CH4_液压和气压传动执行元件

液压马达的图形符号如下表所示
4.5.2 液压马达的工作原理
轴向柱塞式液压马达的工作原理 1—斜盘 2—缸体 3—柱塞 4—配油盘 5—马达轴
4.5.3 液压马达的主要性能参数
1.压力 工作压力：液压马达进口处的实际压力；
额定压力：液压马达在正常工作条件下， 按试验标准规定能连续运转的最高压力 。
快进（差动连接） 工进（无杆腔进油） 快退（有杆腔进油）
活塞缸运动速度比较
4.1.1 活塞缸
（2）单杆活塞缸 v2 A q2Vπ(D 4q 2Vd2)
v3

4q πd 2
V
v2
v3
有杆腔进油
差动连接
v3=v2，则必须使D= 2d
4.1.2 柱塞缸
活塞缸的内孔精度要求很高，柱塞和缸筒内壁不接触， 因此缸筒内孔不需精加工，工艺性好，成本低。
柱塞缸
4.1.1 活塞缸 (1) 双杆活塞缸
活塞的两侧都有杆 伸出。当两侧活塞杆直径 相同、供油压力和流量不 变时，活塞（或缸体）在
两个方向上的运动速度
和推力F都相等。
图形符号
双杆活塞式液压缸
双杆活塞式液压缸
4.1.1 活塞缸
(1) 双杆活塞缸
运动速度： vq AvD q2 vd2 D4 2qd2v
有杆腔进油时：
D 4 F1 p1
D 4F2 d 2 p1
当液压缸的往复运动速度比有一定要求时，由式（4.7） (课本P98)得杆径d为：
d D 1
液压缸的缸筒长度由活塞最大行程、活塞长度、活塞 杆导向套长度、活塞杆密封长度及其它长度确定。其中活 塞长度B=（0.6 ~ 1.0）D；导向套长度A=（0.6 ~ 1.5）d。
a) 排气阀
b) 排气塞
液压缸的排气装置
4.4 液压缸的设计与计算
1.液压缸主要尺寸的计算
根据液压缸的最大工作负载Fmax和选定的工作压力p计算缸
筒内径D和活塞杆直径d。
(表9.3、表9.4，课本P281)
4.4 液压缸的设计与计算
1.液压缸主要尺寸的计算
对单杆缸而言，无杆腔进油时，不考虑机械效率，有：
增压缸结构
（2）多级缸
由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞 杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的 行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。
（2）多级缸
多级缸又称伸缩缸，它由两级或多级活塞缸套装而成。
（2）多级缸
由两个或多个活塞式缸套装而成。前一级活塞缸的活塞 杆是后一级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的 行程，当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。
Po T2nT
液压马达的总效率为：

Po Pi
vm
式中 △p—液压马达进、出口的压力差； ω、n—液压马达的角速度和转速。
4.3 液压缸的结构 1.缸体组件
a) 法兰式连接
b) 半环式连接
缸筒和缸盖结构
1—缸盖 2—缸筒 3—压板 4—半环 5—防松螺母 6—拉杆
4.3 液压缸的结构 1.缸体组件
c) 外螺纹式连接
d) 内螺纹式连接
缸筒和缸盖结构
1—缸盖 2—缸筒 3—压板 4—半环 5—防松螺母 6—拉杆
4.3 液压缸的结构 1.缸体组件
有挡板型
（b）Y形密封圈 宽断面Y形密封圈
窄断面Y形密封圈
（3）活塞杆伸出端结构
a)
b)
图4.26 活塞杆伸出端结构
1-密封圈 2-导向套 3-压环 4-防尘圈 5-防尘圈压环
（3）活塞杆伸出端结构
a) O形密封圈密封
b) Y形密封圈密封
图4.27 气缸活塞杆伸出端结构
（3）活塞杆伸出端结构
柱塞式液压缸
图形符号
柱塞缸
柱塞油缸结构
4.1.2 柱塞缸
柱塞式液压缸 1- 缸筒 2-柱塞
输出力F： FpAmpπ 4dm
运动速度v：
v qV
A

4qV
πd2
式中 d—柱塞直径
4.1.3 摆动式液压缸
当两油口相继通入压力油时， 图形符号
叶片带动摆动轴作往复摆动。
12
3
D
2
3 4
d

pmax D
2
pmax——缸筒内最高工作压力（试验压力）； [σ]——缸筒材料的许用应力，[σ] = σb/n，其中 σb为材料抗拉强度，n为安全系数，一般取n =
3.5~5。
D——缸筒直径。
厚壁筒( D / d <10)壁厚验算见表4.5（课本P116）。
（2） 活塞杆的稳定性验算
只有当液压缸活塞杆的计算 长度l≥10d时，才进行液压缸纵向 稳定性的验算。
Tt

pV 2
计算实际转矩时应考虑机械效率，机械效率ηmm为：
mm T Tt Tt TtT1 TT t
马达实际输出的转矩T为：TTtmm 2pVmm
4.5.3 液压马达的主要性能参数
5. 功率和总效率 液压马达输入功率Pi 为：
Pi pq
液压马达输出功率Po为 ：
8q
BzD2 d2
Tz8BD2d2p1p2
4.2 其它形式的常用缸
（1）增压缸
增压缸又称增压器。它能将输入的低压油转变为高压 油供液压系统中的高压支路使用。大缸为原动缸，小缸为 输出缸。
增压缸
图形符号
根据力的平衡关系有：
A1p1A2p2
p2

A1 A2
p1
比值 k = A1/A2（或 k = D12/D22）称为增压比。 当D1=2D2时，p2=4p1， 即增压4倍。
往复运动时的速度比：

2 1

D2 D2 d2
4.1.1 活塞缸 （2）单杆活塞缸
差动连接
A 1v3qA2v3
v3

q A1 A2

q π d2
考虑容积效率 4
差动连接时,液压缸
v3

4q πd 2
V
F 3p1(A 1A 2)mp1π 4d2 m
的有效作用面积是活塞杆 的横截面积，工作台运动 速度比无杆腔进油时的大， 而输出力则较小。
马达的理论转速nt等于输入马达的实际流量q与排量V的比值，
即:
nt

q V
考虑到容积效率，马达的实际转速n为：
n

q V
mv

qt V
容积效率定义同液压泵，为：
m
vqqt
qq1q
q
q
4.5.3 液压马达的主要性能参数
4. 转矩和机械效率
马达的理论转矩Tt为：Tt

pV
2
若令出口压力等于零，则Δp=p，则有：
4
推力F： F p 1 A p 2 A m 4D 2 d 2p 1 p 2 m
(2) 单杆活塞缸
液压缸两腔有效作用 面积不相等，当向液压缸两 腔分别供油，且压力和流量 都不变时，活塞在两个方向 上的运动速度和推力都不相 等。
图形符号
单杆活塞缸
4.1.1 活塞缸
e) 拉杆式连接
f) 焊接式连接
缸筒和缸盖结构
1—缸盖 2—缸筒 3—压板 4—半环 5—防松螺母 6—拉杆
2.活塞组件 （1）活塞组件的连接形式
4
2 1
螺母 活塞
活塞杆
3
5
活塞与活塞杆连接形式
1-弹簧挡圈 2-轴套 3-半环（两个） 4-活塞 5-活塞杆
（2）活塞的密封形式
（a）O形密封圈 普通型
T

pq

8q
D2Df
（4）气－液阻尼缸
（5）气压油缸
（6）多速缸
运动速度及输出力计算 （表4.1，课本105页）
4.3 液压缸的结构
双作用单活塞杆液压缸结构图 l — 缸底；2 — 卡键；3、5、9、11 — 密封圈；4 — 活塞；
6 — 缸筒；7 — 活塞杆；8 — 导向套；10 — 缸盖； 12 — 防尘圈；13 — 耳轴
q2D24d2
Lppa t2 pa
式中：
d——活塞杆直径 t2——杆内缩行程的时间
总耗气量qH
qHkq 1q2
为补偿系统泄漏损失，一般取系数 k＝1.3
3.缸的强度计算与校核
（1） 缸筒壁厚d 的验算
中、高压缸一般用无缝钢管作缸筒，大多属薄壁筒，
即 D / d ≥10时，按材料力学薄壁圆筒公式验算壁厚，即：
（2）单杆活塞缸
无杆腔进油
v 1

Aq1V
4qV
πD2
F 1 (p 1 A 1 p 2 A 2 )m p 1π 4 D 2 p 2π 4 (D 2 d 2 ) m
有杆腔进油 v2 A q2Vπ(D 4q 2Vd2)
F 2 (p 1 A 2 p 2 A 1 )m p 14 (D 2 d 2 ) p 24 D 2 m
例4.1 供油压力p1=10 MPa， 流量q = 25 L/min，回油压力 p2 = 0.5 MPa，R = 100 mm， r = 40 mm，若输出轴的角速 度 ＝ 0.7 rad/s，在不考虑
摆动缸的容积效率和机械效率 时，求摆动缸的叶片宽度和输 出转矩。
解：
pT qvzB8 D q2 vd2
F14D2p1p24d2p2 (式(4.4)，课本P98)
整理得： D
4F1 d2p2
(p1p2) p1p2
有杆腔进油时，由式（4.6）(课本P98)可得：
D
4F2 d2p1
(p1p2) p1p2
式中：p2—— 背压，一般选取背压 p2 =0。