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1、教师：施红英2011.92012.1,工程机械液压技术,参 考 书 目,参 考 网 站,1、湖北交通职业技术学院工程机械液压技术精品课程http:/210.42.88.18/jpkc/gcjx/course/index.asp2、施老师公共邮箱：Tel:15193102484 密码：123456,项目4：液压执行元件 液压缸与液压马达,液压缸是液压传动系统中常用的执行元件，是一种能量转换元件，它将油液的压力能转换为机械能，实现执行机构的往复直线运动或摆动。其输入参数主要是压力和流量，输出参数主要是力和位移。液压缸结构简单、工作可靠，应用广泛。,液压缸,液压缸的类型较多:1、按其作用方式分类：分
2、为单作用式和双作用式两大类2、按其结构形式分类：分为活塞式、柱塞式，其他液压缸（摆动式、伸缩式、增压缸、齿条缸等),其中以活塞式液压缸应用最多。,单作用式液压缸在液压力作用下只能朝着个方向运动，其反向运动需要依靠重力或弹簧等外力实现。双作用式液压缸依靠液压力可实现正、反两个方向的运动。,一、液压缸的类型,活塞式液压缸（双作用式）,活塞式液压缸（单作用式）,柱塞式液压缸（单作用式）,伸缩式液压缸（双作用式）,1、活塞式液压缸包括：双杆活塞缸和单杆活塞缸两种。,活塞式液压缸,简化符号：GB/T 786.11993,双杆活塞缸,单杆活塞缸,2、活塞式液压缸按其安装方式的不同，有：缸筒固定式和活塞杆固
3、定式两种。,缸筒固定式：,活塞杆固定式：,3、液压缸推力与速度的公式：,其中A（面积）：为油液对活塞的有效作用面积。,4、关于活塞式液压缸的结论：,1）双杆活塞式液压缸由于结构对称，则“进”、“退”运动速度和推力都相等。,2）单杆活塞缸机构具有“急回特性”。且可实现液压缸的“快进工进快退”工作循环。,3）活塞式液压缸的应用非常广泛，但加工精度要求很高，尤其是当行程较长时加工难度较大，制造成本较高。,柱塞式液压缸,柱塞式液压缸,柱塞式液压缸是一种单作用式液压缸。柱塞与工作台连接，缸筒固定在机体上。当压力油进入缸筒时，推动柱塞带动运动部件移动，但反向退回时必须靠其它外力或自重驱动。为了实现双向运动
4、，柱塞缸常成对使用。,成对使用的柱塞式液压缸,为了保证柱塞缸有足够的推力和稳定性，柱塞一般都比较粗，重量较大，所以水平安装时易产生单边磨损，故柱塞缸适宜于垂直安装使用。为了减轻柱塞的重量，有时制成空心柱塞。柱塞式液压缸结构简单，制造方便。由于柱塞和缸筒内壁不接触，因此缸筒内壁不需要精加工，故工艺性较好，成本低，特别适合于工作行程较长的场合。,增压缸也叫增压器。在液压系统不增加高压能源的情况下，采用增压缸可以获得比液压系统能源压力高得多的油液压力。增压器也有单作用和双作用两种形式。,增压液压缸,伸缩缸又称多极缸，它由两级或多级活塞式液压缸套装而成，前一级活塞缸的活塞是后一级活塞缸的缸筒。伸出时可
5、获得较长的工作行程。伸缩缸有单作用式和双作用式两种。,伸缩缸,齿条活塞缸由带有齿条杆的双活塞缸和齿轮齿条机构组成。当压力油推动活塞左右往复运动时，齿条就推动齿轮往复转动，从而驱动工作部件作周期性的往复转动。齿条活塞缸多用于自动线、组合机床等转位或分度机构中。,齿条活塞缸,液压缸的结构以单杆活塞缸为例,单杆活塞缸结构如下图所示，其结构由由后端盖、缸筒、活塞、活塞杆、前端盖等主要部分组成。为防止油液向外泄漏或由高压腔向低压腔泄露，在缸筒与端盖、活塞与活塞杆、活塞与缸筒、活塞杆与前端盖之间均设置有密封装置，在前端盖外侧还装有防尘装置；为防止活塞快速移动时撞击缸盖，液压缸端部还设置有缓冲装置；有时还需
6、设置排气装置。,液压缸的结构基本上由缸筒组件、活塞组件、密封装置、缓冲装置和排气装置等五大部分组成。,缸筒组件包括缸筒和前后端盖。这一部分的结构特征主要是缸筒和端盖的连接形式。缸筒与端盖连接具备不同的特点。,1.缸筒组件,a)法兰式 b)半环式 c)螺纹式 d)拉杆式 e)焊接式,法兰式连接 结构简单，加工方便，连接可靠，但要求缸筒端部有足够的壁厚，用以安装螺栓或旋入螺钉。缸筒端部一般用铸造、镦粗或焊接方式制成粗大的外径。法兰式连接是常用的一种连接形式。半环式连接 分外半环连接内半环连接两种。半式环连接工艺性好，连接可靠，结构紧凑，但削弱了缸筒强度。半环式连接应用十分普遍，常用于无缝钢管缸筒与
7、缸盖的连接中。,螺纹式连接 有外螺纹连接和内螺纹连接两种，其特点是体积小，重量轻，结构紧凑，但缸筒端部结构较复杂。这种连接形式一般用于要求外形尺寸小，重量轻的场合。,拉杆式连接 结构简单，工艺性好，通用性强，但缸盖的体积和重量较大，拉杆受力后会拉伸变长，影响密封效果，只适用于长度不大的中、低压液压缸。焊接式连接 强度高，制造简单，但焊接时易引起缸筒变形。,活塞组件由活塞、活塞杆和连接件等组成。常用的活塞与活塞杆的连接形式有螺纹式连接和半环式连接，此外还有整体式、焊接式和锥销式等结构。,2、活塞组件,缓冲装置 当液压缸所驱动的工作部件质量较大、速度较高时，一般应在液压缸中设置缓冲装置，必要时还需
8、在液压系统中设置缓冲回路，以避免在行程终端使活塞与缸盖发生撞击，造成液压冲击和噪声。液压缸中的缓冲装置有多种结构形式，但它们的工作原理都是相同的，即当活塞行程到终端而接近缸盖时，增大液压缸的回油阻力，使回油腔中产生足够大的缓冲压力，使活塞减速，从而防止活塞撞击缸盖。,3、缓冲装置,缓冲装置的类型,a)圆柱形环隙式 b)圆锥形环隙式 c)可变节流槽式 d)可调节流孔式,圆柱形环隙式缓冲装置 当缓冲柱塞进入缸盖上的内孔时，缸盖和缓冲柱塞间形成缓冲油腔，被封闭在缓冲油腔中的油液只能从环形间隙中排出，产生缓冲压力，从而实现减速缓冲。这种装置在缓冲过程中，由于其节流面积不变，故缓冲过程中其缓冲制动力将逐
9、渐减小，缓冲效果较差。,圆锥形环隙式缓冲装置 由于缓冲柱塞为圆锥形，所以环形间隙随位移的变化而变化，即节流面积随缓冲行程的增大而缩小，机械能的吸收较均匀，缓冲效果较好。,可变节流槽式缓冲装置 在缓冲柱塞上开有由浅入深的三角节流槽，节流面积随着缓冲行程的增大而逐渐减小，缓冲压力变化平缓。,可调节流孔式缓冲装置 在缓冲过程中，缓冲腔油液经小孔节流排出，调节节流孔的大小，可控制缓冲腔内缓冲压力的大小，以适应液压缸不同负载和速度工况下对缓冲的要求。当活塞反向启动时，高压油从单向阀进入液压缸，因此不会产生推力不足而使启动缓慢或困难等现象。,液压传动系统往往会混入空气，使系统工作不稳定，产生振动、爬行或前
10、冲等现象，严重时会使系统不能正常工作。因此，在设计液压缸时必须考虑空气的排除。对于要求不高的液压缸，往往不设计专门的排气装置，而是将油口布置在缸筒两端的最高处，这样也能使空气随油液排往油箱，再从油箱溢出。对于速度稳定性要求较高的液压缸和大型液压缸，常在液压缸的最高处设置专门的排气装置，如排气塞、排气阀等。当松开排气塞或排气阀的锁紧螺钉后，让液压缸低压往复运动几次，带有气泡的油液就会排出。,4、排气装置,排气装置,液压马达是液压传动系统中常用的执行元件，是一种能量转换元件，它将油液的压力能转换为机械能，实现执行机构的转动。其输入参数主要是压力和流量，输出参数主要是转矩和转速。,液压马达,液压马达
11、的工作原理和分类,液压马达的工作原理：依靠密封容积来进行工作的，其工作原理在理论上与泵具有可逆性.,液压马达的特点：1、高速小转矩液压马达：转速较高（额定转速高于500r/min），转动惯性小，便于起动和制动，调节（转速及转向）灵敏度高。输出的转矩不大（仅几十牛米到几百牛米）。2、低速大转矩液压马达：排量大，体积大，转速低（在500r/min以下），因此可直接与工作机构相连，不需减速装置。输出的转矩较大（可达几千牛米到几万牛米）。,液压马达的分类,液压马达的图形符号(国家标准),液压泵和液压马达的图形符号比较,液压马达的主要性能参数,1、液压马达的输入功率（液压能）：,2、液压马达的理论转速：
12、,3、液压马达的理论转矩：,4、液压马达的理论输出功率（机械能）：,1)容积损失:指液压马达在流量上的损失。(泄漏造成)液压马达的理论输入流量qt总是小于其实际输入流量q。,2）容积效率：,5、液压马达的容积损失与容积效率：,1)机械损失:指液压马达在转矩上的损失。(摩擦造成)液压马达的实际输出转矩T总是低于其理论转矩Tt。,2）机械效率：,6、液压马达的机械损失与机械效率：,液压泵的主要性能参数,为马达的输出功率Po与（压力能）输入功率Pi（机械能）之比：,7、液压马达的总效率：,8、液压马达的实际转速：,9、液压马达的实际输出转矩：,10、液压马达的实际输出功率（机械能）：,11、液压马达
13、的起动性能：,12、液压马达的最低稳定转速：,为马达由静止状态起动时，马达轴上所能输出的扭矩。起动扭矩通常小于正常运行的扭矩。实际工作中希望起动扭矩和起动机械效率尽可能大一些！,为马达在额定负载下，不出现爬行（抖动或时转世停）现象的最低转速。实际工作中希望最低稳定转速越小越好。这样可以扩大马达的变速范围。（133页）,13、液压马达的最高使用转速：,14、液压马达的制动性能：,液压马达的最高使用转速受使用寿命、机械效率和背压的影响。,当液压马达用来起吊重物或驱动车轮时，为防止在停车时重物下落、车轮在斜坡上自动滑行，对液压马达制动性能的要求。通常用额定扭矩下的滑转值评定液压马达的制动性能。或用转
14、速为零时的泄漏量表示制动性能。柱塞式马达制动性能最佳。,15、液压马达的工作平稳性及噪声：,16、液压马达的使用寿命：,液压马达的使用寿命主要取决于轴承的使用期限和工作构件的磨损情况。一般马达的使用寿命比同等规格的泵寿命长。,齿轮马达为高速小扭矩马达。它有外啮合齿轮马达和内啮合摆线齿轮马达,齿 轮 马 达,1.外啮合齿轮马达,（1）固定间隙外啮合齿轮马达,CM-F型齿轮马达有五个规格，排量从11.2740mL/r,额定压力14.0MPa，最大工作压力为17.5MPa,额定转速1800r/min,最大转速2400r/min，最低稳定转速120r/min.额定扭矩25 86Nm.,（2）轴向间隙可
15、自动补偿的齿轮马达,（3）轴向间隙和径向间隙都可自动补偿的齿轮马达,外啮合齿轮马达常见类型,外啮合齿轮马达输出扭矩的脉动以及旋转角速度的脉动都很大，低速稳定性差，起动转矩小，噪声大。因而限制其应用范围.但齿轮马达结构简单、尺寸小，重量轻，成本低，高速（转速在1000r/min以上时）运转稳定性好。是常用的一种高速马达。,外啮合齿轮马达应用范围,2.摆线内啮合齿轮马达,内外转子式摆线马达的特点是：尺寸小，质量轻，零件小，工作压力可达14.021.0MPa；调速范围大，最高转速可达2000 7500r/min。又称为高速摆线马达。为了提高输出转矩，通常在马达上附加行星减速机构。行星转子式摆线马达的
16、特点是：结构简单，体积小，调速范围大，价格低，使用可靠，低速稳定性好。排量501000mL/r,工作压力可达7.031.5MPa；转速51000r/min,输出扭矩55 1950Nm.总效率最高可达85%以上。属中速中扭矩马达。,体积小、转动惯量小、反应灵敏、能适应高频换向等。用于高速小转矩、机械性能要求不高场合。,叶片马达可分为单作用式、双作用式和多作用式等几类。,目前我国生产的这种马达，排量为6100mL/r,工作压力为6.0MPa,转速为100 2000r/min,扭矩达70Nm.,叶 片 马 达,柱塞马达可分为轴向柱塞马达和径向柱塞马达。,柱 塞 马 达,结构特点,轴向柱塞马达具有结构
17、紧凑、单位功率重量轻，工作压力高，容易实现变量和效率高等优点；缺点是结构复杂，对油液污染敏感。过滤精度要求高，价格较贵。轴向柱塞马达结构形式基本与柱塞泵一样。按其结构特点分为斜盘式和斜轴式两类。斜轴式柱塞马达具有更大的缸体摆角，具有更高的效率和允许有更高的转速。轴向柱塞马达一般做高速小扭矩马达用。,轴向柱塞马达,结构特点,（1）曲轴连杆型径向柱塞式液压马达 是单作用低速大扭矩液压马达。其结构简单，容易制造，价格低。缺点是：体积及重量大，扭矩脉动大，低速稳定性差。额定工作压力21.0MPa,最高工作压力31.5MPa，低速稳定转速3r/min.,径向柱塞马达 低速大扭矩马达,（2）摆缸式液压马达
18、 马达采用套筒伸缩摆缸式，低速稳定性好。,（3）静力平衡液压马达 是连杆无限长液压马达。马达的脉动减小。,内曲线径向柱塞式液压马达是一种多作用大转矩液压马达。在每一转中，每个柱塞副沿曲线导轨往复多次。马达具有单位功率重量轻、体积小，液压径向力平衡，效率高起动特性好，在较低的转速下能平稳运转。在工程、建筑、矿山、起重运输、船舶甲板机械和军工机械等广泛应用。,（4）多作用液压马达,高速小扭矩与低速大扭矩液压马达的选择：齿轮马达、叶片马达或柱塞马达。,液压马达的选择,1、根据设备的要求合理选择液压马达,2、根据负载要求和工作性能的要求选择液压马达,（1）低速稳定性（2）效率（3）调速范围,液压马达的
19、安装时注意问题,1、液压马达用于起吊或驱动行走时，必须设置限速阀。2、设置马达转动制动器。3、在回油路上设置安全阀（缓冲阀）4、满负荷起动时应注意马达的启动扭矩值。5、马达的泄漏油要通过单独的泄油管引回油箱。泄油管应插入油箱液面以下。6、安装径向柱塞马达的支架要有足够的刚度。7、尽可能使马达的输出轴不受或少受径向载荷。8、应定期检查工作介质的污染程度，连接件是否松动，滤油器是否堵塞等。9、与液压马达连接的油管和接头等在安装前应进行酸洗，切勿使异物混入系统。,液压马达和液压泵的区别,从原理上讲，液压泵与液压马达可以互换，但结构有差异.,1、泵的进油口比出油口大，马达的进、出油口相同.2、马达要正反转，结构具有对称性；泵单方向转，不要对称.3、要求马达的结构及润滑，能保证在宽速度范围内正常工作.4、马达的最低稳定转速要低。5、液压马达要有较大的起动转矩和较小的扭矩脉动和小的内部摩擦。6、结构上要求泵有自吸能力，马达没有要求。7、叶片泵直接当马达用无法工作。因此，液压泵和液压马达不能通用。,作业：1、容积式液压泵工作的基本条件是什么？2、较详细说明如何选择液压泵？3、说明液压泵在使用、安装和维护过程中的注意事项。,本节课结束,祝学习愉快！,
