第四章-液压执行元件课件.ppt

1、1第四章第四章 液压执行元件液压执行元件 液压执行元件是将液压能转变为机械能的液压执行元件是将液压能转变为机械能的能量转换元件。分两类能量转换元件。分两类,一是液压马达，二是液一是液压马达，二是液压缸。压缸。第一节第一节 液压马达液压马达 一、液压马达的分类与特点一、液压马达的分类与特点 1.分类分类 根据结构形式分为根据结构形式分为:1 1）齿轮式马达）齿轮式马达;2 2）叶片式马达；）叶片式马达；2 3 3）柱塞式马达）柱塞式马达:径向柱塞式径向柱塞式,轴向柱塞式。轴向柱塞式。根据转速高低分：根据转速高低分：1 1）高速马达）高速马达（n n500rpm500rpm）：）：齿轮式，叶片齿轮

2、式，叶片式，轴向柱塞式。转速高，转动惯量小，启动和式，轴向柱塞式。转速高，转动惯量小，启动和制动方便，控制灵敏度高。但需减速机构。称为制动方便，控制灵敏度高。但需减速机构。称为高速小扭矩液压马达。高速小扭矩液压马达。2 2）低速马达）低速马达（n500r.p.mn500r.p.m）：）：径向柱塞式，径向柱塞式，行星转子式摆线马达。排量大，体积大，转速低行星转子式摆线马达。排量大，体积大，转速低（甚至几转），输出轴可以直接和工作机构连接，（甚至几转），输出轴可以直接和工作机构连接，不需减速装置。称为低速大扭矩液压马达。不需减速装置。称为低速大扭矩液压马达。3 2.特点特点 马达和泵有如下区别马达

3、和泵有如下区别:1 1）马达应能经常正、反转马达应能经常正、反转,故要求故要求结构结构对称对称;2 2）马达无自吸要求，但马达无自吸要求，但需要初始密封需要初始密封;3 3）采用滚动轴承或静压滑动轴承采用滚动轴承或静压滑动轴承;4)4)应有应有良好的起动特性和低速稳定性。良好的起动特性和低速稳定性。二、液压马达主要参数和性能指标二、液压马达主要参数和性能指标 1.1.排量排量V Vm m 马达主轴转一周，其进油空间（或回油马达主轴转一周，其进油空间（或回油空间）的体积变化量（空间）的体积变化量（ml/rml/r）。）。45 2.理论输入流量理论输入流量qMt 马达在没有泄漏时马达在没有泄漏时,

4、达到要求转速所需进口达到要求转速所需进口流量。流量。qMt=nMVM 3.实际输入流量实际输入流量qM和容积效率和容积效率MV qM=qMt+q,q泄漏流量泄漏流量 MV=qMt/qM=1-q/qM qM=qMt/Mv=nMVM/Mv 4.实际输入功率实际输入功率PMi、实际输出功率实际输出功率PMo和总和总效率效率M PMi=p pqM，PMo=TM M=PMo/PMi=MvMm 6 式中式中p 马达进出口的压力差马达进出口的压力差 5.平均转速平均转速nM nM=qMt/VM=qM Mv/VM 6.平均输出转矩平均输出转矩TM PMo=PMi M TM =p pqM M TM=p pqM

5、M/=p pnM VM M/2 nM Mv =p pVM Mm/2 7.起动性能起动性能 用起动扭矩和起动机械效率来衡量。用起动扭矩和起动机械效率来衡量。8.制动性能制动性能 通常用额定转矩作用下输出轴的滑转值表通常用额定转矩作用下输出轴的滑转值表征马达的制动性能。征马达的制动性能。7 9.最低稳定速度最低稳定速度 指液压马达在额定负载下指液压马达在额定负载下,不出现爬行的最不出现爬行的最低速度。它越小系统的调速范围就越宽。低速度。它越小系统的调速范围就越宽。常用马达的最低稳定速度值如下常用马达的最低稳定速度值如下:多作用内曲线马达：多作用内曲线马达：0.11 rpm;曲柄连杆马达：曲柄连杆马

6、达：23 rpm；高速轴向柱塞马达：高速轴向柱塞马达：3050 rpm；高速叶片马达：高速叶片马达：50 100 rpm；齿轮马达：齿轮马达：200 300 r/min。8三、齿轮马达三、齿轮马达1.工作原理工作原理2.结构特点结构特点（1）进出油口进出油口相等相等,有单独的泄有单独的泄油口油口;（2）为减少摩擦力矩）为减少摩擦力矩,采用滚动轴承采用滚动轴承;（3）为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。）为减少转矩脉动，齿数较泵的齿数多。用于高速小转矩的场合用于高速小转矩的场合,如工程机械、农如工程机械、农业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。业机械及对转矩均匀性要求不高的设备。910 四、叶片马达

7、四、叶片马达 1.1.工作原理工作原理 2.2.结构特点结构特点 （1）进出油口相进出油口相等等,有单独的泄油口有单独的泄油口;（2）叶片径向放置）叶片径向放置,叶片底部设置有叶片底部设置有燕式弹簧燕式弹簧;（3）在高低压油腔通入叶片底部的通）在高低压油腔通入叶片底部的通路上装有梭阀。路上装有梭阀。1112 转动惯量小转动惯量小,反应灵敏，能适应较高频率的反应灵敏，能适应较高频率的换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于高速换向。但泄漏大，低速时不够稳定。适用于高速小扭矩、机械性能要求不严格的场合。小扭矩、机械性能要求不严格的场合。五、轴向柱塞马达五、轴向柱塞马达1.工作原理工作原理2.结构特点

8、结构特点（1 1）轴向柱）轴向柱塞泵和轴向塞泵和轴向柱塞马达是互逆的。柱塞马达是互逆的。（2 2）配流盘为对称结构。配流盘为对称结构。13 作变量马达。改变斜盘倾角作变量马达。改变斜盘倾角,不仅影响马达不仅影响马达的转矩，而且影响它的转速和转向。斜盘倾角的转矩，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。越大，产生的转矩越大，转速越低。六、曲轴连杆型径向柱塞马达六、曲轴连杆型径向柱塞马达(crankshaft piston motor 1.工作原理工作原理组成组成:配流轴配流轴 偏心曲轴偏心曲轴连一起连一起连杆连杆活塞活塞用球铰连用球铰连,均布均布配流套配流套壳体壳体固定一

9、起固定一起14 2.结构特点和性能结构特点和性能 （1）排量大排量大;V=d2/42e z=d2 e z/2式中式中 d活塞直径；活塞直径；e偏心距；偏心距；z每排的活塞总数。每排的活塞总数。（2）径向液压力不平衡；）径向液压力不平衡；（3）扭矩脉动大；）扭矩脉动大；（4）摩擦副比较多；）摩擦副比较多；（5）结构简单）结构简单,工作可靠，但体积重量较工作可靠，但体积重量较大。大。15七、多作用内曲线径向柱塞马达七、多作用内曲线径向柱塞马达(internal curve motor)1.工作原理工作原理 组成组成:缸体缸体Z个缸孔个缸孔,径向布置径向布置;柱塞柱塞-滚轮组件滚轮组件凸轮环凸轮环x

10、段相同的段相同的 进液区段进液区段曲面曲面 过渡区段过渡区段 回液区段回液区段配流轴配流轴固定不固定不动动,2x个窗口，个窗口，x个进液，个进液，x个回液。个回液。16 2.特点特点 （1）排量大）排量大 v=（d 2/4）sxyz s 为柱塞行程为柱塞行程;x 为作用次数；为作用次数；y 柱塞排数；柱塞排数；z 每排柱塞数每排柱塞数。n （2）径向力平衡径向力平衡n （3）转矩脉动小）转矩脉动小,启动转矩大，能在低启动转矩大，能在低速下稳定运转。速下稳定运转。n 普遍用于工程、建筑、起重运输、煤普遍用于工程、建筑、起重运输、煤矿、船舶、农业等机械中。矿、船舶、农业等机械中。17八、行星转子式

11、摆线马达八、行星转子式摆线马达1.工作原理工作原理（以（以BM型摆线马达为例）型摆线马达为例）组成组成:转子转子（z1）摆线摆线 定子定子（z z2 2,z z2 2=z1+1）圆弧圆弧 构成z2个密封空间辅助配流板辅助配流板不动不动,有有z z2 2个孔，通个孔，通z z2 2个密个密 封空间封空间;配流盘配流盘与转子同步转动，有与转子同步转动，有2 2z1个孔，个孔，z1个通压力油，个通压力油，z1个回油；个回油；补偿盘补偿盘固定不动，有固定不动，有z z2 2个孔，其位置与个孔，其位置与 辅助配流板的孔错开，恒通回油。辅助配流板的孔错开，恒通回油。花键轴花键轴将转子的自转输出。将转子的自

12、转输出。181920 转子绕转子绕o1低速自转低速自转,同时同时o1绕定子中心绕定子中心o2高速反向公高速反向公转。转。公转与自公转与自转的速比转的速比11zi排量排量VM=z2VP,转矩转矩MmPMzpVM22转速转速PvMMMVzqn221 2.特点特点 （1）定子采用装配式定子采用装配式结构结构;Mv、Mm （2）采用端面配流及采用端面配流及间隙自动补偿；间隙自动补偿；（3）采用浮动联接。）采用浮动联接。行星转子式摆线马行星转子式摆线马达具有结构简单、体积达具有结构简单、体积小、质量轻、转速范围大、低速稳定性好和小、质量轻、转速范围大、低速稳定性好和使用可靠等优点使用可靠等优点,因此应用

13、比较广泛。因此应用比较广泛。22第二节第二节 液压缸液压缸 液压缸将液压能转变为直线运动或摆动的液压缸将液压能转变为直线运动或摆动的机械能。机械能。一、液压缸的工作原理一、液压缸的工作原理基本组成基本组成:缸筒、活塞、缸筒、活塞、活塞杆、端活塞杆、端盖、密封件。盖、密封件。23 二、液压缸的分类二、液压缸的分类 1.1.按结构形式分按结构形式分:（1 1）活塞缸）活塞缸 又分单活塞杆缸、双活塞又分单活塞杆缸、双活塞杆缸杆缸 （2 2）柱塞缸）柱塞缸 （3 3）摆动缸）摆动缸 又分单叶片摆动缸、双叶又分单叶片摆动缸、双叶片摆动缸片摆动缸 2.2.按作用方式分：按作用方式分：（1 1）单作用液压缸

14、）单作用液压缸 一个方向的运动一个方向的运动依靠液压作用力实现依靠液压作用力实现,另一个方向依靠弹簧力、另一个方向依靠弹簧力、重力等实现重力等实现;24 （2 2）双作用液压缸）双作用液压缸 两个方向的运动都两个方向的运动都依靠液压作用力来实现依靠液压作用力来实现;（3 3）组合缸）组合缸 活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与活塞缸的组合、活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的活塞缸与柱塞缸的组合、活塞缸与机械结构的组合等。组合等。三、液压缸基本参数的计算三、液压缸基本参数的计算 1.1.双杆活塞缸双杆活塞缸 双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出双杆活塞缸活塞两侧都有活塞杆伸出,根根据安装方式不同又分

15、为据安装方式不同又分为活塞杆固定式活塞杆固定式和和缸筒固缸筒固定式定式两种。两种。25n双杆活塞缸的速度推力特性双杆活塞缸的速度推力特性 v q/A 4 qv/（D 2 d 2）缸在左右两个方缸在左右两个方向上输向上输出的速度相等出的速度相等,v为缸的容积效率。为缸的容积效率。F A（p1 p2）m （D 2d 2）（）（p1 p2）m/4 缸在左右两个方向上输出的推力相等缸在左右两个方向上输出的推力相等,m为缸的机械效率。为缸的机械效率。26 2.单杆活塞缸单杆活塞缸n 向右运动速度向右运动速度 向右运动推力向右运动推力 F1（A1p1 A2p2）m 向左运动速度向左运动速度 v2 qv/A

16、2 4 qv/（D 2 d 2）向左运动推力向左运动推力 F2（A2 p1 A1p2）mv1 qv/A1 4 qv/D 2 (1)(1)单杆活塞单杆活塞缸速度推力特性缸速度推力特性27 往返速比往返速比v v2/v1 1/1（d/D）2 式中式中v v为缸的容积效率为缸的容积效率,m m为缸的机为缸的机械效率械效率 (2)(2)单杆活塞缸单杆活塞缸差动连接差动连接的速度推力特性的速度推力特性 单活塞杆缸两腔同时通单活塞杆缸两腔同时通压力油压力油,称为称为差动连接差动连接。差动。差动连接的缸只能一个方向运动。连接的缸只能一个方向运动。28运动速度运动速度 v3（q q）/A1 （q A2v3）/

17、A1 整理得整理得:v3 q/（A1A2）4 q/d 2 如果要求如果要求 差动缸向右运动速度差动缸向右运动速度v3非差动非差动连接向左运动速度连接向左运动速度 v2 则则活塞推力活塞推力 F3 p1（A1A2）m =d2p1 m/4 dD2293.3.柱塞缸柱塞缸 柱塞与缸筒无配柱塞与缸筒无配合关系合关系,缸筒内孔不需缸筒内孔不需精加工，只是柱塞与精加工，只是柱塞与缸盖上的导向套有配缸盖上的导向套有配合关系。合关系。柱塞缸只能作单作用缸柱塞缸只能作单作用缸,要求往复运动时，要求往复运动时，需成对使用。需成对使用。柱塞运动速度柱塞运动速度 v qv/A 4 qv/d 2柱塞推力柱塞推力 F p

18、Amp（d 2/4）m304.4.伸缩液压缸伸缩液压缸它由两个或多个它由两个或多个活塞式缸套装而活塞式缸套装而成成,前一级活塞缸前一级活塞缸的活塞杆是后一的活塞杆是后一级活塞缸的缸级活塞缸的缸筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程筒。各级活塞依次伸出可获得很长的行程,当当依次缩回时缸的轴向尺寸很小。依次缩回时缸的轴向尺寸很小。除除双作用伸缩液压缸双作用伸缩液压缸外外,还有还有单作用伸缩单作用伸缩液压缸液压缸，它与双作用不同点是回程靠外力，它与双作用不同点是回程靠外力，而双作用靠液压作用力。而双作用靠液压作用力。31 5.5.齿条活塞缸齿条活塞缸 齿条活塞缸齿条活塞缸是活塞缸与齿轮是活塞缸与齿轮齿

19、条机构组成的齿条机构组成的复合式缸。它将复合式缸。它将活塞的直线往复活塞的直线往复运动转变为齿轮的旋转运动。运动转变为齿轮的旋转运动。输出转矩输出转矩 T TM Mpp（/8 8）D D 2 2 D D i im m输出角速度输出角速度 8 8 q qv v/D D 2 2 D D 式中式中 p p 为缸左右两腔压力差为缸左右两腔压力差,D D 为活塞为活塞直径，直径，D D i i为齿轮分度圆直径。为齿轮分度圆直径。32 6.6.增压缸增压缸 n小柱塞缸输出的压力小柱塞缸输出的压力 p2 p1A1/A2 p1 K K式中式中KK压力放大倍数（增压比）压力放大倍数（增压比）,K KA A1 1

20、/A A2 2 根据活塞杆的根据活塞杆的力平衡关系可得力平衡关系可得 p1 A A1 1 p2A A2 2用在低压系统要求有局部高压油路的场合。用在低压系统要求有局部高压油路的场合。33 7.7.增速缸增速缸n 柱塞固定在活塞柱塞固定在活塞缸的缸筒上。当液压缸的缸筒上。当液压油进入柱塞缸时油进入柱塞缸时,活塞活塞将快速运动（活塞将快速运动（活塞缸大腔必须补油）缸大腔必须补油）;当液压油同时进入柱塞当液压油同时进入柱塞缸和活塞缸时缸和活塞缸时,活塞慢速运动。活塞慢速运动。n 增速缸用于快速运动回路增速缸用于快速运动回路,在不增加泵的流在不增加泵的流量的前提下，使执行元件获得尽可能大的工作量的前提

21、下，使执行元件获得尽可能大的工作速度速度。348.串联液压缸串联液压缸 两缸的进油口相连两缸的进油口相连,出油口也相连。出油口也相连。串联液压缸的输出力是两个缸输出力串联液压缸的输出力是两个缸输出力的总和。的总和。用于直径受限制，长度不受限制处。用于直径受限制，长度不受限制处。359.多位液压缸多位液压缸 改变各油口的通断情况改变各油口的通断情况,即可得到四种即可得到四种缸的伸出位置。缸的伸出位置。3610.10.摆动式液压缸摆动式液压缸 通入液压油通入液压油,它的主轴能输出它的主轴能输出小于小于360360的摆动的摆动运动的缸称为摆运动的缸称为摆动式液压缸。动式液压缸。双叶片式双叶片式 摆动

22、角度一般小于摆动角度一般小于150150。单叶片式单叶片式 摆动角度较大摆动角度较大,可达可达300300。37输出转矩输出转矩 T（R22R12）pmb/2 输出角速度输出角速度 2qv /b（R22 R12）常用于辅助装置常用于辅助装置,如送料和转位装置、液压如送料和转位装置、液压机械手及间歇进给机构。机械手及间歇进给机构。11.11.液压缸的典型结构液压缸的典型结构缸体组件缸体组件 包括缸筒、缸盖、缸底等零件。包括缸筒、缸盖、缸底等零件。活塞组件活塞组件 包括活塞与活塞杆等零件包括活塞与活塞杆等零件。3839 1)1)缸筒与缸盖缸筒与缸盖 2)2)活塞与活塞杆活塞与活塞杆403 3）密封装）密封装置置4 4）缓冲装置）缓冲装置41n 6 6）液压缸安装）液压缸安装连接形式连接形式n脚架式脚架式,耳环式，铰耳环式，铰轴式。轴式。5 5）排气装置）排气装置