液压执行元件解析
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• 功率与总效率
–ηM＝ PMo/ Pmi＝T 2πn/ Δp qM＝ ηMvηM 式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。
• 液压马达的启动机械效率
ηmm0=
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。
最高使用转速： 调速范围：
第二节 液压缸
• 液压缸的类型 • 液压缸典型结构和组成 • 液压缸的设计和计算
– Fra Baidu bibliotek向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的
– 配流盘为对称结构
• 改变供油方向——马达反转。双向马达
• 改变斜盘倾角——排量变，转速变。变量马达
摆动式液压马达
➢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 马达。
➢双叶片式 摆动角 度一般小于150°。
➢单叶片式 摆动角 度较大，可达300°
特点：同样 q ，v1 < v2 ；
p 一样，F1 > F2 。
4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。
例：液压刨床
差动缸
q1 q q2
活塞只有一个，设此时的速度为v3
q1 A1v3 q2 A2v3
A1v3 q A2v3
代入上式： q v3( A1 A2 )
q1
q2
速度： v3
第三章 液压执行元件
本章主要介绍液压系统中做旋转运动或做直线往复运动的执行 元件——液压马达和液压缸。本章是以后学习和分析液压基本回路 和系统的重要基础。
重点：
1.液压马达的选用。 2.单活塞杆液压缸的工作原理和结构； 3.液压缸基本参数的确定。
难点：
单活塞杆液压缸的差动连接。
本章计划学时：4学时
液压马达和液压缸是将液压系统中的压力能转换成机 械能的能量转换装置，都是执行元件。液压马达驱动机构 实现连续的回转运动，使系统输出一定的转矩和转速；液 压缸实现直线往复运动，输出推力和速度。
液压缸
液压缸
三 梁 四 柱 式 压 力 机
液压缸 塑料注射成型机
液压缸
• 作用：压力能——机械能 用于实现直线往复运动
液压缸的类型
{ { { { 分类
单作用 按作用方式
双作用
按结构
活塞缸 柱塞缸
单杆 双杆
伸缩缸
一、 活塞式液压缸
（一）、单杆活塞缸 1.结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等
液压马达的分类
按转速分为
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）。
齿轮马达
按结构分为
叶片马达 柱塞马达
排量是否可调
定量马达 变量马达
另外，有些液压马 达只能作小于某一 角度的摆动运动， 称为摆动式液压马 达或摆动缸。
马达在没有泄漏时， 达到转速所需进口流量。
-容积效率ηMv＝ qMt / qM＝ 1－ Δq / qM
• 排量与转速
–排量V为ηMV等于1 时输出轴旋转一周所需油液
体积。
–转速 n ＝ qMt/ V ＝ qMηMV / V
• 转矩与机械效率
–实际输出转矩 T＝Tt–ΔT
–理论输出转矩 Tt＝Δp VηMm/ 2π –机械效率ηMm＝TM/TMt
三、液压马达的主要参数
工作压力与额定压力
–工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值 称为马达的压差Δp；
–额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。
排量、流量与容积效率 -排量：习惯上将马达的轴每转一周。按几何尺寸计 算的所进入的液体体积。
-输入马达的实际流量 qM＝qMt＋Δq 式中qMt为理论流量，
▪ 应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的 转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高 速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性 要求不高的设备。
R
r0
r
叶片马达
1）工作原理 F=pA = p ( R - r0 ) b - p ( r - r0 ) b =p(R-r)b
二、典型液压马达的结构和工作原理 1．齿轮液压马达
工作原理： 由于两个齿轮的受 压面积存在差值，因 而产生转矩，推动齿 轮转动。
T=Fr=pAr F1 = p b ( h – x ) F2 = p b ( h – y )
二、典型液压马达的结构和工作原理 1．齿轮液压马达
• 结构特点
– 进出油口相等，有单独的泄油口； – 为减少摩擦力矩，采用滚动轴承； – 为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。
2. 工作原理：
无杆腔 进油腔
有杆腔 回油腔
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等， 活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
职能符号：
单杆双作用活塞缸
单杆单作用活塞缸
双向液压驱动
单向液压驱动， 回程靠外力。
3. 基本参数
1）推力
F1 ( p1A1 p2 A2 )m
[
p1
D2 4
p2 (
D2 4
d 4
2
)]m
[
D2 4
(
p1
p2 )
d 4
2
p2 ]m
式中： p1——进油压力
p2——回油压力
F2 ( p1A2 p2 A1)m
[
p1(
D2 4
d2
4
)
p2
D2 4
]m
[ D2
4
( p1
p2
)
d 4
2
p1]m
2）速度
v1
qv
A1
4qv D2
v2
qv
A2
4qv (D2 d2)
叶片马达
结构特点
– 进出油口相等，有单独的 泄油口； – 叶片径向放置（正反转） ，叶片底部 设置有弹簧；
▪ 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、 力学性能要求不严格的场合。
轴向柱塞马达
• 工作原理
• 结构特点
输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞 的反作用力的径向分力，使缸体产生转矩。通过输出 轴带动负载做功。
推力： F3
A1
q
A2
q A杆
4q
d2
pA1 pA2 p( A1 A2 )
pA杆
p
pq
d2
4
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
结论：差动连接后，速度大，推力小。
正是利用这一点，可使在不加大油源流量 的情况下，获得较快的运动速度。
第一节 液压马达
液压马达和液压泵在结构上基本相同，并且也是靠密封容积的 变化来工作的。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压 力油时，其轴输出转速和转矩则成为马达。但由于二者的功能和 要求有所不同，而实际结构细节也有所差异，故有少数泵能直接 做马达使用。
液压泵与液压马达关系
功用上 — 相反 结构上 — 相似 原理上 — 互逆
–ηM＝ PMo/ Pmi＝T 2πn/ Δp qM＝ ηMvηM 式中 PMo为马达输出功率，Pmi为马达输入功率。
• 液压马达的启动机械效率
ηmm0=
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。
最高使用转速： 调速范围：
第二节 液压缸
• 液压缸的类型 • 液压缸典型结构和组成 • 液压缸的设计和计算
– Fra Baidu bibliotek向柱塞泵和轴向柱塞马达是互逆的
– 配流盘为对称结构
• 改变供油方向——马达反转。双向马达
• 改变斜盘倾角——排量变，转速变。变量马达
摆动式液压马达
➢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 马达。
➢双叶片式 摆动角 度一般小于150°。
➢单叶片式 摆动角 度较大，可达300°
特点：同样 q ，v1 < v2 ；
p 一样，F1 > F2 。
4. 应用：往返运动速度及推力不同的场合。
例：液压刨床
差动缸
q1 q q2
活塞只有一个，设此时的速度为v3
q1 A1v3 q2 A2v3
A1v3 q A2v3
代入上式： q v3( A1 A2 )
q1
q2
速度： v3
第三章 液压执行元件
本章主要介绍液压系统中做旋转运动或做直线往复运动的执行 元件——液压马达和液压缸。本章是以后学习和分析液压基本回路 和系统的重要基础。
重点：
1.液压马达的选用。 2.单活塞杆液压缸的工作原理和结构； 3.液压缸基本参数的确定。
难点：
单活塞杆液压缸的差动连接。
本章计划学时：4学时
液压马达和液压缸是将液压系统中的压力能转换成机 械能的能量转换装置，都是执行元件。液压马达驱动机构 实现连续的回转运动，使系统输出一定的转矩和转速；液 压缸实现直线往复运动，输出推力和速度。
液压缸
液压缸
三 梁 四 柱 式 压 力 机
液压缸 塑料注射成型机
液压缸
• 作用：压力能——机械能 用于实现直线往复运动
液压缸的类型
{ { { { 分类
单作用 按作用方式
双作用
按结构
活塞缸 柱塞缸
单杆 双杆
伸缩缸
一、 活塞式液压缸
（一）、单杆活塞缸 1.结构：缸体、活塞、活塞杆、密封、缸盖等
液压马达的分类
按转速分为
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）。
齿轮马达
按结构分为
叶片马达 柱塞马达
排量是否可调
定量马达 变量马达
另外，有些液压马 达只能作小于某一 角度的摆动运动， 称为摆动式液压马 达或摆动缸。
马达在没有泄漏时， 达到转速所需进口流量。
-容积效率ηMv＝ qMt / qM＝ 1－ Δq / qM
• 排量与转速
–排量V为ηMV等于1 时输出轴旋转一周所需油液
体积。
–转速 n ＝ qMt/ V ＝ qMηMV / V
• 转矩与机械效率
–实际输出转矩 T＝Tt–ΔT
–理论输出转矩 Tt＝Δp VηMm/ 2π –机械效率ηMm＝TM/TMt
三、液压马达的主要参数
工作压力与额定压力
–工作压力 p 大小取决于马达负载，马达进出口压力的差值 称为马达的压差Δp；
–额定压力 ps 能使马达连续正常运转的最高压力。
排量、流量与容积效率 -排量：习惯上将马达的轴每转一周。按几何尺寸计 算的所进入的液体体积。
-输入马达的实际流量 qM＝qMt＋Δq 式中qMt为理论流量，
▪ 应用 由于密封性能差，容积效率较低，不能产生较大的 转矩，且瞬时转速和转矩随啮合点而变化，因此仅用于高 速小转矩的场合，如工程机械、农业机械及对转矩均匀性 要求不高的设备。
R
r0
r
叶片马达
1）工作原理 F=pA = p ( R - r0 ) b - p ( r - r0 ) b =p(R-r)b
二、典型液压马达的结构和工作原理 1．齿轮液压马达
工作原理： 由于两个齿轮的受 压面积存在差值，因 而产生转矩，推动齿 轮转动。
T=Fr=pAr F1 = p b ( h – x ) F2 = p b ( h – y )
二、典型液压马达的结构和工作原理 1．齿轮液压马达
• 结构特点
– 进出油口相等，有单独的泄油口； – 为减少摩擦力矩，采用滚动轴承； – 为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。
2. 工作原理：
无杆腔 进油腔
有杆腔 回油腔
工作原理：因两侧有效作用面积或油液压力不等， 活塞在液压力的作用下，作直线往复运动。
职能符号：
单杆双作用活塞缸
单杆单作用活塞缸
双向液压驱动
单向液压驱动， 回程靠外力。
3. 基本参数
1）推力
F1 ( p1A1 p2 A2 )m
[
p1
D2 4
p2 (
D2 4
d 4
2
)]m
[
D2 4
(
p1
p2 )
d 4
2
p2 ]m
式中： p1——进油压力
p2——回油压力
F2 ( p1A2 p2 A1)m
[
p1(
D2 4
d2
4
)
p2
D2 4
]m
[ D2
4
( p1
p2
)
d 4
2
p1]m
2）速度
v1
qv
A1
4qv D2
v2
qv
A2
4qv (D2 d2)
叶片马达
结构特点
– 进出油口相等，有单独的 泄油口； – 叶片径向放置（正反转） ，叶片底部 设置有弹簧；
▪ 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、 力学性能要求不严格的场合。
轴向柱塞马达
• 工作原理
• 结构特点
输入的高压油通过柱塞作用在斜盘上。斜盘给柱塞 的反作用力的径向分力，使缸体产生转矩。通过输出 轴带动负载做功。
推力： F3
A1
q
A2
q A杆
4q
d2
pA1 pA2 p( A1 A2 )
pA杆
p
pq
d2
4
特点：v3 > v1 ；F3 < F1 。
结论：差动连接后，速度大，推力小。
正是利用这一点，可使在不加大油源流量 的情况下，获得较快的运动速度。
第一节 液压马达
液压马达和液压泵在结构上基本相同，并且也是靠密封容积的 变化来工作的。马达和泵在工作原理上是互逆的，当向泵输入压 力油时，其轴输出转速和转矩则成为马达。但由于二者的功能和 要求有所不同，而实际结构细节也有所差异，故有少数泵能直接 做马达使用。
液压泵与液压马达关系
功用上 — 相反 结构上 — 相似 原理上 — 互逆