第3章液压执行元件

•齿条活塞缸的速度推力特性
–输出转矩 TM＝Δp（π/ 8）D 2 D iηm –输出角速度 ω＝8 qηv / πD 2 D I •式中 Δp 为缸左右两腔压力差，D 为活塞直径，D i为齿
轮分度圆直径。
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第3章液压执行元件
液压缸的典型结构
▪缸体组件 包括缸
筒、缸盖、缸底等 零件。
以利于空气的排出。
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•（a）
•（ b ） 第3章液压执行元件
•思考题：
Biblioteka Baidu
思考题
•1、试述叶片液压马达的工作原理。液压马达的转速由什
么决定？
•2、叶片马达与叶片泵在结构上有哪些区别？
•3、试述活塞油缸与柱塞油缸的结构特点。
•参考资料
•许福玲、陈尧明主编 《液压与气压传动》机械工业出版 社
•δ
•（a）
•（ b •A ）•A—A
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•（
•A c
第3章液压执行元件
•4、液压缸的排气装置
•
在安装过程中或停止液压工缸的排作气装置 一段时间后，液压系统
中会有空气渗入。液压系统，特别是液压缸中存在有空
气时，会使液压缸产生爬行或振动。为时，液压缸上常
设置有排气装置。排气孔应配置在缸盖上方的最高点，
–呈五星状（或七星状）的壳体内 均匀分布着柱塞缸。
–柱塞与连杆铰接，连杆的另一端 与曲轴偏心轮外圆接触。曲轴为输 出轴。
–曲轴的一端通过十字接头与配流 轴相连。
–配流轴上“隔墙”两侧分别为进 油腔和排油腔。
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第3章液压执行元件
• 工作原理
• 高压油进入马达的进 油腔后，经壳体上的 油道进入部分柱塞缸 头部，高压油作用在 柱塞上的作用力通过 连杆传递到曲轴的偏 心轮上，对曲轴旋转 中心形成转矩。
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第3章液压执行元件
伸缩式液压缸
▪ 它由两个或多个活
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。
▪ 除双作用伸缩液压
缸外，还有单作用伸 缩液压缸，它与双作 用不同点是回程靠外 力，而双作用靠液压 作用力。
• 另外部分柱塞缸与 回油口相通。
– 配流轴随曲轴同步 旋转，各柱塞缸依 次与高压进油和低 压回油相通（配流 套不转），保证曲
轴连续旋转。 PPT文档演模板
•排量公式 v =πd 2e z / 2 单作用连杆型径向柱塞马达工作原理 –d 为柱塞直径； –e 为曲轴偏心距； –z 为柱塞数。
第3章液压执行元件
➢已D=知2单1/2杆d活塞液压缸的活塞直径D为活塞杆直径
d
•的两倍，差动连接时前进速度等于非差动连接时
前进速度的（ ）；差动连接的快进速度等于快退
速度的（ ）。
➢已知单活塞杆液压缸两腔有效面积A1=2A2，液 压泵供油流量为q，如果将液压缸差动连接活塞实
现差动快进，那么流入大腔的流量是（ ），如果
•当通入压力油时，活塞由大到小依 次伸出；缩回时，活塞则由小到大 依次收回。各级压力和速度可按活 塞缸的有关公式计算。
•特别适用于工程机械及自动线步进 式输送装置。
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第3章液压执行元件
齿条液压缸
▪ 齿条活塞缸是活塞缸与
齿轮齿条机构组成的复合 式缸。它将活塞的直线往 复运动转变为齿轮的旋转 运动，用在机床的进刀机 构、回转工作台转位、液 压机械手等。
•
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第3章液压执行元件
•1、液压马达的分类
液压马达的分类
ns＞500r/min 为高速液压马达：齿轮马达， 叶片马达，轴向柱塞马达 ns＜ 500r/min 为低速液压马达：径向柱塞 马达（单作用连杆型径向柱塞马达，多作用内 曲线径向柱塞马达）
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•2、液压马达与液压泵结构特点：
•章宏甲主编《液压与气压传动 》机械工业出版社
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第3章液压执行元件
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
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2020/11/26
第3章液压执行元件
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第3章液压执行元件
三、各类液压马达 1）叶片式液压马达的工作原理
•叶片马达分为单作用 和双作用式两大类。 前者可以调节转子的 偏心来改变排量而制 成变量马达，后者只 能是定量的。
•高压 窗口
•一般所用的叶片马达 都是双作用式的叶片 马达。
•高压 窗口
•工作原理：通入压力油产生扭矩使转子（带动负载）转动的。
• 输出转矩 T＝（R22－R12）Δpηmb / 2 输出角速度ω＝2qηv/b（R22－
▪单叶片式 摆动角度较大， R12）
摆动液压缸
可达300° PPT文档演模板
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•增压缸
•增压液压缸又称增压器，在某些短时或局部 需要高压液体的液压系统中，常用增压缸与低 压大流量泵配合作用。
•双杆活塞缸的速度推力特性
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• 2、单杆活塞液压 缸
单杆活塞液压缸
▪单杆活塞缸只有一端带活塞杆，它也有缸
筒固定和活塞杆固定两种安装方式，两种 方式的运动部件移动范围均为活塞有效行 程的两倍。
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单杆活塞缸速度推力特性
▪单杆活塞液压缸往
最低稳定转速
最低稳定转速是指液压马达在额定负载下，不出现爬行现象的 最低转速。实际应用中，一般最低稳定转速越小越好，这样可扩 大马达的调速范围。
调速范围
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i=nmax/nmin
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• 2、液压马达的符号
液压马达的符号
•单向定量 •液压马达
•单向变量 •液压马达
•双向定量 •双向变量 •液压马达 •液压马达
•（3）叶片沿转子体径向布置，进、出油口大小相同，叶 片顶部呈对称圆弧形，以适应正、反转要求。
▪ 应用 转动惯量小，反应灵敏，能适应较高频率的换向。但
泄漏大，低速时不够稳定。适用于转矩小、转速高、机械性能要
求不严格的场合。
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•3）轴向柱塞马达
•工作原理
轴向柱塞马达
▪ 结构特点
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•p
•q
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•摆动式液压缸
▪ 当通入液压油，它的主
轴能输出小于360°的摆动
运动的缸称为摆动式液压 缸。常用于辅助装置，如 送料和转位装置、液压机 械手及间歇进给机构。
▪ 双叶片式 摆动角度一
般小于150°。但在相同条
件下，输出转矩是单叶片
摆动缸的两倍，输出角速 度是单叶片缸的一半。
• （3）工作时柱塞总是受压，因此它必 须具有足够的刚度；
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第3章液压执行元件
• （4）柱塞重量往往比较大，水
平放置时因自重易造成密封件和导
•v
向件单边磨损，故柱塞液压柱缸塞液压垂缸 直
使用更为有利。水平使用时一般成
对使用。
• 柱塞可产生的总推力P 为
•d
• 柱塞运动速度v 为
•柱塞式液压缸常用于长 行程机床，如龙门刨、导 轨磨、大型拉床等。
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第3章液压执行元件
•叶片马达结构特点：
•（1）采用弹簧预紧叶片，将叶片贴紧在定子内表面，防 叶片马达的结构特点
止起动时高、低压腔互相串通，保证马达有足够的起动扭 矩输出；
•（2）设置压力油道转换装置（梭阀），保证马达正、反 转变换进、出油口时，叶片底部总是通高压油，以保证叶 片与定子紧密接触；
•（ 5 ）液压马达应有较大的起动扭矩。
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第3章液压执行元件
二、液压马达的特性参数
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第3章液压执行元件
起动性能
马达的起动性能主要用起动扭矩T0和起动机械效率η来描
述。起动机械效率低，起动扭矩就小，马达的起动性能就差。
制动性能
马达的制动性能与容积效率有直接关系。若容积效率低， 泄漏大，马达的制动性能就差。
第3章液压执行元件
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第3章液压执行元件
第一节 液压马达
•液压能 •p, Q
•液压马达
•机械能 •n, Mn
•一、液压马达的分类及特点
• 液压马达的工作原理正好与液压泵的工作原理相
反。液压泵和液压马达具有可逆性。从原理上讲，任何
一台液压泵都可以作为液压马达使用。但实际上马达与 泵的结构稍微有些差别。
•p •p
•F
1
2
•q
•式中D和d分别为活和活塞杆直径。
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第3章液压执行元件
• 活塞的运动速度 v 为
•D •d
•v •Q1 •Q2
•Q
•即：
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活塞推力
F3＝ p1（A1－A2）= p1πd2/4 第3章液压执行元件
•没有差动连接之前的运动速度
•如果要求快速运动和快速退回速度相等，则
▪ 轴向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。
▪ 配流盘为对称结构。
▪ 应用 作变量马达。改变斜盘倾角，不仅影响马达的转矩，
而且影响它的转速和转向。斜盘倾角越大，产生的转矩越大，转 速越低。
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第3章液压执行元件
•低速大扭矩马达 单作用连杆型径向柱塞马达 单作用连杆型径向柱塞式液压马达
▪ 结构组成
液压马达结构特点
•（1）液压泵吸油口尺寸大于出油口，液压马达则相同。
•（ 2 ）液压泵在结构上保证具有自吸能力，液压马达 没有这一要求。
•（ 3 ）液压马达需要正、反转，内部结构上具有对称 性，液压泵一般是单方向旋转，内部结构不对称。
•（ 4 ）液压马达的轴承结构形式及其润滑方式需保证 在较大范围内都能正常工作，液压泵没有这一要求。
端都有活塞杆伸出。两活 塞杆直径通常相等，活塞 两端有效面积相同。根据
安装方式不同又分为活塞杆固 定式和缸筒固定式两种。
第3章液压执行元件
▪ 当缸筒固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的三倍；当活
塞杆固定时，运动部件移动范围是活塞有效行程的两倍 。
•如果供油压力和流量不变，活塞往复运动时两个方 向的作用力和速度均相等。适用于往返速度相等且推 力不大的场合，如用来驱动外圆磨床的工作台。
•单叶片摆动液压缸
•摆动液压缸 •双叶片摆动液压缸
• 2、按液压缸结构形式分
•动力液压
•活塞式液压缸•单活塞杆式 •柱塞式液压缸•双活塞杆式
缸
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•叶片式液压缸
第3章液压执行元件
•二、常用液压缸的结构、工作原理及其特性
• 1、双杆式活塞液压缸 双杆活塞液压缸
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• 双杆活塞液压缸的两
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第3章液压执行元件
•第二节 液压缸
•一、液压缸的分类 液压缸分类
• 液压缸与马达一样，也是将液压能转变为机械能的装置，它
将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。 •单杆活塞液压缸
•1、按液压缸的运动方式分 •推力液压缸
•单作用液压缸 •双作用液压缸
•双杆活塞液压缸
•组合液压缸
•动力液压缸
度较快时，为避免因动量大在行程终点产生活塞 与端盖（或缸底）的撞击，影响工作精度或损坏 液压缸，一般在液压缸的两端设置有缓冲装置。
• 缓冲装置的原理是：在活塞运动接近终点位置
时，增大液压缸的排油阻力，使活塞运动速度降 低，此排油阻力又称为缓冲压力。
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第3章液压执行元件
•根据缓冲原理的不同分为节流缓冲和阀式卸压缓冲装置。
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第3章液压执行元件
• 4、柱塞液压缸
柱塞液压缸
• 柱塞式液压缸具有以下特点：
• （1）柱塞式液压缸是单作用液压缸， 即靠液压力只能实现一个方向的运动，回 程要靠自重（当液压缸垂直放置时）或其 它外力；
• （2）柱塞和缸筒内壁不接触，缸筒内 孔只需粗加工，甚至不加工，故工艺性好， 更适用于长行程；
▪ 活塞组件 包括活
塞与活塞杆等零件。
▪ 密封装置 有活塞
与缸筒、活塞杆与 缸盖的密封。
▪ 缓冲装置
▪ 排气装置
• 液压缸安装连接形式：脚架式， 耳环式，铰轴式
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第3章液压执行元件
•1、缸筒与缸盖 •2、活塞与活塞 杆
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第3章液压执行元件
•3、液压缸的缓冲装置
• 当液压液缸所压驱缸动的的质缓量冲较大装、置工作部件运动速
复运动的速度不等。
往返速比
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λv＝
v2
/
v1＝1/［1－（d
/D）2 ］ 第3章液压执行元件
• 3、液压缸的差动连接（差动液压缸）
•
当压力油同时供给单杆活差动液塞压缸 液压缸的两腔时，由于无杆腔
的总作用力较大，活塞以一定速度向有杆腔方向运动。这种工况
称为差动连接。差动连接的液压缸常被称为“差动液压缸”。
应用 •单作用连杆型径向柱塞马达工作原理 单作用连杆型径向柱塞马达应用
结构简单，工作可靠，可以是壳体固定曲轴旋转， 也可以是曲轴固定壳体旋转（可驱动车轮或卷筒），
但体积重量较大，转矩脉动，低速稳定性较差。采
用静压支承或静压平衡后最低转速可达3 r/min。
目前，这种马达的额定工作压力为21MPa，最高工 作压力达31.5MPa。