏,泄漏量為,馬達(dá)的容積效率為理論流量與實(shí)際流量之比,即5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)3液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)速與5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)

4液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩與機(jī)械效率(1)理論輸出轉(zhuǎn)矩Ti:不考慮損失時(shí),馬達(dá)軸理論上的輸出轉(zhuǎn)矩,即(2)機(jī)械效率:由于有機(jī)械摩擦,故存在轉(zhuǎn)矩?fù)p失,所以機(jī)械效率為實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩與理論轉(zhuǎn)矩之比,即5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)4液壓馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩與5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)

5液壓馬達(dá)的功率與總效率(1)理論功率Pt:忽略能量損失,馬達(dá)輸出功率等于輸入功率,即(2)輸入功率Pi

:馬達(dá)的輸入為液壓能,即5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)5液壓馬達(dá)的功率與5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)

5液壓馬達(dá)的功率與總效率(3)輸出功率Po:馬達(dá)的輸出為機(jī)械能,即(4)馬達(dá)的總效率

:馬達(dá)的輸出功率與輸入功率之比,即5.5.5液壓馬達(dá)主要性能參數(shù)5液壓馬達(dá)的功率與例2、某液壓馬達(dá)排量為250mL/r,入口壓力為10MPa,出口壓力為0.5MPa,容積效率和機(jī)械效率均為0.9,若輸入流量為100L/min,試求(1)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩;

(2)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速。(1)液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩T解例2、某液壓馬達(dá)排量為250mL/r,入口壓力為10MPa(2)液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速n答:(1)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)矩為340N.m;

(2)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速為360r/min。(2)液壓馬達(dá)實(shí)際輸出轉(zhuǎn)速n答:(1)液壓馬達(dá)的實(shí)際輸

例3、某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力為10MPa,排量為

200×10-3L/r,總效率為0.75,機(jī)械效率為0.9,試求(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩;

(2)

若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500r/min,則輸入馬達(dá)的流量為多少?(3)若外負(fù)載為200N·m(n=500r/min)時(shí)馬達(dá)的輸入功率和輸出功率各為多少?解:(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩根據(jù)公式由題意可知例3、某液壓馬達(dá)的進(jìn)油壓力為10MPa,排量為解:(1)

(2)n=500r/min

時(shí)馬達(dá)的理論流量即輸入馬達(dá)的流量為120L/min。(2)n=500r/min時(shí)馬達(dá)的理論流量即輸入馬(3)當(dāng)壓力為10MPa時(shí),它輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為

當(dāng)外負(fù)載為200N·m,壓力差(即馬達(dá)進(jìn)口壓力)將下降,不是10MPa,而是∴馬達(dá)的輸入功率為:(3)當(dāng)壓力為10MPa時(shí),它輸出的實(shí)際轉(zhuǎn)矩為當(dāng)外負(fù)馬達(dá)的輸出功率答:(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩為318.3N.m;

(2)

若馬達(dá)的轉(zhuǎn)速為500r/min,則輸入馬達(dá)的流量為120L/min;

(3)若外負(fù)載為200N·m(n=500r/min)時(shí)馬達(dá)的輸入功率為14KW,輸出功率為10.5KW

。馬達(dá)的輸出功率答:(1)

該馬達(dá)輸出的理論轉(zhuǎn)矩為318

油缸油泵油馬達(dá),工作原理屬一家:能量轉(zhuǎn)換共同點(diǎn),均靠容積來變化,出油容積必縮小,進(jìn)油容積則擴(kuò)大。油泵輸出壓力油,出油當(dāng)然是高壓,缸和馬達(dá)與泵反,出油自然是低壓。工作壓差看負(fù)載,負(fù)載含義要記下:油泵不僅看外載,管路阻力也得加,缸和馬達(dá)帶負(fù)載,壓差只是克服它。速度大小看流量,再看排量小與大,單位位移需油量,排量含義就是它。

液壓缸、液壓泵、液壓馬達(dá)的共性油缸油泵油馬達(dá),工作原理屬一家:液壓缸、液壓泵、液壓馬達(dá)液壓與氣壓傳動(dòng)液壓與氣壓傳動(dòng)第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸的功能

液壓缸是液壓傳動(dòng)系統(tǒng)中的執(zhí)行元件,它的作用是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能,驅(qū)動(dòng)工作機(jī)構(gòu)作直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)或往復(fù)擺動(dòng)。輸入液壓缸的是液體的流量和壓力,輸出的是直線運(yùn)動(dòng)速度和力。第五章液壓與氣壓傳動(dòng)課件5.1液壓缸的類型

液壓缸種類繁多,分類方法各異。

液壓缸按不同的使用壓力,可分為

中低壓液壓缸,額定壓力為2.5~6.3MPa;一般用于機(jī)床類機(jī)械中高壓液壓缸,其額定壓力為10~16MPa;一般用于建筑車輛和飛機(jī)上高壓液壓缸,其額定壓力為25~31.5MPa;一般用于油壓機(jī)一類機(jī)械

中低壓液壓缸中高壓液壓缸高壓液壓缸5.1液壓缸的類型液壓缸種類繁多,分類方法各異。中低5.1液壓缸的類型

液壓缸按其作用方式分類,分為單作用式和雙作用式兩大類。

單作用液壓缸只能利用液體的推力推動(dòng)活塞(柱塞)作單方向運(yùn)動(dòng),返回需要依靠外力(彈簧力或者自重)實(shí)現(xiàn)。

雙作用液壓缸則可利用液體的推力實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)。

5.1液壓缸的類型液壓缸按其作用方式分類,分為單作5.1液壓缸的類型

液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式(應(yīng)用最多)柱塞式擺動(dòng)式伸縮式根據(jù)移動(dòng)和擺動(dòng)分類移動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)式液壓缸5.1液壓缸的類型液壓缸按結(jié)構(gòu)型式不同分類活塞式(第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.2.1活塞式液壓缸活塞式液壓缸是液壓傳動(dòng)中最常用的執(zhí)行元件,可分為雙桿式和單桿式兩種結(jié)構(gòu),其安裝又有缸筒固定和活塞桿固定兩種方式。1雙桿活塞桿雙桿活塞缸的活塞兩端都有活塞桿,圖形符號(hào)如下所示:5.2.1活塞式液壓缸活塞式液壓缸是液壓傳動(dòng)中最5.2.1活塞式液壓缸因?yàn)殡p桿活塞缸的兩活塞桿直徑相等,所以活塞兩端的有效作用面積相同,當(dāng)左右兩端輸入油液的流量q和壓力p相同時(shí),其往返運(yùn)動(dòng)速度v和推力F相等

其中:5.2.1活塞式液壓缸因?yàn)殡p桿活塞缸的兩活塞桿直5.2.1活塞式液壓缸式中:A—液壓缸的有效工作面積;—液壓缸的機(jī)械效率;—液壓缸的容積效率;D—活塞直徑;d—活塞桿的直徑;q—輸入液壓缸的流量;P1、p2—分別為進(jìn)油腔、回油腔壓力;5.2.1活塞式液壓缸式中:—液壓缸的機(jī)械效率;—液壓5.2.1活塞式液壓缸壓力油p1流量為q

從a口進(jìn)入缸左腔,當(dāng)液壓油的作用力克服阻力后,活塞和與之相連的工作臺(tái)一起從左向右運(yùn)動(dòng),缸右腔的油液(p2)則從b口流出,若改變進(jìn)油方向,液壓油從b口流入缸右腔,工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)反向。p1qap2b液壓缸體固定的工作原理圖5.2.1活塞式液壓缸壓力油p1流量為q從a5.2.1活塞式液壓缸活塞桿固定的工作原理圖4—工作臺(tái)(不屬于液壓缸組成部分)4vFvF1—缸筒2—活塞桿3—活塞工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是活塞有效行程L

的3倍。缸體固定5.2.1活塞式液壓缸活塞桿固定的工作原理圖4—工作臺(tái)(不5.2.1活塞式液壓缸

壓力p1的液壓油從孔口a

流入缸左腔,缸筒和工作臺(tái)

從右向左運(yùn)動(dòng),缸右腔的油液(p2)則從孔口b流出,改變進(jìn)油方向,液壓油從b口流入缸右腔,缸體向右運(yùn)動(dòng)?;钊麠U固定的工作原理圖abp1qp25.2.1活塞式液壓缸壓力p1的液壓油從孔口a5.2.1活塞式液壓缸FF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺(tái)工作臺(tái)的最大活動(dòng)范圍是缸有效行程L

的2倍活塞桿固定5.2.1活塞式液壓缸FF—缸筒—活塞桿—活塞—工作臺(tái)工作5.2.1活塞式液壓缸單桿活塞缸的活塞僅一端帶有活塞桿,所以左右兩腔的有效作用面積不相同,活塞雙向運(yùn)動(dòng)可以獲得不同的速度和輸出力。

單桿活塞缸有三種不同連接方式:無桿腔進(jìn)油、有桿腔進(jìn)油和差動(dòng)連接方式。5.2.1活塞式液壓缸單桿活塞缸的活塞僅一端帶有5.2.1活塞式液壓缸

壓力油為p1進(jìn)入無桿腔,推動(dòng)活塞向右運(yùn)動(dòng)速度為v1,回油壓力p2,則推力F1為:壓力油進(jìn)入無桿腔5.2.1活塞式液壓缸壓力油為p1進(jìn)入無桿腔,推動(dòng)活5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸

壓力油為p1進(jìn)入有桿腔,推動(dòng)活塞向左運(yùn)動(dòng)速度為v2,回油壓力p2,則推力F2為:壓力油進(jìn)入有桿腔5.2.1活塞式液壓缸壓力油為p1進(jìn)入有桿腔,推動(dòng)活5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸

比較以上各式,可以看出:因?yàn)锳1>A2,所以v1<v2,F1>F2

液壓缸往復(fù)速度比為:

當(dāng)活塞缸直徑越小時(shí),速度比越接近于1,在兩個(gè)方向上的速度插值就越小。

5.2.1活塞式液壓缸比較以上各式,可以看出:5.2.1活塞式液壓缸

通?;钊麠U直徑d就是根據(jù)液壓缸往復(fù)速度比與活塞直徑來確定。5.2.1活塞式液壓缸5.2.1活塞式液壓缸

單桿活塞缸兩腔同時(shí)進(jìn)入壓力油時(shí),稱為差動(dòng)連接。差動(dòng)連接5.2.1活塞式液壓缸單桿活塞缸兩腔同時(shí)進(jìn)入壓力油時(shí)5.2.1活塞式液壓缸

設(shè)活塞桿的伸出速度為v3,則有桿腔排出的流量為,,該流量又流入無桿腔,故進(jìn)入無桿腔的實(shí)際流量應(yīng)為所以活塞桿的運(yùn)動(dòng)速度v3和推力F3為:5.2.1活塞式液壓缸設(shè)活塞桿的伸出速度為v3,則5.2.1活塞式液壓缸

可見,差動(dòng)連接時(shí),實(shí)際起作用的有效面積是活塞桿的橫截面積A35.2.1活塞式液壓缸可見,差動(dòng)連接時(shí),實(shí)際起作用5.2.1活塞式液壓缸采用差動(dòng)連接,可以在不增加液壓泵容量和功率的條件下,來實(shí)現(xiàn)液壓缸的快速運(yùn)動(dòng)。

在組合機(jī)床的液壓系統(tǒng)中,常利用單桿活塞缸的三種連接方式來獲得“快進(jìn)(差動(dòng)連接),工進(jìn)(無桿腔進(jìn)油方式),快退(有桿腔進(jìn)油方式)”的工作循環(huán)。5.2.1活塞式液壓缸采用差動(dòng)連接,可以在不增加5.2.2柱塞式液壓缸

柱塞式液壓缸為單作用缸,即工作時(shí)靠壓力油推動(dòng),返回靠彈簧或自重完成。

柱塞缸圖形符號(hào):5.2.2柱塞式液壓缸柱塞式液壓缸為單作用缸,即工單柱塞缸,單向液壓驅(qū)動(dòng),回程靠外力。需雙向運(yùn)動(dòng)時(shí),常成對(duì)使用5.2.2柱塞式液壓缸單柱塞缸,單向液壓驅(qū)動(dòng),回程靠外力。需雙向運(yùn)動(dòng)時(shí),常成對(duì)使用雙柱塞缸,雙向液壓驅(qū)動(dòng)柱塞缸.swf5.2.2柱塞式液壓缸雙柱塞缸,雙向液壓驅(qū)動(dòng)柱塞缸.swf5.2.2柱塞式液壓特點(diǎn)

柱塞工作時(shí)總是受壓,一般較粗;水平放置易下垂,產(chǎn)生單邊磨損,故常垂直放置,有時(shí)可做成空心;因缸體內(nèi)壁與柱塞不接觸,所以可不加工或只粗加工,工藝性好;常用于長行程機(jī)床,如導(dǎo)軌磨床,龍門刨床,大型拉床等。

5.2.2柱塞式液壓缸特點(diǎn)柱塞工作時(shí)總是受壓,一般較粗;5.2.2柱塞式液壓5.2.3伸縮式液壓缸

伸縮式液壓缸又稱為多級(jí)液壓缸,是由兩個(gè)或多個(gè)活塞式液壓缸套裝而成。它的前一級(jí)活塞缸的活塞是后一級(jí)活塞缸的缸筒。

伸出時(shí)(按活塞1、2的有效工作面積由大到小依次伸出),可獲得很長的工作行程,縮回時(shí)(按活塞有效工作面積由小到大依次縮回)長度則較短,故結(jié)構(gòu)較緊湊。5.2.3伸縮式液壓缸伸縮式液壓缸又稱為多級(jí)液壓缸伸縮缸.swf伸縮缸.swf5.2.3伸縮式液壓缸

由于各級(jí)活塞的有效工作面積不同,在輸入液壓力和流量不變的情況下,液壓缸的推力和速度是分級(jí)變化的:先動(dòng)作的活塞速度低、推力大;后動(dòng)作的推力小、速度高。伸縮式液壓缸常用于工程機(jī)械(如翻斗汽車、起重機(jī)等)和農(nóng)業(yè)機(jī)械上。5.2.3伸縮式液壓缸由于各級(jí)活塞的有效工作面積不翻斗車.SWF翻斗車.SWF5.2.4擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)液壓缸能輸出往復(fù)擺動(dòng)運(yùn)動(dòng),并可直接輸出轉(zhuǎn)矩,故又稱為擺動(dòng)液壓馬達(dá),主要有單葉片式和雙葉片式兩種結(jié)構(gòu)。擺動(dòng)式液壓缸由缸筒、葉片軸、定位塊和葉片組成,如圖5.2.4擺動(dòng)式液壓缸擺動(dòng)液壓缸能輸出往復(fù)擺動(dòng)擺動(dòng)馬達(dá)(擺動(dòng)缸)結(jié)構(gòu):葉片、缸體、輸出軸雙葉片擺動(dòng)缸.avi單葉片擺動(dòng)液壓馬達(dá)圖.swf擺動(dòng)馬達(dá)(擺動(dòng)缸)結(jié)構(gòu):葉片、缸體、輸出軸雙葉片擺動(dòng)缸.av

單葉片擺動(dòng)缸,其擺動(dòng)角度可達(dá)300°

,雙葉片擺缸其擺動(dòng)角最大可達(dá)150°。雙葉片擺動(dòng)缸輸出轉(zhuǎn)矩是單葉片的2倍,在同等條件下角速度則是單葉片的一半。圖形符號(hào)為:5.2.4擺動(dòng)式液壓缸單葉片擺動(dòng)缸,其擺動(dòng)角度可達(dá)300°,雙葉片擺缸其

對(duì)單葉片擺動(dòng)缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)角速度ω分別為:式中:R1—葉片軸半徑;

R2—缸體內(nèi)半徑;

b—葉片寬對(duì)單葉片擺動(dòng)缸,輸出轉(zhuǎn)矩TM和回轉(zhuǎn)角速度ω分別為:式中:由活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成,其輸出的轉(zhuǎn)角可超過360°。改變齒條活塞行程,可以改變輸出轉(zhuǎn)角。5.2.5齒條活塞式液壓缸由活塞缸與齒輪齒條機(jī)構(gòu)組成,其輸出的轉(zhuǎn)角可超過360°。增壓缸又稱增壓器,是由兩個(gè)活塞缸組成的復(fù)合式液壓缸??梢栽诓辉黾痈邏耗茉吹那闆r下,獲得比液壓系統(tǒng)中能源壓力高得多的油壓力。5.2.6增壓液壓缸連續(xù)增壓.swf增壓缸又稱增壓器,是由兩個(gè)活塞缸組成的復(fù)合式液壓缸。上圖是由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸,當(dāng)輸入活塞缸左腔的壓力油為p1,推動(dòng)大小活塞則柱塞缸右腔輸出的壓力為p25.2.6增壓液壓缸式中,K——增壓比,代表增壓能力增壓缸作為中間環(huán)節(jié),不能直接作為執(zhí)行元件,用在低壓系統(tǒng)要求有局部高壓的支路。上圖是由活塞缸和柱塞組合而成的增壓油缸,當(dāng)輸入活塞第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.3.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)

5.3.1液壓缸的典型結(jié)構(gòu)

5.3.2液壓缸組成部件1缸筒組件包括缸筒、缸蓋、缸底等零件2活塞組件包括活塞與活塞桿等零件。3密封裝置

防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏和外界雜質(zhì)的侵入。4緩沖裝置

常在液壓缸的兩端設(shè)計(jì)緩沖裝置,其緩沖原理是利用油液的節(jié)流原理來實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)部件的制動(dòng)5排氣裝置

一是在液壓缸的最高部位開排氣孔;二是在缸蓋的最高部位直接安裝排氣塞。5.3.2液壓缸組成部件1缸筒組件

1.缸筒組件

缸筒和缸蓋主要是由鋼材制成,缸筒內(nèi)要經(jīng)過精細(xì)加工,表面粗糙度RA<0.08UM。

缸筒和缸蓋的聯(lián)接方式很多,常用的有法蘭、半環(huán)、螺紋、焊接等連接。

1.缸筒組件

缸筒和缸蓋主要是由鋼材制成,缸筒內(nèi)要經(jīng)2.活塞組件

活塞的材料通常用鋼或鑄鐵,也可采用鋁合金。活塞和缸筒內(nèi)壁間需要密封,應(yīng)有一定的導(dǎo)向長度,一般取活塞長度為缸筒內(nèi)徑的(0.6~1.0)倍。

活塞桿是由鋼材做成實(shí)心桿或空心桿,表面經(jīng)淬火再鍍鉻處理并拋光。

活塞和活塞桿一般采用螺紋、單半環(huán)、雙半環(huán)和錐銷式連接。2.活塞組件

活塞的材料通常用鋼或鑄鐵,也可采用3緩沖裝置

當(dāng)液壓缸所驅(qū)動(dòng)的工作部件質(zhì)量較大,移動(dòng)速度較快時(shí),由于具有的動(dòng)量大,致使在行程終了時(shí),活塞與端蓋發(fā)生撞擊,造成液壓沖擊和噪聲,甚至嚴(yán)重影響工作精度和發(fā)生破壞性事故,因此在大型、高速或要求較高的液壓缸中往往須設(shè)置有緩沖裝置,如圖:環(huán)狀間隙式、節(jié)流口可調(diào)式、節(jié)流口可變式。

3緩沖裝置

當(dāng)液壓缸所驅(qū)動(dòng)的工作部件質(zhì)量較大,移4排氣裝置

排氣裝置通常有兩種:一種是在液壓缸的最高部位處開排氣孔,并用管道連接排氣閥進(jìn)行排氣,當(dāng)系統(tǒng)工作時(shí)該閥應(yīng)關(guān)閉(圖A)。另一種是在液壓缸的最高部位處裝排氣閥(圖B、C)4排氣裝置

排氣裝置通常有兩種:一種是在液壓缸的5密封裝置

作用:用來防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外泄漏和外界雜質(zhì)的侵入。

一般要求密封裝置具有:a)良好的密封性b)盡可能長的使用壽命c(diǎn))制造簡(jiǎn)單、拆裝方便d)成本低5密封裝置作用:用來防止液壓系統(tǒng)油液的內(nèi)外第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟主要設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,編制負(fù)載圖,選定工作壓力,根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程以及工作壓力等確定液壓缸的主要尺寸對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行工況分析,編制負(fù)載圖,選定工作壓力,根據(jù)使用要求確定液壓缸的類型和結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行強(qiáng)度、穩(wěn)定性和緩沖驗(yàn)算進(jìn)行具體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)按照負(fù)載情況、運(yùn)動(dòng)要求、最大行程以及工作壓力等確定液壓缸的主要尺寸5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟主要設(shè)計(jì)內(nèi)容與設(shè)計(jì)步驟對(duì)系5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題盡量使活塞桿在受拉力狀態(tài)下承受最大負(fù)載考慮終端的緩沖制動(dòng)和液壓缸的排氣問題正確選擇液壓缸的安裝固定方式各部分結(jié)構(gòu)盡可能按照推薦的結(jié)構(gòu)形式和設(shè)計(jì)5.4.1液壓缸設(shè)計(jì)的內(nèi)容與步驟液壓缸設(shè)計(jì)中應(yīng)注意的問題盡5.4.2液壓缸主要尺寸的確定1缸筒內(nèi)徑D

可根據(jù)最大負(fù)載和選取的工作壓力,或運(yùn)動(dòng)速度和輸入的流量,按照有關(guān)公式確定后,再從GB/T2348-2001標(biāo)準(zhǔn)中選取相近尺寸加以圓整。2活塞桿直徑d按下表進(jìn)行選擇,并按標(biāo)準(zhǔn)圓整單活塞桿也可按照速度比來確定活塞桿受力情況受拉受拉工作壓力p/Mpa——P<55<p<7P>7活塞桿直徑dd=(0.3-0.5)Dd=(0.5-0.55)Dd=(0.6-0.7)Dd=0.75.4.2液壓缸主要尺寸的確定1缸筒內(nèi)徑D活塞桿受力情況5.4.2液壓缸主要尺寸的確定3缸筒長度L

由最大工作行程及結(jié)構(gòu)上的需要確定。

其中:

活塞長度B=(0.6—1.0)D活塞桿導(dǎo)向套長度A==(0.6—1.5)d

一般液壓缸缸筒長度不應(yīng)大于內(nèi)徑的20-30倍。5.4.2液壓缸主要尺寸的確定3缸筒長度L5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核當(dāng)時(shí)為薄壁,按下式校核

式中,——缸筒壁厚

D——缸筒內(nèi)徑——缸筒試驗(yàn)壓力——缸筒材料許用應(yīng)力5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核式中,——缸5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核當(dāng)時(shí)為厚壁,按下式校核

確定后,再圓整。

5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核確定后,再圓整。5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核2活塞桿直徑d按下式校核

式中,F(xiàn)——液壓缸負(fù)載——活塞材料許用應(yīng)力

5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核2活塞桿直徑d按下式校核式中,5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核3液壓缸蓋固定螺栓直徑ds的校核

式中,F(xiàn)——液壓缸負(fù)載z——固定螺紋個(gè)數(shù)k——螺紋擰緊系數(shù)——螺紋材料許用應(yīng)力

5.4.3液壓缸的強(qiáng)度校核3液壓缸蓋固定螺栓直徑ds的校第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型液壓缸及其特點(diǎn)5.3液壓缸的典型結(jié)構(gòu)與組成5.4液壓缸設(shè)計(jì)計(jì)算5.5液壓馬達(dá)目錄第五章液壓傳動(dòng)執(zhí)行元件5.1液壓缸的類型5.2各種類型5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

液壓馬達(dá)是將液壓能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的裝置,可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)地旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。從原理上講,馬達(dá)和泵在工作原理上是互逆的。

液壓泵的旋轉(zhuǎn)是由電機(jī)所帶動(dòng),輸出的是液壓油;液壓馬達(dá)則是輸入液壓油,輸出的是轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)液壓馬達(dá)是將液壓能高速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速高于500r/min)低速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速低于500r/min)按排量轉(zhuǎn)速高低分為5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)高速液壓馬達(dá)的基本形式有齒輪式、螺桿式、葉片式和軸向柱塞式等。低速液壓馬達(dá)的基本形式是徑向柱塞式。高速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速高于500r/min)低速馬達(dá)(額定轉(zhuǎn)速低5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)

高速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn)是:轉(zhuǎn)速較高、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小、便于起動(dòng)和制動(dòng),調(diào)節(jié)(調(diào)速和換向)靈敏度高。通常高速馬達(dá)的輸出轉(zhuǎn)矩不大,僅幾十N·m

到幾百N·m,所以又稱高速小扭矩液壓馬達(dá)。低速液壓馬達(dá)的主要特點(diǎn):排量大、體積小、轉(zhuǎn)速低,可低到每分鐘幾轉(zhuǎn),能直接與工作機(jī)構(gòu)連接,不需減速裝置,使傳動(dòng)機(jī)構(gòu)大大簡(jiǎn)化。低速馬達(dá)輸出轉(zhuǎn)矩較大,可達(dá)幾千N·m到幾萬N·m,所以又稱低速大扭矩馬達(dá)。5.5.1液壓馬達(dá)的分類及特點(diǎn)高速液壓馬達(dá)的主液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)單向變量馬達(dá)單向定量馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)單向變量馬達(dá)單向定量馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)液壓馬達(dá)的圖形符號(hào)雙向定量馬達(dá)雙向變量馬達(dá)5.5.2葉片馬達(dá)

葉片馬達(dá)的工作原理

葉片式液壓馬達(dá)圖.swf5.5.2葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)的工作原理5.5.2葉片馬達(dá)

葉片馬達(dá)一般是雙作用式的定量馬達(dá),其最大特點(diǎn)是體積小,慣性小,動(dòng)作靈敏,允許換向頻率很高,甚至可在幾毫秒內(nèi)換向。其最大弱點(diǎn)是泄漏較大,機(jī)械特性較軟,不能在低速下工作,調(diào)速范圍不能很大。因此適用于低轉(zhuǎn)矩、高轉(zhuǎn)速以及動(dòng)作要求靈敏的場(chǎng)合。5.5.2葉片馬達(dá)葉片馬達(dá)一般是雙作用式的定量馬

軸向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與軸向柱塞泵基本相同,斜盤和配油盤固定不動(dòng),缸體(轉(zhuǎn)子)和馬達(dá)軸用鍵相連,并一起轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)壓力油通過配油盤窗口輸入到缸體柱塞孔中時(shí),壓力油對(duì)柱塞產(chǎn)生作用力,將柱塞頂出,緊緊頂在斜盤端面上,斜盤給每個(gè)柱塞的反作用力F是垂直于斜盤端面的,壓力分解為軸向分力Fx和徑向分力Fy

。5.5.3軸向柱塞馬達(dá)軸向柱塞液壓馬達(dá)結(jié)構(gòu)與軸向柱塞泵基本相同,斜盤和配油盤1斜盤2缸體3柱塞4配油盤5馬達(dá)軸軸向柱塞馬達(dá)的工作原理圖1斜盤2缸體3柱塞4配油盤5馬達(dá)軸軸向柱塞馬達(dá)的工

軸向分力Fx與柱塞上液壓推力相平衡,而徑向分力Fy與柱塞軸線垂直,且對(duì)缸體中心產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩,從而驅(qū)動(dòng)馬達(dá)軸旋轉(zhuǎn),輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。改變進(jìn)油方向,可改變其轉(zhuǎn)向;改變傾角(斜盤與轉(zhuǎn)軸的夾角)就可以改變排量。軸向分力Fx與柱塞上液壓推力相平衡,而徑向分力Fy與柱塞

設(shè)液壓馬達(dá)的柱塞直徑和輸入油壓力分別為d,p,則軸向分力Fx和徑向分力Fy分別為5.5.3軸向柱塞馬達(dá)設(shè)液壓馬達(dá)的柱塞直徑和輸入油壓力分別為d,p,則軸向分

設(shè)柱塞分布圓半徑為R,某一柱塞所在位置與缸體中性線夾角為,則該柱塞所產(chǎn)生的瞬時(shí)轉(zhuǎn)矩Ti為5.5.3軸向柱塞馬達(dá)

所以液壓馬達(dá)的理論瞬時(shí)總轉(zhuǎn)矩應(yīng)為所有與配油口相通的柱塞轉(zhuǎn)矩Ti之和。設(shè)柱塞分布圓半徑為R,某一柱塞所在位置與缸體中性

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