第三章 液压执行元件9.4.27

最低稳定转速
液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的 最低转速。
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当液压马达工作转速过低时，往往保持不了均匀 的速度，进入时动时不动的不稳定状态，这就是 爬行现象。
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液压马达的基本参数

液压马达的调速范围以允许的最大转速和最低稳 定转速之比表示，即
nmix i nmin
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第二节 液 压 缸
间隙密封是靠相对运动 件配合面之间的微小间 隙来进行密封的，常用 于柱塞，活塞或阀的圆 柱配合副中，一般在阀 芯的外表面开有几条等 距离的均压槽，它的主 要作用是使径向压力分 布均匀,减少液压卡紧 力，同时使阀芯在孔中 性好，以减小间隙的方 法来减少泄漏。
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2、活塞环密封
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3、密封圈密封
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24
二、柱塞式液压缸
推动柱塞带动运动部件向右运动,但反向退回时必须靠 其它外力或自重驱动。柱塞缸通常成对反向布置使用。
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其柱塞上所产生的推力和速度为
F pA p

（3-16） 柱塞式液压缸的主要特点柱塞与缸筒无配合要求， 缸筒内孔不需精加工，甚至可以不加工。运动时由 缸盖上的导向套来导向，所以它特别适用在行程较 长的场合。
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液压马达的分类
齿轮式
液 压 马 达
高速马达
叶片式 轴向柱塞式
低速马达
径向柱塞式
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液压马达的基本参数

排量和流量
排量：马达的轴每转一周，按几何尺寸计算所进 入的液体容积。 流量：单位时间内输入液压马达的液体的体积。 流量分为实际流量和理论流量
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液压马达的基本参数

容积效率和转速
容积效率：理论输入流量和实际输入流量的比值。 转速：液压马达的转速取决于液体的流量和液压 马达本身的排量V，可用下式计算：
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1） 2）
'
q 100 v 0.93 q1 107
q1 107 V 0.074l / r n 1450
'
n 500r / min
q V n 0.074 500 37l / min
' l
q q1 qn 107 100 7l / min ' ' q ql q 37 7 30l / min
5 5 5
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例3-2


试判断并计算图示各连接方式，油缸运动方向及 速度大小？最大牵引力方向及大小？ 已知： D 90mm, d 60mm, q 25L / min, +
p1 60 105 Pa, p2 5 105 Pa,
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例3-3如图所示，一个 油泵驱动两个油缸串 联工作。已知两油缸 尺寸相同，缸筒内径 D=90mm，活塞杆直 径d=60mm，负载力 F1=F2=10000N，油泵 输油量q=25L/min， 不计容积损失和机械 损失，求油泵的输油 压力及活塞运动速度。
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4 q 4q v 2 A d
d
（3-15）
三、摆动缸
图4-4摆动缸摆动液压马达的工作原理图
图3-18b示为双叶片式摆动缸，它的摆动角度较小，可 达150º ，它的输出转矩是单叶片式的两倍，而角速度则 是单叶片式的一半。
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它的输出转矩 和角度 各为
b 2 T b ( p1 p 2 )rdr ( R2 R12 )( p1 p 2 ) R1 2 2q w 2n 2 b ( R2 R12 )

q 4q v2 A2 ( D 2 d 2 )
3、差动
F3 p1 ( A1 A2 ) p1
q q` v3 A1 q

4
d2
4q v3 2 d 23

4
( D 2 d 2 )v 3

4
D2

差动连接时液压缸的推力比非差动连接时 小，速度比非差动连接时大，正好利用这 一点，可使在不加大油源流量的情况下得 到较快的运动速度，这种连接方式被广泛 应用于组合机床的液压动力滑台和其它机 械设备的快速运动中。
5
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v1
Q

4

2
25 10 3
D

4
3.93m / min
0.09 2

v2 4
( D d ) v1
2 2 ) 3.93

4
D
2

4
2.18m / min
0.93 2
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Pi m v P Pi Ti w Ti T m P pq q qt ql qt v
33
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伸缩缸
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图3-9是套筒式伸缩缸的原理图，外伸动作是逐级进 行的。首先是最大的刚筒以最低的油液压力开始外 伸，当到达行程终点后，稍小直径的缸筒开始外伸， 直径最小的末级最后伸出。随着工作级数增多，外 伸缸筒直径越来越小，工作油液压力随之升高，工 作速度变快。
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3-2液压缸的构造
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R2
（3-17）
（3-18）

式中 b为叶片的宽度，
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增压缸
单作用和双作用两种型式 当低压油液推动增压缸的大活塞时，小活塞输出高 压液体。
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增压缸
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当大活塞直径为D，小活塞直径为时 d
D p p1 Kp1 d
2
（3-19）
K D 2 / d 2 称为增压比，它代表其增压 式中 ， 能力。显然增压能力是在降低有效流量的基础上得 到的，也就是说增压缸仅仅是增大输出的压力，并 不能增大输出的能量。
n=q/V
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液压马达的基本参数

机械效率和转矩
机械效率：实际输出转矩和理论输出转矩的比值。 转矩：液压马达的取决于负载，
T=ΔP· V/2π
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液压马达的基本参数

启动机械效率
液压马达由静止状态起动时，马达实际输出 的转矩T0与它在同一工作压差时的理论转 矩Tt之比。即： ηm0=T/Tt
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液压马达的基本参数
55
p3

F2 D
2

10000

4
15.7 10 5 Pa
p 2 p3
F1 p 2
4
0.09
2

4
p1
(D d )
2 2


10000 15.7 10
5

4
(0.09 2 0.06 2 )

4
4D 24.5 10 5 Pa
0.09 2
p p p1 24.5 10 Pa
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三、密封装置
密封装置的要求：
（1）在一定的工作压力下，具有良好的密 封性能。最好是随压力的增加能自动提高 密封性能，使泄露不致因压力升高而显著 增加。 （2）相对运动表面之间的摩擦力要小，且 稳定。 （3）要耐磨，工作寿命长，或磨损后能自 动补偿。 （4）使用维护简单，制造容易，成本低。
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1、间隙密封
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本章小结
一、主要概念
1.
2.
液压缸的类型；
液压缸的差动联接及其特点、应 用； 液压缸的五大组成部分； 液压缸的泄漏途径、液压缸的密 封； 液压缸的缓冲原理。
50
3. 4.
5.
二、计算
对液压缸，特别是对三种不同联接方式的单 杆液压缸的压力、推力、速度、流量及负载等量 进行计算。
51
例3-1 ：某液压系统执行元件采用单杠活塞缸，进 2 2 油腔面积 A1 20cm , 回油腔面积 A2 12cm ， 5 活塞缸进油关路的压力损失 p1 5 10 p a , 回 油管的压力损失 p2 5 x 10 5 p a ，缸的负载 F=3000N ，试求： 1、缸的负载压力为多少？ 2、泵的工作压力为多少？
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Pi m v P Pi pq P Tw q qt ql qt
v
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60
某齿轮泵其额定流量 qn 100l / min 额定压力 pn 25105 Pa 泵的转速 n 1450r / min 泵的机械效 率 m 0.9 由实验知，当泵的出口压力 p 0 时， 其流量 q1 107， min l/ 试求： 1）该泵的容积效率； 2）当泵的转速为500r/min时，估算泵在额定压力 下工作时的流量是多少？该转速下泵的容积效率为 多少？ 3）两种不同转速下，泵所需的驱动功率。
液压缸又称为油缸，它是液压系统中 的一种执行元件，其功能就是将液压能转 变成直线往复式的机械运动。活塞缸、柱 塞缸和摆动缸三类。活塞缸和柱塞缸实现 往复运动，输出推力和速度，摆动缸则能 实现小于360度的往复摆动，输出转矩和角 速度。
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3-1 液压缸的类型和特点
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3-1 液压缸的类型和特点
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1、双出杆液压缸
缸筒固定式和活塞杆固定式两种 缸筒固定式----工作台的运动范围为3l.
活塞杆固定式-----工作台的运动范围为2l.
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缸的推力 和速度 为
F A( p1 p 2 )

4
( D 2 d 2 )( p1 p 2 )
q 4q v A (D 2 d 2 )
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一、缸体组件
当工作压力p<10Mpa时使用铸铁缸筒,多用图3-12a所 示的法兰连接, 这种结构易于加工和装拆, 但外形尺寸 大。当工作压力p<20Mpa时使用无缝钢管, p>20Mpa 时使用铸钢。它与缸盖的连接方式常用图3-13b、c所 示的半环连接和螺纹连接。